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SUMMARY

목차

CONTENTS 39

제1장 서론 69

1.1. 연구개발 개요 69

1.1.1. 자원순환 및 절약형 건축기술의 필요성 대두 69

1.1.2. 자원절약 및 순환을 위한 3R 개념 적용 필요 70

1.1.3. 자원순환형 철골조 유닛 모듈라 주택의 개발 71

1.2. 연구개발의 중요성 75

1.2.1. 기술적 측면 75

1.2.2. 경제·산업적 측면 77

1.3. 연구개발 목표 및 내용 80

1.3.1. 연구개발의 최종목표 80

1.3.2. 연차별 연구목표 및 내용(내요) 83

1.4. 연구별 추진전략 및 방법 102

1.4.1. 연구개발 추진전략 102

1.4.2. 연구결과의 활용방안 및 기대효과 109

제2장 이론적 고찰 112

2.1. 시스템의 정의 및 적용 112

2.1.1. 시스템(System)의 정의 112

2.1.2. 시스템즈 빌딩 112

2.1.3. 시스템즈 빌딩으로서 주택 공업화 115

2.2. 표준화 118

2.2.1. 표준화의 정의 118

2.2.2. 표준화의 대상 119

2.2.3. 클로즈드 시스템에 있어서의 표준화 120

2.2.4. 오픈 시스템에 있어서의 표준화 125

2.2.5. 생산공장에서의 표준화 127

2.3. 프리패브 및 공업화 주택의 사례 고찰 130

2.3.1. 프리패브 주택과 공업화 주택의 정의 130

2.3.2. 공업화 주택의 분류 131

2.3.3. 구조계 부품의 분할에 의한 공업화 주택의 분류(개인주택의 경우) 136

2.4. 설계·개발 139

2.4.1. 설계시스템 139

2.4.2. 개발과 설계 대상 142

2.4.3. 기능설계 145

2.4.4. 생산설계 149

2.4.5. 구성재와 MC 151

2.4.6. 설비설계 152

2.4.7. 설계수법 153

2.5. 우리나라 현행 MC 설계기준의 비교분석 154

2.5.1. 총칙 및 적용범위 155

2.5.2. 구조계획모듈 및 수평계획모듈 157

2.5.3. 수직계획모듈 159

2.5.4. 주요 구성재 조립기준면 설정원칙(부위별 기준면 설정방법) 160

2.6. 공업화주택 관련 법령 및 기준 162

2.6.1. 공업화주택 관련법 162

2.6.2. 운송 관련법 165

제3장 설계 및 구조시스템 개발 171

3.1. 공간계획 설계기준 및 MC설계메뉴얼 작성 171

3.1.1. 작성 목적 및 적용 범위 171

3.1.2. 설계지침의 구성내용 171

3.1.3. 계획모듈 설정 176

3.1.4. 주요 구성재의 기준면 설정 179

3.1.5. 주요 접합부별 설계기준 185

3.1.6. 표준마무리재 설계 및 개발 방향 192

3.2. 부품 설계기준 및 주요구성재의 표준화 및 부품화 방안 194

3.2.1. 조합원칙 194

3.2.2. 주요부품의 조립원칙 204

3.2.3. 평형별 Prototype 개발 216

3.3. 설계자동화를 위한 유닛 DB 개발 224

3.3.1. 기본유닛 분류에 따른 DB 224

3.3.2. 유닛에 적용한 부품 DB 240

3.4. 철골조 유닛모듈라 배치계획 250

3.4.1. 유닛 배치의 설계기준 250

3.4.2. 평면 구성원칙 253

3.4.3. 가변 및 유지관리 계획 254

3.5. 부품 접합부 설계지침 258

3.5.1. 부품설치 설계지침 258

3.5.2. 부품설치 부분 상세 261

3.6. 설계원형(Prototype) 개발 267

3.6.1. Prototype 개발 267

3.6.2. 기본 유닛 활용한 Prototype 273

3.7. 구조설계기준 289

3.7.1. 접합부 상세의 개발 289

3.7.2. 단위 유닛의 구조해석 및 단면의 설계검토 307

3.7.3. 유닛 부재의 구조성능 325

제4장 유닛의 구조 안전성에 관한 연구 334

4.1. 개요 334

4.2. 기둥-보 접합부 강도평가 실험 336

4.2.1. 재료 시험 336

4.2.2. 실험체 계획 339

4.2.3. 가력 및 측정방법 345

4.2.4. 실험결과 분석 및 고찰 346

4.3. 단위 유닛의 비선형 해석 357

4.3.1. 해석 개요 357

4.3.2. 해석 결과 분석 및 고찰 360

4.4. 프로토 모델에 대한 구조해석 363

4.4.1. 일반사항 363

4.4.2. 해석 개요 364

4.4.3. 해석결과 및 단면 검토 368

4.5. 유닛골조의 횡방향 안전성 평가 실험 381

4.5.1. 재료 시험 381

4.5.2. 실험체 계획 384

4.5.3. 가력 및 측정방법 390

4.5.4. 실험결과 분석 및 고찰 393

4.6. 등가정적해석에 의한 내진안전성 평가 410

4.6.1. 대상건물의 구조 및 해석개요 410

4.6.2. 등가정적 밑면전단력 산정결과 416

4.6.3. 등가정적 층전단력 산정 및 해석 결론 416

4.7. 소결 417

제5장 철골조 유닛모듈라주택 공장생산 자동화 및 현장시공메뉴얼 개발 420

5.1. 유닛모듈라주택의 공장생산자동화 420

5.1.1. 개요 420

5.1.2. 3R과 모듈의 설계 및 생산 421

5.1.3. 대량생산주택의 공장생산설계 424

5.1.4. 유닛모듈라주택의 공장생산시스템 429

5.1.5. 유닛모듈라 주택의 물류 432

5.1.6. 유닛모듈라 주택의 공장생산 사례 1 (일본) 436

5.1.7. 유닛모듈주택의 공장생산사례 2 (미국) 440

5.1.8. 유닛모듈주택의 공장생산사례 3 (한국) 441

5.2. 현장시공 매뉴얼 개발 442

5.2.1. 벽체마감자재 선정시스템 개발 442

5.2.2. 유닛공법의 시공 일반 471

5.2.3. 단계별 시공 474

5.3. 유닛모듈라 공장 생산 라인 485

5.3.1. 구조체 제작 485

5.3.2. 내외장 마감 496

제6장 자동화 시스템 개발 523

6.1. 부품의 DB 구축 523

6.1.1. 부품 DB 시스템 설계 523

6.1.2. 부품 DB 구축 526

6.2. 유닛DB 시스템 설계 527

6.2.1. 시스템 구성 527

6.2.2. 프로그램 기능 구성 529

6.2.3. 설계 531

6.2.4. 편집 542

6.3. 유닛 데이터베이스(DB) 구축 543

6.3.1. 유닛DB 543

6.3.2. 사용자 부품DB 548

6.4. 유닛 구조검토 모듈 구현 및 물량산출 프로그램 개발 550

6.4.1. 구조해석 550

6.4.2. 물량산출 554

6.4.3. 프로그램의 기본 환경설정 555

