설계 후 철골 바닥 슬래브 분리 등 내부체결 기술 적용
모듈러의 분절과 내부결합기술을 이용한 최고층의 옥탑 설치 공법이 최근 국토교통부로부터 건설신기술 1005호로 지정받았다.
이 신기술은 공장에서 제작한 모듈러유닛(철골), PC슬래브, 모듈러 연결보, 일체형 외장패널을 현장에서 적층한 후 모듈러 유닛 등 부재의 연결부를 실내에서 볼트로 체결하는 옥탑구조물용 스마트 모듈러 건축공법이다.
이 신기술은 옥탑 구조물의 모듈러 중량을 최적화해 설계 후 철골과 바닥 슬래브의 분리를 통해 모듈화 및 경량화하고 내부체결 기술을 적용했다. 철골접합부의 수직·수평 볼트체결을 실내에서 조립이 가능하고 적층만으로 기밀 수밀이 가능하다.
향후 활용 전망
국내 옥탑 모듈러 건축시장을 ‘페르미 추정’을 통해 시장규모를 추정했을 때 2028년 약 1.3조원의 시장이 형성될 것으로 전망된다. 신기술은 특히 건축 폐기물 재활용으로 자원 절약, 현장 고소 위험 작업 최소화 등 건설산업의 생산성 향상에 기여할 것으로 기대된다.
최근 발표된 IBK투자증권 보고서에 의하면 2023년 11월 수도권 기준 준공 지연율은 23.2%로 이러한 공기 이슈 해소를 위한 현장을 타겟으로 시장 확보가 가능해 보인다.
기술적 파급효과
신기술은 공동주택의 E/V 기계실 옥탑을 철골 모듈러를 활용해 공사기간을 단축하고 초고층 고소작업을 최소화 할 수 있는 건축기술이다.
특히 RC 및 PC공법과 달리 공장에서 70~80%를 제작해 현장 시공되는 철골 옥탑 모듈러 구조물로 공사기간을 대폭 줄일 수 있고 초고층 옥상에서의 외부 작업을 최소화해 안전한 작업환경 구현이 가능할 것으로 기대된다.
신기술의 옥탑 모듈러는 여러 조건에서 구조해석을 진행했으며, 구조적 안정성을 입증했다. 주요 철근부재의 구조 해석과 옥탑 지붕층의 수평, 수직철근 및 천장부 철근의 구조해석 결과 각 구조에 가해지는 응력이 허용응력의 기준에 부합함을 확인했다. 또한, 옥탑 모듈러 전체 구조의 X 및 Y방향으로 가해지는 외력에 의한 변위는 전체 구조물의 수평변위 허용범위인 12.4mm를 만족하는 수준인 4.48mm, 9.8mm의 변위를 가짐을 확인했다.
신기술의 핵심기술인 실내체결을 위한 구조적 성형을 통해 접합부에서 파손의 위험이 있는 응력집중을 염려했으나, 개구부의 유무에 따른 철골기둥 이음부의 응력집중을 검토한 결과 개구부에 관계없이 플랜지를 기준으로 응력이 분포됨을 확인했다.
이는 기존의 기술과 유사한 수준의 하중-변위 형태를 가지며, 공칭강도 기준을 상회하는 결과로 풀이된다.
신기술 옥탑모듈러는 시공성 향상을 위한 구조적 성형에도 불구하고 기존과 유사한 응력 분포를 가짐을 입증했고, 부재내력 및 전체 옥탑 구조물의 변위가 허용범위 이내로 기준을 만족함을 확인했다.
건설시장 파급효과
신기술은 아파트 등의 초고층 건물용 옥탑시스템을 국내 최초로 개발함으로써 관련 시장에서 경쟁기술들에 비해 높은 경쟁력을 기대할 수 있다. 또 OSC공법으로 건설폐기물의 감소 및 공장 제작 시 자동화기술을 도입함으로써 스마트 건설기술의 확대가 가능할 것으로 기대된다. (기술개발 : 유창이앤씨 포스코이앤씨 대우건설 삼성물산)