스마트 모듈러 2층 이상 중층화 한옥기술 선봬 ··· 발코니 접합 ‘눈길’
전통한옥에 모듈러 공법을 입혀 기존 한옥 대비 공기단축과 경제성을 확보, 한옥의 대중화를 선도할 수 있는 스마트 모듈러 중층한옥기술이 선보여 이목을 집중시키고 있다.
이 기술은 모듈러기술을 활용, 아파트에 상응하는 주택성능과 경제성, 시공성을 확보할 수 있는 기술로, 현재 단층으로 이뤄진 기존 한옥 모듈을 2층 이상 중층화와 발코니를 접합시킬 수 있는 획기적인 기술이다.
전통한옥의 경우 현재의 현장 시공기술로는 시공비용이 매우 많이 소요되고, 단열과 차음 등 주택성능에 문제가 있는 것으로 알려지고 있다.
따라서 전통 한옥의 주재료인 목재를 공학목재로서 개선한 구조용 집성재(GLT)로서 구조적 성능과 아파트에 상응하는 주택성능으로 개선시킬 수 있는 한옥기술의 고도화가 요구되고 있다.
특히, 한옥의 시공비용을 3.3㎡당 700만 원대로 건축이 가능하고, 단열과 차음, 기밀성능 확보는 물론 공기를 절반으로 단축시켜 한옥의 대중화 발판을 마련할 수 있는 기술에 대한 수요가 높아지고 있다.
이 같은 요구에 부응하기 위해 구조용 집성목과 표준화를 통한 원가절감과 패시브형 외장 마감벽, 지붕을 포함한 프리패브 비율을 80% 이상으로 향상시키기 위한 프리패브기술 연구가 수행된 바 있다.
따라서 이 연구에서는 이 같은 선행 연구를 기반으로 표준화 설계도면과 구조용 집성재 기반의 목조유닛박스, 유닛박스와 연결되는 전통지붕의 조립이 가능한 기술 개발이 중점적으로 수행됐다.
또한, 패시브와 BIPV 외장마감일체형 외벽체, 중층화를 위한 발코니 고정 5방 철물 등의 기술이 융·복합된 결과로서 ‘ㄱ자’형 2층 규모의 스마트 한옥 실증 주택을 구현해 눈길을 끈다.
한편, 스마트 모듈러 중층한옥이란 전통한옥의 1칸을 입방체 모양의 모듈로 사전에 제작한 후 현장에서는 레고블록과 같이 상호 조립, 성능이 우수하고 신속하게 완성되는 복층한옥이다.
즉, 전통한옥에 현대적인 모듈러 공법을 접목시킨 대표적인 탈현장 공법(Off Site Construction)으로 평가받고 있다.
연구결과
이 연구를 주관한 한국건설기술연구원 임석호 박사팀은 지난 2017년 6층 공동주택 실증화 사업을 통해 개발한 모듈기술을 활용, 이번 연구에서는 한옥에도 아파트에 상응하는 주택성능과 경제성, 시공성 등을 확보할 수 있는 기술을 선보였다.
이번에 선보인 한옥기술은 강재와 목재가 결합된 융·복합 기술과 구조용 집성재를 활용, 설계·시공기술의 고도화와 프리패브 비율 80% 이상의 스마트 모듈러 중층한옥이다.
임 박사팀은 그동안 양중과 적층까지 고려한 접합기술을 개발하는 한편, 단층으로 이뤄진 기존 한옥 모듈을 2층 이상의 중층화로 구현하는 데 성공했다.
또한, 중층한옥의 주요 의장 요소인 동시에 구조재로 계획된 발코니를 계자난간 형태로 구성, 구조적 안전성을 향상시킬 수 있는 스마트 기술도 선보였다.
주요 연구를 살펴보면, 구조용 집성재를 활용한 목조모듈러 주택개발을 위해 융·복합 접합부 디테일을 개발하고, 개발 접합부는 수평·수직으로의 접합과 양중을 위한 양중고리도 장착했다.
특히, 현재 간벌기로 많은 수요를 창출해야 하는 국내 상황에 맞춰 대형 원목보다는 작은 목재를 겹쳐 활용할 수 있는 집성목 개발이 필요한 만큼 구조용 집성목을 적용했다.
구조적 안전성 검토를 위해 목조모듈 제작 후 양중테스트를 실시했다.
또한, 중층 모듈러 한옥의 경제성 확보를 위해 모듈의 표준화와 규격화가 반드시 선행돼야 하는 만큼 모듈러 한옥의 표준화 기술개발에도 심혈을 기울였다.
이를 위해 MC설계를 활용, 모듈의 규격화와 모듈에 적용되는 주요 주택자재와 부품의 우선치수 유지를 통한 대량생산의 기틀도 마련했다.
이와 함께 진행된 모듈러 한옥 조립과 시공기술 부문 연구에서는 경기도 양평지역에서 기술 실증화 연구가 이뤄졌다.
3일 정도의 조립시간이 소요돼 건축된 이 모듈은 3m×6m 정규격 3개와 half 모듇 1개 등 3.5개의 모듈이 적용됐으며, 총 연면적 약 82.6㎡ 규모의 2층 모듈러 한옥으로 지어졌다.