6.5. 유닛 시각화 모듈 구현 558

6.5.1. 시각화 모듈 구현 558

6.5.2. 프로그램 시연 564

6.6. 유닛모듈라주택 설계자동화 프로그램 개발 575

6.6.1. 유닛 조합 575

6.6.2. 모듈라주택 3차원 구조해석 590

6.6.3. 모듈라주택 물량 산출 597

6.6.4. 모듈라주택 설계도면 출력 606

6.6.5. 모듈라주택 3차원 가상공간 구현 607

제7장 유닛모듈라주택 현장시공매뉴얼 개발 614

7.1. 유닛모듈라주택 현장시공매뉴얼 작성 614

7.1.1. 작성목적 614

7.1.2. 구성내용 614

7.2. 공사준비 615

7.2.1. 운반계획 615

7.2.2. 양중장비계획 619

7.2.3. 가설계획 623

7.2.4. 지반조사 625

7.3. 토공사 및 기초공사 627

7.3.1. 토공사 및 지정공사 627

7.3.2. 철근 및 거푸집공사 629

7.3.3. 앵커설치 631

7.3.4. 콘크리트 타설 및 기초점검 635

7.4. 유닛설치공사 637

7.4.1. 준비작업 637

7.4.2. 현장설치 638

7.4.3. 지붕트러스 설치 642

7.4.4. 조인트공사 644

7.4.5. 설비·배관공사 및 배선공사 646

7.4.6. 내부 마감공사 647

가. 내벽 스틸월 647

나. 현관, 계단실 649

다. 창호부 650

라. 조립식욕실 652

마. 건식난방 653

7.5. 검사 및 품질관리 654

7.5.1. 품질관리 654

7.5.2. 검사 655

제8장 유닛모듈라 주택성능 및 경제성 평가 657

8.1. 성능평가 개요 657

8.2. 적외선 열화상 측정법에 의한 단열성능 측정결과 658

8.2.1. 건축물 단열성 평가를 위한 열화상 분석기법 658

8.2.2. 단열성능 측정결과 660

8.3. 차음성능 측정결과 677

8.4. 성능지표 681

8.4.1. 개요 681

8.4.2. 기존 주택성능 평가항목의 검토 682

8.4.3. 일본의 주택성능표시제도 685

8.5. 모듈라주택성능평가 모델구축 690

8.5.1. 모듈라 주택 거주성능평가 순서 690

8.5.2. AHP법에 의한 성능항목 가중치 및 일관성검증 691

8.5.3. AHP법에 의한 성능항목 가중치 산정 〈거주성〉 693

8.5.4. 품질항목을 고려한 성능등급설정 697

8.5.5. 성능별 종합평가점 산정 698

8.5.6. 소결 698

8.6. 경제성평가 699

제9장 결론 702

9.1. 설계 및 구조시스템 개발 703

9.2. 공장생산 자동화 및 현장시공 매뉴얼 개발 705

9.3. 자동화 시스템 개발 706

9.4. 성능 및 경제성 평가 707

9.5. 활용방안 및 기대효과 708

9.6. 향후 과제 709

참고문헌 711

판권기

[표 1.1.1] 본 연구의 개요 종합 75

[표 1.3.1] 1차년도 연구목표 및 내용 83

[표 1.3.2] 2차년도 연구목표 및 내용 84

[표 1.3.3] 3차년도 연구목표 및 내용 85

[표 1.4.1] 1차년도 세부추진계획 103

[표 1.4.2] 2차년도 세부추진계획 105

[표 1.4.3] 3차년도 세부 추진계획 107

[표 2.2.1] 계열화를 목적으로 하는 설계조건 124

[표 2.2.2] KEP-II 기본단위 일람 126

[표 2.2.3] 프리패브 주택생산 공장에서 사내표준 요구 항목 128

[표 2.3.1] 접합재료에 의한 분류 131

[표 2.3.2] 접합방법에 의한 분류 132

[표 2.3.3] 주요 구성부품의 형상에 의한 분류 133

[표 2.3.4] 구성부품의 재료에 의한 분류 135

[표 2.5.1] 공공건축물 및 벽식공동주택, 대규모산업시설의 설계도서 작성기준의 비교 156

[표 2.5.2] 총칙 및 적용범위의 비교 157

[표 2.5.3] 구조계획모듈 및 수평계획모듈의 비교 158

[표 2.5.4] 수직계획모듈 및 기준면 설정비교 159

[표 2.5.5] 주요 구성재 조립기준면 설정 비교 161

[표 2.6.1] 도시계획시설기준에 관한 규칙 제10조(도로에 대한 결정기준) 도로의 폭 166

[표 2.6.2] 도로의 구조·시설기준에 관한 규칙 제10조(차로) 차로의 폭 166

[표 2.6.3] 도로교통법 시행규칙 제10조(차로의 설치) 166

[표 2.6.4] 도로의 구조·시설기준에 관한 규칙 제17조(시설의 한계) 별표 166

[표 2.6.5] 도로의 구조·시설기준에 관한 규칙 제5조 설계기준자동차의 종류별 제원 167

[표 2.6.6] 자동차 안전기준에 관한 규칙 제4조(길이·너비 및 높이) 및 제6조(차량 총중량 등) 167

[표 2.6.7] 자동차 안전기준에 관한 규칙 제114조(기준적용의 특례) 168

[표 2.6.8] 자동차 안전기준에 관한 규칙 제114조 제1항 별표 31(길이·너비 등에 대한 특례기준) 168

[표 2.6.9] 도로법 제54조(차량의 운행제한) 168

[표 2.6.10] 도로법 시행령 28조의 3(차량의 운행제한) 169

[표 2.6.11] 관련법 제한 요인 170

[표 3.1.1] 유닛모듈라주택 주요 구성재의 최대한계 치수 및 표준마무리재 치수 산정 방법 176

[표 3.2.1] 유닛치수 비교 - 수평치수 216

[표 3.2.2] 유닛치수 비교 - 수직치수 217

[표 3.2.3] 유닛운반 관련 제한요인 220

[표 3.2.4] 자동차 안전기준에 관한 규칙 제114조(기준적용의 특례) 221

[표 3.2.5] Prototype 적용 유닛 222

[표 3.3.1] 부품에 적용된 KS기준 240

[표 3.3.2] 유닛의 자재 및 부품 적용치수(I : 36+36) 241

[표 3.3.2] 유닛의 자재 및 부품 적용치수(II: 36+45) 242

[표 3.3.2] 유닛의 자재 및 부품 적용치수(III: 36+54) 243

[표 3.3.2] 유닛의 자재 및 부품 적용치수(IV: 45+45) 244

[표 3.3.2] 유닛의 자재 및 부품 적용치수(V: 45+54) 245

[표 3.3.2] 유닛의 자재 및 부품 적용치수(VI: 54+54) 246

[표 3.3.3] 유닛에 적용된 부품DB 247

[표 3.6.1] 유닛 DB적용된 평면제안 284

[표 3.7.1] 유닛모듈라의 크기 291

[표 3.7.2] 접합부의 형상별 비교 294

[표 3.7.3] 단위유닛 골조의 각 구성재의 크기 300

[표 3.7.4] 풍하중 계산 312

[표 3.7.5] 지진하중 계산 314

[표 3.7.6] 해석 결과 - 최대하중 316

[표 3.7.7] 유효좌굴길이계수 320

