경량콘크리트 패널 적용을 통한 공동주택의 생산성 및 환경부하 평가에 관한 연구

Abstract

요 지

국내에서 주거형태의 주류를 이루고 있는 공동주택의 건축구조 형식은 시대의 변화에 따라 다양하게 변화되고 발전되어 왔다. 공동주택 구조시스템의 초창기에는 조적벽이 적용된 라멘 구조였으나, 현재에는 철근콘크리트 내력벽 구조가 주류를 이루고 있다. 그러나 국내 공동주택에 오랫동안 적용되어온 내력벽 구조는 내부 벽체가 내력벽으로 구성되어 있어 벽체의 이동이 불가하여 평면의 가변성을 추구하는 소비자의 욕구에 적절히 대응하지 못하였다. 또한 공동주택 거주자의 다양한 요구로 수명을 다하지 못하고 조기 재건축되어 국내 건설 산업은 전체 자원소비의 40%, CO₂배출량의 50%, 폐기물 중 건설폐기물 배출량은 45~50%를 차지하고 있다(이승언, 2009) 최근 공동주택은 대형화, 초고층화 그리고 복합화 추세로 건설되고 있으며, 신자재 및 신공법 개발로 인하여 습식공법에서 건식공법으로 변하고 있는 가운데, 내부 공간의 다양한 활용성 및 사용자의 편의를 위해 경량건식벽체를 이용한 가변형 공동주택에 신공법이 많이 적용되기 시작하였다. 이러한 경량건식벽체는 평면 배치계획의 가변성 확보로 거주자의 다양한 생활패턴 수용 가능, 공동주택의 노후화에 따른 가변요소(infill)의 개․보수와 갱신성(리모델링)이 용이한 구조 등 기술적 측면에서 적용이 활발해지고 있다. 또한 건물의 자중감소에 따른 구조적 안정성 향상, 다양한 외관 디자인 설계가능, 골조구조의 단순화로 공기단축 가능, 설비기기의 배치 집약화, 건설 노무자 부족 현상에 대응한 인력절감, 건설과정에서 발생하는 환경부하 저감 가능 등 종합적인 측면에서 기술경쟁력을 갖추고 있어 차세대 구조시스템으로 발전할 가능성이 높은 것으로 사료된다. 그러나 경량건식벽체의 층간 소음차단 성능, 수평하중저항 성능, 내충격 성능 등 필요한 요구 성능과 품질기준을 무시하고 최우선 선정요인으로 경제성만을 고려하여 적용함에 따라 입주 후 다양한 문제점이 발생되고 있다. 또한 경량건식벽체 적용 프로젝트 확대는 경량건식벽체공사의 노무 인력 및 장비의 수요를 증가시키고, 노무 인력의 수급상 문제점이 대두되고 있다. 이에 따른 요구 성능, 시공성, 공기단축, 건설원가, 생산성 등의 평가 및 관리가 필요한 실정이다. 그래서 본 연구에서 최종 선정된 경량콘크리트 패널 공사에 사용되는 장비 및 노무자의 효율적 자원할당(resource leveling)에 활용할 수 있는 생산성 평가의 관리방안으로 시뮬레이션 모델 검증을 통해 생산성을 예측하고 투입할 최적의 자원 계획을 도출하여 생산성 향상에 기여할 수 있는 연구를 진행코자 한다. 또한, 경량콘크리트 패널 공법은 공동주택 건설공사의 생산성 향상이 가능하며, 친환경 주택성능의 적용 가능한 자재로 활용측면에서 환경부하인 CO₂배출량 저감의 정량적인 평가에 대한 연구가 미흡하여 이에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 경량콘크리트 패널 적용을 통한 공동주택의 생산성 및 환경부하(CO₂배출량)의 평가를 수행하였다. 이를 통하여 본 구조 시스템의 조기 정착과 향후 경량콘크리트 패널 공법의 활성화 및 친환경 주택성능의 자재로의 발전을 모색하고자 하였으며, 다음과 같은 연구를 진행하였다.

1장 서론에서는 연구의 배경을 통해 목적을 설정하고, 연구의 진행을 위한 범위와 방법을 설정하였다. 그리고 기존 연구와 차별성을 언급하였다.

2장 관련이론 및 선행연구 고찰에서는 국내 공동주택의 구조 형식을 비교·분석하기 위하여 라멘구조, 내력벽 구조, 무량판 경량건식벽체 구조 형식 및 장수명 주택 고찰, 경량건식벽체의 종류 및 특성 고찰, 생산성 평가에 관한 이론 고찰 그리고 환경부하인 CO₂배출량 산출 등을 통하여 기존연구의 한계점을 파악하고 연구방향을 설정하였다.

3장 공동주택의 경량건식벽체 요구 성능에서는 경량건식벽체의 요구 성능 항목의 기준을 선정하고, 요구 성능에 관한 국내∙외 법규 및 규격, 요구 성능의 평가항목 및 평가방법, 주요 요구 성능의 평가 분석 후 경량건식벽체의 보유성능과 시공특성을 평가하였다.

4장 경량콘크리트 패널 공사의 생산성 평가에서는 시공계획단계의 생산성 평가방법을 선정하여 제조사가 제시한 생산성을 분석(P1)하고, K사 대구 율하 2지구 사례현장의 시공단계 요소작업과 작업프로세스의 소요시간을 분석하여 생산성(P2) 평가, 평형별 공사원가 분석을 통한 경제성 평가를 실시하여 생산성 향상 방안을 제시하였다. 그리고 시공단계에서 6회 측정한 작업소요시간 데이터를 분석 후 모델링하여 CYCLONE 기법으로 시뮬레이션 모델을 개발하였으며, 11단지의 11개동 중 9개동에서 27회 측정된 작업 소요시간을 분석하여 시뮬레이션을 수행한 생산성(Pc)과 시공단계의 생산성(P2)를 비교하여 생산성을 평가한다. 마지막으로 민감도 분석을 통해 장비 및 인력의 최적의 자원계획 조합과 향상된 생산성(Ps)을 도출하고 생산성 향상 방안을 제시하였다.

5장 경량콘크리트 패널을 적용한 환경부하(CO₂배출량) 평가에서는 국내 공동주택현장 중 내력벽 구조 현장 5곳과 경량콘크리트 패널을 적용한 현장 3곳을 선정하여 주요 건축자재 (레미콘, 철근, 거푸집, 경량콘크리트 패널)의 물량과 사례현장에서 발생된 건설폐기물량을 분석하였으며, 2009년 한국은행이 발표한 2007년 산업연관표를 기준으로 산업연관분석법을 적용하여 CO₂배출량을 산출하여 내력벽 구조와 경량콘크리트 패널을 적용한 현장의 환경부하를 평가한다.

6장 결론에서는 본 연구를 통해 도출된 결과를 종합하여 분석하였다. 그리고 경량콘크리트 패널 공법은 기능인력 부족에 대응한 생산성 향상과 노동인력의 절감이 가능하고, 지구온난화를 줄일 수 있는 친환경 공법임을 평가하여 제시함으로써 경량콘크리트 패널 적용의 활성화를 위한 활용자료로 사용하고자 한다. 또한 본 연구의 향후 연구 방향을 제안한다.