건축 이후 기밀·차음성능 등 거주성능시험이 이뤄졌다.
또한, BIPV를 외벽면에 부착 후 이를 통해 자체 생산된 태양에너지를 활용, 한옥 내부의 조명에너지 등으로 사용해 친환경 한옥으로서 모습을 갖추도록 구성했다.
특히, 스마트 한옥 구현을 위해 고단열 대형 외장마감일체형 패널을 사용, 접합부를 최소화하고, 이로부터 기밀·차음·단열성능 향상을 위한 연구도 진행됐다.
이 같은 검증과 성능평가 과정을 거쳐 기존 전통한옥의 부족한 거주성능을 획기적으로 개선할 수 있는 토대를 마련하는 데 성공했다.
한편, 이 같은 연구를 통해 연구팀은 기존 한옥 대비 절반 이상의 공기단축은 물론 기존 3.3㎡당 1,200만 원이 소요되는 한옥 건축비용을 중층화를 통해 30% 이상 비용을 절감시킬 수 있는 기술적 교두보를 확보했다.
특히, 모듈러 한옥의 특징 중 하나인 재사용, 재활용, 이동성 검증을 위해 해체 후 바로 재조립을 일차적으로 실시한 후 성능평가를 실시, 스마트 중층한옥의 시공성과 기술성 실증도 이뤄졌다.
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한 달 이내 입주 ‘특징’
‘K-한옥’ 비상 기대감
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| 임석호 선임연구위원 |
한국건설기술연구원 임석호 선임연구위원은 “파란색과 빨간색 슬레이트 지붕의 현란한 모습이 국내 특유의 전경으로 익숙해져 있다”며, “하지만, 10대 경제대국에 올라선 현시점에서 국격에 상응하는 주거의 품격과 정체성에 대한 고민이 이뤄져야 한다”고 말했다.
이어 “특히, 아름다운 자연과 이러한 자연지형에 가장 잘 어울리는 한옥을 보유하고 있는 만큼 지금부터라도 국토와 자연을 재정비하고 되살릴 수 있는 국가적 전환기를 마련해야 한다”고 강조했다.
임 박사는 이 같은 생각을 기반으로 전통한옥의 대중화를 위해 현대 건축기술을 접목한 전통한옥기술 개발에 나섰다.
그는 “한옥은 국민 정서를 간직하고 있는 주거 모델로, 누구나 선호하는 주거형태지만, 아직 높은 공사비와 불편한 주거환경, 지나치게 긴 공사기간 등으로 일반 국민들이 선택하기 어려운 주거유형으로 강하게 인식되고 있다”고 밝혔다.
이 같은 문제점 개선을 위해 진행된 이번 연구에서는 기존 한옥 대비 절반 가격으로 공급이 가능하고, 아파트와 동등한 주거환경을 확보할 수 있는 중층 한옥 모듈러 기술을 개발했다.
특히, 1개월 이내에 입주가 가능한 모듈러 한옥인 만큼 향후 다양한 곳에서 활용도가 매우 높을 것으로 기대를 모으고 있다.
임 박사는 “그동안 약 82.6㎡ 규모의 2층 중층 모듈러 한옥을 건축하면서 단열, 기밀, 차음성능 등을 평가하는 한편, BIPV를 외벽체에 장착해 친환경적인 모듈러 한옥을 구현하는 데 노력을 기울였다”고 소개했다.
이어 “특히, 두 차례의 분리·이동 과정 등을 거치면서 모듈러 한옥 특유의 조립성과 이동성 등을 실증하고, 구조용 공학목재 집성목을 활용해 중층한옥을 구현하는 데 성공했다”고 설명했다.
“중층 모듈러 한옥 건축물 개발 활성화를 위한 교두보를 마련했습니다”
임 박사는 “국내 최초로 중충 모듈러 한옥을 구조용 집성목을 활용해 구현한 만큼 향후 중층 모듈러 한옥 건축물을 개발하는 교두보를 마련했다는 점에서 큰 보람을 느낀다”고 강조했다.
정확한 기밀 차음성능 데이터 확보 못해 아쉬움
이어 “하지만, 연구기간 동안 코로나19 등으로 인해 조립 시작 일정이 계속 지체되며 최종 마감재 등이 준공되지 않은 상태에서 성능평가를 수행하게 되면서 기밀성능과 차음성능에서 정확한 데이터를 확보하지 못한 점은 아쉬움으로 남는다”고 말했다.
끝으로 임 박사는 “도시와 농촌의 특성에 대응하는 주거모델로서의 한옥 건축 문화 확산을 위해 이번 구조용 집성목을 활용한 2층 모듈러 주택 건축을 기반으로 5층까지 공공건축물 등을 포함한 한옥 모듈러 건축물을 구현해 나갈 계획”이라고 밝혔다.
이어 “한옥 공동주택과 공공건축물, 각종 문화와 관광 부대시설 등 다양한 한옥 건축물에 과감한 현대 공법과 기술을 접목시킨 K-한옥이 비상하기를 바란다”고 덧붙였다.