[표 3.7.8] 설계기준강도값 326

[표 3.7.9] KS D 3568 강재의 기계적 성질 327

[표 3.7.10] 경량 형강재의 기계적 성질 327

[표 3.7.11] 콘크리트 내부의 강재의 부식형태 332

[표 4.2.1] 강재 인장강도 시험결과 337

[표 4.2.2] 단주압축 실험결과 338

[표 4.2.3] 기둥-C형강 보의 접합부 실험체 일람 340

[표 4.2.4] 기둥-C형강 보 접합부의 실험결과 353

[표 4.2.5] 실험결과와 횡좌굴 강도의 비교 357

[표 4.5.1] 강재 인장강도 시험결과 381

[표 4.5.2] 단주압축 실험결과 383

[표 4.5.3] 유닛골조의 횡방향 실험체 일람 385

[표 4.5.4] 횡방향 유닛골조의 실험 결과 405

[표 4.6.1] 지진지역 구분 411

[표 4.6.2] 지반의 분류 412

[표 4.6.3] 단주기 설계스펙트럼가속도 SDs 412

[표 4.6.4] 주기 1초의 설계스펙트럼가속도 SD₁ 413

[표 4.6.5] 내진중요도그룹과 중요도계수 413

[표 4.6.6] 단주기 설계스펙트럼가속도에 따른 내진설계범주 414

[표 4.6.7] 주기1초에서 설계스펙트럼가속도에 따른 내진설계범주 414

[표 4.6.8] 1층 및 2층 유닛 모듈라 골조의 지진계수 415

[표 4.6.9] 등가정적해석에 의한 밑면전단력 산정식 415

[표 5.2.1] 유닛모듈주택의 요구성능과 품질특성 도출 445

[표 5.2.2] 모듈라 유닛주택 외벽재료의 품질특성의 종류와 품질특성치의 등급표 446

[표 5.2.3] 범용화 된 치장벽돌외벽의 구성부재 449

[표 5.2.4] 벽돌의 물리적 특성 450

[표 5.2.5] 압출성형시멘트패널 구성부재 451

[표 5.2.6] 엷은 바름재의 분류 455

[표 5.2.7] 두꺼운 바름재의 분류 455

[표 5.2.8] 복층바름재의 분류 456

[표 5.2.9/5.2.8] ALC의 물리적 특성 458

[표 5.2.10/5.2.9] 화강석의 물성치 459

[표 5.2.11/5.2.10] 알루미늄복합패널의 구성부재 461

[표 5.2.12/5.2.11] 법랑패널의 구성부재 463

[표 5.2.13/5.2.12] DARE법에 의한 성능간 가중치 산정 467

[표 5.2.14/5.2.13] 전문가 그룹에 의한 AHP level 1의 가중계수 산정 결과 467

[표 5.2.15/5.2.14] 피험자 A의 압출성형시멘트판의 재료 평가 사례 469

[표 5.2.16/5.2.15] 유닛운반 관련 제한요인 475

[표 5.2.17/5.2.16] 자동차 안전기준에 관한 규칙 제114조(기준적용의 특례) 475

[표 6.6.1] 시스템 유닛DB검색 대화상자 선택 적용 584

[표 7.2.1] 자동차안전기준에 관한 규칙 114조 616

[표 7.2.2] 도로법 시행령 제28조의3(차량의 운행제한) 616

[표 7.2.3] 양중장비 선정을 위한 비교 619

[표 7.2.4] 가설계획의 순서 및 내용 624

[표 7.2.5] 지반조사 목적과 방법 625

[표 7.3.1] 앵커볼트 설치정도 634

[표 7.5.1] 품질관리 및 검사 655

[표 8.2.1] 건축물 외피 열성능 평가와 관련한 ISO 규격 659

[표 8.2.2] 단열성능 측정결과 670

[표 8.3.1] 주파수 및 dB측정결과 680

[표 8.3.2] 각 창호의 D, STC, Ts와 125~4000Hz대역에서의 평균으로 계산된 투과손실 값 681

[표 8.4.1] 주택성능항목의 도출 682

[표 8.5.1] 성능별 쌍대 비교 691

[표 8.5.2] 품질항목을 고려한 성능등급표 697

[표 8.6.1] 스틸하우스의 견적표 700

[표 8.6.2] 유닛모듈라의 견적표 700

[그림 1.1.1] 자원순환형 건축의 개념 69

[그림 1.1.2] 철골조 단위 유닛의 형상 71

[그림 1.1.3] 철골조 유닛의 기본구상 71

[그림 1.1.4] 철골조 유닛모듈라 주택의 시공 71

[그림 1.1.5] 철골조 유닛 모듈라 주택의 KS를 통한 부품화 73

[그림 1.1.6] 모듈정합을 적용한 욕실단위 유닛의 개념도 73

[그림 1.1.7] 단위 유킷의 DB(설계의 자동화) 74

[그림 1.1.8] 단위 유닛의 조합 74

[그림 1.1.9] 자원순환형과 3R을 적용한 철골조 유닛모듈라 주택 75

[그림 2.1.1] 서브시스템의 구성 114

[그림 2.1.2] 공업화주택과 재래주택의 관계 115

[그림 2.1.3] 공업화 주택의 생산에 있어서 생산활동의 구성 116

[그림 2.1.4] 생산대상과 생산프로세스의 고찰 117

[그림 2.2.1] 건축의 생산프로세스 119

[그림 2.2.2] 마쓰시다 1호형 주택 121

[그림 2.2.3] 마쓰시다 2호형 주택 121

[그림 2.2.4] R2 N형 주택 122

[그림 2.2.5] 표준설계의 제정·적용·파엽의 연차계획 모델 123

[그림 2.2.6] 조닝도 124

[그림 2.2.7] 생산관계의 기본적인 표준 설계 127

[그림 2.3.1] 주요 구성부품의 형태에 따른 분류 134

[그림 2.3.2] 주요 구성부품의 재료에 따른 분류 136

[그림 2.4.1] 설계의 프로세스 141

[그림 2.4.2] 기능설계 146

[그림 2.4.3] 부품화 주택방식의 개념도 151

[그림 2.4.4] 그리드와 건축구성재 152

[그림 2.5.1] 수직계획모듈의 규정 비교 160

[그림 2.5.2] 격자 설계방법 비교 162

[그림 3.1.1] 최대한계치수의 설정 174

[그림 3.1.2] 표준마무리재의 설정 175

[그림 3.1.3] 수평계획모듈 설정 177

[그림 3.1.4] 수직계획모듈 설정 178

[그림 3.1.5] 벽체 개념도 179

[그림 3.1.6] 외벽과 내부(300) 접합부 기준면 설정 180

[그림 3.1.7] 외벽과 내부(100) 접합부 기준면 설정 181

[그림 3.1.8] 내벽(300)과 내벽(300) 접합부 기준면 설정 181

[그림 3.1.9] 내벽(300)과 내벽(100) 접합부 기준면 설정 182

[그림 3.1.10] 내벽(100)과 내벽(300) 접합부 기준면 설정 182

[그림 3.1.11] 층간대 개념도 183

[그림 3.1.12] 창호 개구부 개념도 184

[그림 3.1.13] 벽체-천장재 개념도 186

[그림 3.1.14] 벽체-창호 개념도 187

[그림 3.1.15] 벽체-배닥재 개념도 188

[그림 3.1.16] 시스템키친 개념도 189

[그림 3.1.17] 조립식 욕실 개념도 191

[그림 3.1.18] 수납형 간막이 시스템 개념도 192

[그림 3.2.1] 도리방향과 도리방향의 결합원칙 194

[그림 3.2.2] 보방향과 보방향의 결합원칙 195

[그림 3.2.3] 도요타 홈의 도리방향과 보방향 결합 195

[그림 3.2.4] 평행배치 197

[그림 3.2.5] 하프유닛의 평면배치 197

[그림 3.2.6] 하프유닛 배치시의 주의 포인트 198

[그림 3.2.7] 하프유닛의 배치(입면) 198

[그림 3.2.8] 보강기둥의 설정 199

[그림 3.2.9] 하프유닛의 연속설치 199

[그림 3.2.10] 1층 메인유닛의 중간기둥의 설치 부적격 사례 200

[그림 3.2.11] 베란다 하부의 유닛배치 200

[그림 3.2.12] 직교배치 201

[그림 3.2.13] 직교배치시의 주의 포인트 201

[그림 3.2.14] 결합 불가 사례 201

[그림 3.2.15] 유닛 구성 예 202

[그림 3.2.16] 거실 유닛 202

[그림 3.2.17] 현관 + 부엌 유닛 203

[그림 3.2.18] 거실 + 침실 유닛 203

[그림 3.2.19] 침실 + 침실 유닛 203

[그림 3.2.20] 화장실 + 침실 유닛 204

[그림 3.2.21] 외벽의 기본배치 204

[그림 3.2.22] 외벽의 범위 205

[그림 3.2.23] 기준패널 205

[그림 3.2.24] 특수패널(대개구부 패널) 206

[그림 3.2.25] 현관패널 206

[그림 3.2.26] 부엌 개구부 패널 207

[그림 3.2.27] 조립식 욕실 및 세면대 패널 207

[그림 3.2.28] 외벽패널(보방향)의 기준패널 208

[그림 3.2.29] 간막이벽 배치규칙 208

[그림 3.2.30] 현장조립 간막이 배치 209

[그림 3.2.31] 외벽과 간막이벽 마무리 209

[그림 3.2.32] 간막이벽과 간막이벽의 마무리 210

[그림 3.2.33] 기둥 접합부 마무리 210

[그림 3.2.34] 키친의 종류 211

[그림 3.2.35] 키친의 형태 211

[그림 3.2.36] 설치 기본규칙 212

[그림 3.2.37] 서브키친의 종류 212

[그림 3.2.38] 서브키친의 기본규칙 213

[그림 3.2.39] 도리방향 개구부 설치 214

[그림 3.2.40] 300개구부 설치 214

[그림 3.2.41] 문설치 기본 규칙 215

[그림 3.2.42] 문 직교 패턴 215

[그림 3.2.43] 문 평행패턴 216

[그림 3.2.44] 층간대 설정 218

[그림 3.2.45] Prototype의 모듈설정 방법 219

[그림 3.2.46] 세끼스이, 도요타 모듈설정 219

[그림 3.2.47] 도로조건 및 운반트럭 관련 현행기준 221

[그림 3.2.48] 예외조항을 적용한 유닛운반 예상도 222

[그림 3.2.49] 수직모듈 223

[그림 3.2.50] 각 유닛 종류 및 크기 223

[그림 3.3.1] 유닛 DB 및 부품 DB 적용 현황 248

[그림 3.3.2] 전원형 Project에 적용한 부품현황 248

[그림 3.3.3] 도시형 Project에 적용한 부품현황 249

[그림 3.3.4] Pilot Project에 적용한 부품현황 249

[그림 3.4.1] 외부창과 석고보드 255

[그림 3.4.2] 유닛구조체와 문(창) 256

[그림 3.4.3] 내벽과 걸레받이 257

[그림 3.5.1] 현관의 부품 설치 적용 258

[그림 3.5.2] 시스템키친의 부품 설치 적용 259

[그림 3.5.3] 창 부품 설치 적용 259

[그림 3.5.4] 문 부품 설치 적용 259

[그림 3.5.5] 조립식욕실의 부품 설치 적용 260

[그림 3.5.6] 수납형간막이 부품 설치 적용 260

[그림 3.5.7] 외벽패널 및 석고보드의 부품 설치 적용 261

[그림 3.5.8] 외벽패널 설치 단면 상세 262

[그림 3.5.9] 간막이벽 설치 단면 상세 262

[그림 3.5.10] 간막이벽 접합 단면 상세 263

[그림 3.5.11] 바닥 보와 조이스트 결합 상세 263

[그림 3.5.12] 천장 보와 조이스트 결합 상세 264

[그림 3.5.13] 유닛결합 상세(앵커볼트) 264

[그림 3.5.14] 유닛과 앵커볼트의 결합 상세 264

[그림 3.5.15] 유닛결합 상세(내부-결합볼트 설치 전) 265

[그림 3.5.16] 외벽단면 및 바닥단면 266

[그림 3.5.17] 유닛의 수직결합 단면 266

[그림 3.5.18] 공간 구성 단면... 266

[그림 3.6.1] Prototype 개발 Process 267

[그림 3.6.2] Prototype 면적별 분포(1층) 268

[그림 3.6.3] Prototype 면적별 분포(2층) 269

[그림 3.6.4] 유닛 모듈 조합 개념 274

[그림 3.6.5] 전원형 1층 평면 275

[그림 3.6.6] 전원형 2층 평면 275

[그림 3.6.7] 전원형 입면도 276

[그림 3.6.8] 전원형 배면도 276

[그림 3.6.9] 전원형 우측면도 277

[그림 3.6.10] 전원형 좌측면도 277

[그림 3.6.11] 전원형 횡단면도 278

[그림 3.6.12] 도시형 모듈조합... 278

[그림 3.6.13] 도시형 기준층 평면도 279

[그림 3.6.14] 도시형 입면도 279

[그림 3.6.15] 도시형 종단면도 280

[그림 3.6.16] 수요자 요구 평면계획안 282

[그림 3.6.17] 유닛선택 배치작업 282

[그림 3.6.18] 기본타입적용 작업 283

[그림 3.6.19] 평면조정 작업 283

[그림 3.6.20] 평면완성 작업 283

[그림 3.6.21] 수요자요구평면완성 283

[그림 3.6.22] 유닛모듈 조합 285

[그림 3.6.23] Pilot Project 1층 평면 285

[그림 3.6.24] Pilot Project 2층 평면 286

[그림 3.6.25] Pilot Project 정면도 286

[그림 3.6.26] Pilot Project 배면도 287

[그림 3.6.27] Pilot Project 우측면도 287

[그림 3.6.28] Pilot Project 좌측면도 288

[그림 3.6.29] Pilot Project 횡단면도 288

[그림 3.7.1] 단위유닛 골조의 크기 291

[그림 3.7.2] 비교 대상 접합부의 형상 292

[그림 3.7.3] 유닛모듈라 골조의 접합부 형상 및 상세 297

[그림 3.7.4] 단위유닛 골조의 구성도 300

[그림 3.7.5] 유닛간 수평연결 302

[그림 3.7.6] 유닛의 층간 수직연결 303

[그림 3.7.7] 단위유닛 바닥과 기초의 연결(앵커볼트 이용) 304

[그림 3.7.8] 단위유닛 바닥과 기초의 연결(무수축모르터 이용) 305

[그림 3.7.9] 유닛의 수평결합 308

[그림 3.7.10] 수평강성 차이에 따른 해석모델 308

[그림 3.7.11] 층별 해석 모델 309

[그림 3.7.12] 유닛 해석모델 310

[그림 3.7.13] 각 부재별 최대모멘트 및 이때의 하중조합 317

[그림 3.7.14] 각 방향별 변위 318

[그림 3.7.15] 횡방향 이동이 있는 경우의 해석방법 319

[그림 3.7.16] Mnt 와 Mlt 321

[그림 3.7.17] 천정보의 휨모멘트도와 전단력도 322

[그림 3.7.18] 바닥보의 휨모멘트도와 전단력도 323

[그림 3.7.19] 콘크리트 충전강관구조의 구조적 특성 329

[그림 4.1.1] 단위 유닛 모듈라 골조의 형상 335

[그림 4.1.2] 기둥-보 접합부의 상세 336

[그림 4.2.1] 강재의 응력도-변형도 관계 곡선 337

[그림 4.2.2] 인장강도 시험 사진 337

[그림 4.2.3] 단주압축 실험 사진 338

[그림 4.2.4] 단주압축 실험의 무차원화 관계 곡선 339

[그림 4.2.5] 기둥-보 접합부의 제작 사진 341

[그림 4.2.6] 기둥-보 접합부의 실험체 형상 342

[그림 4.2.7] 기둥-보 접합부의 실험체 세팅 상황 345

[그림 4.2.8] 변위계 및 스트레인게이지 부착 상황 346

[그림 4.2.9] SCB-175c 실험체의 하중-변위 관계 곡선 347

[그림 4.2.10] SCB-175c 실험체의 플랜지 국부좌굴 발생 상황 347

[그림 4.2.11] SCB-175c 실험체의 최종 파괴 상황 348

[그림 4.2.12] SCB-200c 실험체의 하중-변위 관계 곡선 349

[그림 4.2.13] SCB-200c 실험체의 플랜지 국부좌굴 발생 상황 349

[그림 4.2.14] SCB-200c 실험체의 최종 파괴 상황 349

[그림 4.2.15] SCD-200c 실험체의 하중-변위 관계 곡선 350

[그림 4.2.16] SCD-200c 실험체의 플랜지 국부좌굴 발생 상황 351

[그림 4.2.17] SCD-200c 실험체의 최종 파괴 상황 351

[그림 4.2.18] 실험 횡좌굴 강도의 정의 방법 352

[그림 4.2.19] Cb(이미지참조)를 고려한 보의 횡좌굴과 휨강도 354

[그림 4.2.20] 기둥-C형강 접합부의 이론해석 모델링 356

[그림 4.3.1] 해석에 이용한 응력도-변형도 관계곡선 358

[그림 4.3.2] 단위 유닛의 비선형 모델링 형상 359

[그림 4.3.3] 장변방형에 대한 변형도 분포 360

[그림 4.3.4] 장변방형에 대한 응력도 분포 361

[그림 4.3.5] 기둥-보 접합부의 응력 상황 361

[그림 4.3.6] 기둥-보 접합부의 하중-변위 관계 곡선 362

[그림 4.4.1] 유닛의 수평 평면결합 363

[그림 4.4.2] 전체 구조물의 해석모델 364

[그림 4.4.3] 고정하중 입력된 상황 367

[그림 4.4.4] 실별 적재하중 입력된 상황 367

[그림 4.4.5] X-방향에 대한 풍하중 입력 상황 367

[그림 4.4.6] Y-방향에 대한 풍하중 입력 상황 368

[그림 4.4.7] 중력방향 하중에 대한 휨모멘트도 369

[그림 4.4.8] X-방향 풍하중에 대한 휨모멘트도 369

[그림 4.4.9] Y-방향 풍하중에 대한 휨모멘트도 370

[그림 4.5.1] 강재의 응력도-변형도 관계 곡선 382

[그림 4.5.2] 인장강도 시험 사진 382

[그림 4.5.3] 단주압축 실험의 무차원화 관계 곡선 383

[그림 4.5.4] 단주압축 실험 사진 384

[그림 4.5.5] 유닛 골조의 횡방향 실험체 제작 사진 386

[그림 4.5.6] 유닛 골조의 횡방향 실험체 형상 388

[그림 4.5.7] 반복하중 가력 계획 390

[그림 4.5.8] 변위계 및 스트레인게이지 부착 상황 392

[그림 4.5.9] 유닛 골조의 횡방향 실험체 세팅 상황 392

[그림 4.5.10] UM-F1-B 실험체의 하중-횡변위 관계 곡선 394

[그림 4.5.11] UM-F1-B 실험체의 실험사진 395

[그림 4.5.12] UM-F1-B 실험체의 변형도 분포 (0.03rad : +87.8㎜) 395

[그림 4.5.13] UM-F1-C 실험체의 하중-횡변위 관계 곡선 397

[그림 4.5.14] UM-F1-C 실험체의 실험사진 397

[그림 4.5.15] UM-F1-C 실험체의 변형도 분포(0.03rad : +87.8㎜) 397

[그림 4.5.16] UM-F2-B 실험체의 하중-횡변위 관계 곡선 399

[그림 4.5.17] UM-F2-B 실험체의 실험사진 399

[그림 4.5.18] UM-F2-B 실험체의 변형도 분포(0.03rad : +178.8㎜) 400

[그림 4.5.19] UM-F2-C 실험체의 하중-횡변위 관계 곡선 402

[그림 4.5.20] UM-F2-C 실험체의 실험사진 403

[그림 4.5.21] UM-F2-C 실험체의 변형도 분포(0.03rad : +178.8㎜) 403

[그림 4.5.22] 접합부 형상별 하중-횡변위 이력 비교 곡선(1층 유닛) 404

[그림 4.5.23] 접합부 형상별 하중-층간변위 단조화 비교 곡선(1층 유닛) 405

[그림 4.5.24] 접합부 형상별 하중-횡변위 이력 비교 곡선(2층 유닛) 406

[그림 4.5.25] 접합부 형상별 하중-층간변위 단조화 비교 곡선(2층 유닛) 407

[그림 4.5.26] 브라켓형 접합부의 하중-횡변위 이력 비교 곡선(1st story) 408

[그림 4.5.27] 브라켓형 접합부의 층별 단조화 비교 곡선(1st story) 408

[그림 4.5.28] ㄷ-형 접합부의 하중-횡변위 이력 비교 곡선(1st story) 409

[그림 4.5.29] ㄷ-형 접합부의 층별 단조화 비교 곡선(1st story) 410

[그림 5.1.1] 철골조유닛모듈라의 새로운 적용 422

[그림 5.1.2] 모듈라주택의 해체 및 재활용공장가공 공장으로 운반되는 해체된 유닛 423

[그림 5.1.3] Module 설계의 흐름 423

[그림 5.1.4] 대표적인 주택공법에 사용되는 접합철물의 무게 424

[그림 5.1.5] 철골유닛모듈의 공장생산 (국내) 425

[그림 5.1.6] 유닛모듈라 주택 부재 생산라인 427

[그림 5.1.7] 현장생산 중요 요소 - 운반, 양중 428

[그림 5.1.8] 적시생산의 특징 430

[그림 5.1.9] 유닛모듈라 주택의 제조→배송의 업무와 필요한 정보흐름 430

[그림 5.1.10] 설계정보의 관리와 유닛 제품검사 432

[그림 5.1.11] 공장에서의 물류 관련도 434

[그림 5.1.12] 유닛모듈의 이동시 움직임방지장치 및 현장설치시 크레인 지지대 435

[그림 5.2.1] 유닛모듈라주택 벽체의 공장마감장면 443

[그림 5.2.2] Unit Modula 주택 벽체(외벽) 합리적 재료 선정 Flow 444

[그림 5.2.3] 모듈라유닛주택 외벽체에서 요구되는 다양한 성능 및 평가 447

[그림 5.2.4] 벽돌 샘플 449

[그림 5.2.5] 압출성형시멘트판 451

[그림 5.2.6] Dryvit 구성부재 453

[그림 5.2.7] 드라이비트의 시공사례 454

[그림 5.2.8] 바름마감재의 다양한 외장 Pattern 456

[그림 5.2.9] ALC 제품의 원료 및 생산 458

[그림 5.2.10] 화강석 색상 및 가공설치 460

[그림 5.2.11] 알루미늄복합패널의 시공사례 462

[그림 5.2.12] 법랑패널의 시공사례 464

[그림 5.2.13] 완전계층구조 465

[그림 5.2.14] 거실바닥 마감재료 선정을 위한 계층구조 예 466

[그림 5.2.15] 공장에서 출발준비중인 차량과 현장에 도착하고 있는 운반차량 476

[그림 5.2.16] 앵커볼트 및 앵커볼트 고정틀 479

[그림 5.2.17] 앵커볼트 위치 설정 479

[그림 5.2.18] 앵커볼트 고정 후 위치 확인 480

[그림 5.3.1] 작업장별 자재 및 부재 준비 485

[그림 6.2.1] 시스템구성도 528

[그림 6.2.2] 비트맵으로 저장 530

[그림 6.2.3] 영역설정 531

[그림 6.2.4] 공간정보 532

[그림 6.2.5] 유닛관리 533

[그림 6.2.6] 유닛추가 534

[그림 6.2.7] 유닛수정 534

[그림 6.2.8] 부품관리 535

[그림 6.2.9] 부품편집 535

[그림 6.2.10] 부품복사 536

[그림 6.2.11] 부품다중수정 537

[그림 6.2.12] 부품세트 538

[그림 6.2.13] 식탁 세트 부품 DB 538

[그림 6.2.14] 소파 및 욕실 세트 부품 DB 539

[그림 6.2.15] 벽체편집 539

[그림 6.2.16] 벽체꾸미기 540

[그림 6.2.17] 계단편집 541

[그림 6.3.1] 시스템 유닛DB 544

[그림 6.3.2] 시스템 유닛DB 검색 545

[그림 6.3.3] 사용자 유닛DB 546

[그림 6.3.4] 사용자 유닛DB 검색 547

[그림 6.3.5] 사용자 유닛BB 작성 547

[그림 6.3.6] 사용자 부품DB 548

[그림 6.3.7] 사용자 부품BB 검색 549

[그림 6.3.8] 사용자 부품DB 작성 550

[그림 6.4.1] 구조해석 550

[그림 6.4.2] 물량산출 554

[그림 6.4.3] 환경설정(색상설정) 555

[그림 6.4.4] 환경설정(기본데이터설정) 555

[그림 6.4.5] UnitHouse 정보 558

[그림 6.5.1] 영역설정 564

[그림 6.5.2] 공간구성1 565

[그림 6.5.3] 공간구성2 566

[그림 6.5.4] 공간구성3 566

[그림 6.5.5] 공간구성4 567

[그림 6.5.6] 공간구성5 567

[그림 6.5.7] 모델링-기초부품생성 568

[그림 6.5.8] 유닛관리 568

[그림 6.5.9] 유닛추가 569

[그림 6.5.10] 유닛 자세히보기 569

[그림 6.5.11] 빠른추가 570

[그림 6.5.12] 벽체편집1 571

[그림 6.5.13] 벽체편집2 572

[그림 6.5.14] 부품세트1 572

[그림 6.5.15] 부품세트2 573

[그림 6.5.16] 유닛DB1 573

[그림 6.5.17] 유닛DB2 574

[그림 6.5.18] 모델링완성 574

[그림 6.6.1] 유닛관리 대화상자 576

[그림 6.6.2] 유닛관리-부품편집 대화상자의 기본 값 576

[그림 6.6.3] 모든부품표시, 공간구성의 3차원 이미지 확인 577

[그림 6.6.4] 벽체편집 대화상자 577

[그림 6.6.5] 벽체꾸미기 대화상자 - 개구부 선택·배치 기능 578

[그림 6.6.6] 계단편집 578

[그림 6.6.7] 유닛 추가 대화상자 579

[그림 6.6.8] 유닛 추가 작업 579

[그림 6.6.9] 유닛수정 대화상자(좌), 유닛이름 및 등록번호 표시(우) 580

[그림 6.6.10] 부품관리 대화상자 580

[그림 6.6.11] 부품편집 대화상자 581

[그림 6.6.12] 부품복사 대화상자 581

[그림 6.6.13] 부품다중수정 대화상자 582

[그림 6.6.14] 부품세트 대화상자 582

[그림 6.6.15] 시스템 유닛DB 대화상자 584

[그림 6.6.16] 시스템 유닛DB검색 대화상자 585

[그림 6.6.17] 선택된 유닛의 정보 확인 586

[그림 6.6.18] 사용자 유닛DB 작성 586

[그림 6.6.19] 사용자 유닛DB 검색 587

[그림 6.6.20] 사용자 유닛DB 588

[그림 6.6.21] 사용자 부품DB 작성 588

[그림 6.6.22] 사용자 부품DB 검색 589

[그림 6.6.23] 사용자 부품DB 589

[그림 6.6.24] 유닛 조합 590

[그림 6.6.25] 연직하중 590

[그림 6.6.26] 풍하중 591

[그림 6.6.27] 설하중 592

[그림 6.6.28] 지진하중 593

[그림 6.6.29] 하중조건 593

[그림 6.6.30] 하중조합 594

[그림 6.6.31] 해석실행 594

[그림 6.6.32] 결과보기-변형도 595

[그림 6.6.33] 결과보기-반력도 595

[그림 6.6.34] 결과보기-부재력도 596

[그림 6.6.35] 결과보기-설계율도 596

[그림 6.6.36] 부재설계 597

[그림 6.6.37] 물량산출 대화상자 598

[그림 6.6.38] 물량산출 내역 .xls파일 저장 598

[그림 6.6.39] 물량산출 대화상자에서 선정한 수량산출 보고서 599

[그림 6.6.40] 단가대비표 대화상자 600

[그림 6.6.41] 단가대비표 보고서 출력 600

[그림 6.6.42] 일위대가목록 대화상자 601

[그림 6.6.43] 일위대가목록 보고서 출력 601

[그림 6.6.44] 일위대가내역 대화상자 602

[그림 6.6.45] 일위대가내역 보고서 출력 602

[그림 6.6.46] 내역서목록 대화상자 603

[그림 6.6.47] 내역서목록 보고서 출력 603

[그림 6.6.48] 내역서 내역 대화상자 604

[그림 6.6.49] 내역서 보고서 출력 604

[그림 6.6.50] 집계표 대화상자 605

[그림 6.6.51] 집계표 보고서 출력 605

[그림 6.6.52] 보고서 항목 설정 606

[그림 6.6.53] 보고서양식 606

[그림 6.6.54] 거실유닛 선택과 선택된 거실유닛의 평면 출력 607

[그림 6.6.55] 유닛조합 후 평면 출력 607

[그림 6.6.56] 부품이미지설정 대화상자 608

[그림 6.6.57] 벽체이미지설정 대화상자 608

[그림 6.6.58] 기본이미지설정 대화상자 609

[그림 6.6.59] 가상공간보기 설정 전·후 610

[그림 6.6.60] 각도를 조정한 뷰 설정 611

[그림 6.6.61] 벽체 숨김(□(이미지참조)) 버튼 활성 612

[그림 6.6.62] 내부공간 이동 612

[그림 7.2.1] 공장에서 출발준비중인 차량과 현장에 도착하고 있는 운반차량 617

[그림 7.2.2] 크레인 지지 지반의 정비 621

[그림 7.2.3] 크롤러 크레인에 의한 유닛 설치 621

[그림 7.2.4] 가설전기 및 세륜기 624

[그림 7.2.5] 지반조사를 위한 지내력시험... 626

[그림 7.3.1] 국내 모듈라유닛이 적용된 부지의 터파기 전경 629

[그림 7.3.2] 기초 슬라브 완성후 기초거푸집공사 630

[그림 7.3.3] 코너부위 철근가공 및 긴결철물설치장면 630

[그림 7.3.4] 유닛모듈라공법에 많이 사용되는 앵커볼트 631

[그림 7.3.5] 앵커볼트 구멍뚫기 632

[그림 7.3.6] 앵커볼트설치 633

[그림 7.3.7] 앵커볼트의 고정 633

[그림 7.3.8] 앵커볼트의 고정 후 점검 장면 634

[그림 7.3.9] 콘크리트타설 후 앵커볼트의 수직도 및 매일철물점검 636

[그림 7.3.10] 앵커볼트의 넛트부분 제거 636

[그림 7.3.11] 앵커볼트의 오차 조정 637

[그림 7.4.1] 유닛모듈라 설치실황 641

[그림 7.4.2] 지붕트러스 제작 (현장제작) 643

[그림 7.4.3] 지붕트러스 설치 643

[그림 7.4.4] 지붕유닛 체결 643

[그림 7.4.5] 유닛 바닥프레임과 앵커볼트 긴결, 우측사진은 앵커볼트 캡으로 보호된 장면 644

[그림 7.4.6] 유닛과 유닛간의 접합부 프레임 우측은 접합부 프레임에 목상설치 645

[그림 7.4.7] 천정접합부와 접합부 석고보드마감 645

[그림 7.4.8] 유닛 기둥 접합부 646

[그림 7.4.9] 실내외 배선 647

[그림 7.4.10] 내벽 간막이 스틸월 649

[그림 7.4.11] 현관 시공 장면 650

[그림 7.4.12] 거실 창호부분 시공 651

[그림 7.4.13] 페티오 도어와 바닥에 닿는 FIX 창호 부분 651

[그림 7.4.14] 주방 베이창호 651

[그림 7.4.15] 조립식 욕실 설치 652

[그림 7.4.16] 조립식 욕실 개구부 653

[그림 7.4.17] 욕실 내부 기성 마감 653

[그림 7.4.18] 바닥 건식난방 설치 654

[그림 8.2.1] 건물 외부 적외선 카메라 측정모습 660

[그림 8.2.2] 실내 온습도 측정모습 660

[그림 8.2.3] 실내 온습도 측정지점 661

[그림 8.2.4] 거실 외벽 촬영지점 662

[그림 8.2.5] 거실 촬영결과 662

[그림 8.2.6] 현관 촬영결과 662

[그림 8.2.7] 거실, 주방발코니 촬영결과 663

[그림 8.2.8] 거실 측벽 촬영결과 663

[그림 8.2.9] 주방 외벽 촬영지점 663

[그림 8.2.10] 주방 측벽 촬영결과 664

[그림 8.2.11] 주방 출입구 촬영결과 664

[그림 8.2.12] 주방 배면벽체 촬영결과 664

[그림 8.2.13] 주방 배면벽체 표면온도 분포 664

[그림 8.2.14] 부부침실 외벽 촬영지점 665

[그림 8.2.15] 부부침실 촬영결과 665

[그림 8.2.16] 부부침실 모서리 촬영결과 665

[그림 8.2.17] 패널 접합부 상세 촬영결과 666

[그림 8.2.18] 부부침실,침실1 측벽촬영결과 666

[그림 8.5.19] 부부침실,침실1 측벽표면온도결과 666

[그림 8.2.20] 보일러실 외벽 촬영지점 667

[그림 8.2.21] 보일러실 외벽 촬영결과 667

[그림 8.2.22] 지하실 촬영결과(1) 668

[그림 8.2.23] 지하실 촬영결과(2) 668

[그림 8.2.24] 지하실 촬영결과(3) 668

[그림 8.2.25] 지하실 촬영결과(4) 668

[그림 8.2.26] 침실1 내부 촬영지점 669

[그림 8.2.27] 침실1 벽체 촬영결과(1) 669

[그림 8.2.28] 침실1 벽체 촬영결과(2) 669

[그림 8.2.29] 침실1 바닥면 촬영결과(1) 669

[그림 8.2.30] 침실1 바닥면 촬영결과(2) 669

[그림 8.2.31] 건축부재 단열성능 분석 지점(A, B, C, D) 672

[그림 8.2.32] 지붕층 단면상세도 673

[그림 8.2.33] 거실 외벽 및 바닥 단면상세도 675

[그림 8.2.34] 거실 외벽 및 바닥 단면상세도 676

[그림 8.3.1] 건물 외부 차음측정모습 678

[그림 8.3.2] 건물 내부 차음측정지점과 측정모습 679

[그림 8.3.3] 주파수 및 dB 측정결과 곡선 680

[그림 8.4.1] 공동주택 성능등급 성능구성안 685

[그림 8.5.1] 유닛모듈라주택의 거주성능평가모델 구축 프로세스 690

[그림 8.5.2] 유닛모듈라주택의 주거성능항목 선정 691

I. 제목

자원순환형 철골조 유닛모듈라 주택개발연구

II. 연구의 개발 목적 및 필요성

건축분야는 국가 오염 총량의 1/3을 차지하고 이 가운데 주택 및 상업건축물 부문이 국가에너지의 소비의 25.7%(2000년 기준)를 차지하고 있다. 따라서 건축물을 폐기하거나 개·보수를 통하여 수명을 연장하여 폐기량을 줄이고 재생 활용량을 증가시키는 것은 자원축적이라는 측면에서 중요하다.

이러한 폐기물처리 문제에 대한 기본적인 대책으로는, 폐기물을 배출하지 않는 것, 폐기물을 배출하지 않는 경우라 할지라도 가급적이면 폐기물 발생량을 억제하는 것이 요구된다. 즉 건축분야에서도 순환형 건축을 위해 폐자재의 발생을 억제(Reduce)하고 재사용(Reuse)하고 재생하여 활용(Recycle)하는 3R에 대한 관심이 높아지고 있다.

ㆍ 설계단계에서는 reuse (리사이클재의 재이용율)를 높이고,

ㆍ 시공단계에서는 reduce (폐기물의 발생억제)의 철저한 추구를 필요로 하며

ㆍ 해체단계에서는 가능한 한 자재의 recycle (부산물의 리사이클화)의 실현을 지향하게 된다.

이에 본 연구에서 개발하고자 하는 “자원순환형 철골조 유닛모듈라(Unit Modular) 주택”은 『고품질의 주택을 3R의 관점에서 자원의 재활용을 도모하는 한편 일정 품질을 확보하고, 많은 고객에게 공급할 수 있도록』 시스템화 하는 기술로 완성도가 높은 박스형 철골조를 공장에서 생산하고, 현장에서는 최소한의 공정으로 단기간에 완성해 나갈 수 있도록 하는 주택건축방식이다.

또한 기존의 조립식 주택이 갖고 있는 저가격 주택 및 가설 주택의 이미지를 탈피한 고급주택의 이미지와 첨단 고기능의 요소를 활용하여 안전하고 쾌적한 새로운 개념의 조립식 주택 시스템을 개발하고자 궁극적으로 제조업의 자동차 생산시스템을 추구하고 있다.

이에 본 연구에서는 이 기술을 유닛모듈라 주택에 응용하여 (1) 외관 디자인, DB 구축 (2) MC 설계, 구성재표준화, 성능설계를 위한 재료선정 (3) 공장Layout, 공장 설계 (4) 견적프로그램, 재고시스템, 운반시스템 (5)After Service system을 제안하고자 한다.

그리고 Reuse나 Reduce를 위해서는 부품화가 필요하며 부품화의 효과는 설계의 자동화를 통해 극대화될 수 있다. 기존의 설계자동화 프로그램은 대부분 설계도면을 생산하는 것에 초점을 맞추고 있기 때문에 주택 설계에 따르는 일련의 과정을 일괄 처리하지는 못하는 상황이다.

유닛모듈라 주택은 일괄처리 개념을 설계자동화 프로그램에 부여하여 건축설계, 구조설계 및 시공을 하나의 프로세스로 통합하여 주택 설계를 용이하고 정확하게 하고자 한다. 이에 부품 데이터베이스, 유닛 데이터베이스를 구축하고 3차원 그래픽으로 확인할 수 있으며, 구현된 유닛모듈라 주택의 설계도면, 물량산출 및 구조검토를 즉시 수행할 수 있도록 한다.

본 연구의 주요 내용은 다음과 같이 3개의 영역으로 구성하였다.

첫째는 설계 및 구조시스템 개발, 둘째는 공장생산 자동화 및 현장시공메뉴얼 개발, 셋째는 설계자동화 시스템 개발로 세분화하였다.

III. 주요연구 내용 및 결과

가. 설계 및 구조시스템 개발

본 연구에서 설계부분은 기본 유닛을 적용한 유닛DB 구축, 유닛모듈라 배치계획, 부품 접합부 설계지침, 설계원형(Prototype)개발 등 4가지로 구분하였다. 구조부분은 구조안전성에 관한 연구로서 기둥-보의 접합부 강도평가, 단위유닛의 비선형 해석, Prototype에 대한 구조해석으로 정리하였다.

1)유닛DB에 적용되는 기본 유닛은 메인유닛과 하프유닛으로 구분하며, 메인유닛에는 3600×2400, 4200×2400, 5400×2400, 하프유닛은 3600×1050, 4500×1050, 5400×1050을 적용한다. 이 유닛 사이즈는 안목치수를 기준으로 한다.

2)유닛DB 구성은 유닛 사이즈별로 구분 → 공간 용도별 구분 → 해당 공간 치수별 구분으로 한다. 즉, 유닛DB에는 공간DB의 내용도 포함되어 있다.

3)유닛 배치시 설계기준은 평행배치, 직교배치, 하프유닛 배치로 구분하여 정리하였고, 평면을 구성하는 원칙으로 2가지 이상의 용도가 결합되는 경우의 모듈 적용 방안을 제시하였다.

4)설계원형(Prototype) 개발은 전원형, 도시형, Pilot Project 3가지 유형으로 제안하였다. 전원형은 2층 이하의 단독주택으로 기본 유닛을 적용하여 평면을 구성하였고, 도시형은 3열 3행 평행배치를 하는 3층의 집합주택으로 기본유닛을 적용하였다. Pilot Project는 기본유닛에 3M 증분치수를 적용하여 4200×2400, 5100×2400 유닛을 사용하였으며, 수요자 요구 대응형 평면을 계획하였다.

5)본 연구에서 제시된 브라켓 보강형 접합부는 접합부의 파괴 없이 C형강 보의 국부좌굴로 최종 횡좌굴에 의해 강도가 지배되는 것으로 파악되었으며, 본 연구의 접합부는 아무런 영향이 없는 것으로 판단된다.

6) 비선형 해석 결과로부터 기존 설계방법에 따른 횡변위와 비교하였을 때, 본 연구에서 사용된 부재와 단위 유닛에 대한 횡변위는 해석적으로는 충분한 강도와 안전성을 확보하는 것으로 판단할 수 있다.

나. 공장생산 자동화 및 현장시공 매뉴얼 개발

유닛모듈라 주택 개발에서는 대량생산을 위한 생산 설계 연구의 최적화가 중요하다. 이러한 대량생산 체제를 갖추기 위해서는 설계의 표준화를 근거로 구조체 제작 공장과 내부 마감별 생산체제를 갖추어야 한다.

1)유닛모듈라 주택의 생산설계 순서는 생산단위 설정-비용 체크-joint detail 설정-시작분석과 피드백 설계-부품설계-판매, 공급, 생산단계가 된다. 생산 과정의 증대에 따른 유닛모듈라 주택으로서의 유동성이 보다 확대되도록 부품설계, 개량 설계를 반복해 간다.

2)현장시공 매뉴얼은 운반 및 양중계획-기초 및 철근콘크리트 공사-앵커기초 시공-유닛모듈라 설치-내부마감공사로 구분할 수 있다.

3)유닛모듈라 공장의 생산 라인은 구조체 제작은 자재 및 부재 반입에서부터 마감공장에 유닛을 이동하는 작업과 내외장 마감은 구조제 마감에서부터 내장마감, 전기설비 공사 작업까지 정리하였다.

다. 자동화 시스템 개발

자동화 시스템 개발부분은 유닛DB시스템 설계, 유닛 구조검토 모듈 구현, 물량산출 프로그램 개발로 구분된다.

1)유닛DB 시스템은 기본엔진, 그래픽 엔진, 구조해석 엔진으로 구분하며 각 세부적인 연산 함수를 통해 유닛DB를 구축한다.

2)유닛DB 및 부품DB를 통해 수요자가 원하는 평면을 구성할 수 있고, 유닛을 적용한 평면을 도출 할 수 있다.

3)단위유닛에 대한 구조검토 모듈로 고정하중, 적재하중, 풍하중, 설하중 등의 구조해석을 실행하여 변형도, 반력도, 부재력도와 같은 결과를 확인 할 수 있다.

4)자동 물량산출 프로그램은 기본유닛에 구성되는 기본적인 부품 내역을 입력하여 물량산출을 할 수 있다.