대한주택공사 주택연구소ㆍ포항산업과학연구원(RIST) 공동연구
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  • 승인 2001.07.23 00:00
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친환경 100년주택 보급위해 "철골조아파트 인증제도" 제안
웹사이트통해 정보공개, 공사관리업무 연계ㆍ실용화 촉진
공기단축통한 공사비 절감, 리모델링 용이 자원낭비 방지


■ 외국사례
국내에서는 아직까지 철골조아파트의 공급사례가 많지 않을 뿐더러, 공급확대에 대한 정부나 소비자의 관심도 그리 크지 않다.
이에 반해 우리나라처럼 국토면적이 넓지 않아 공동주택이 많이 건설되고 있는 일본의 경우 지난 90년대초부터 주택의 수명연장 일환으로 철골조아파트의 공급이 확대돼 왔다.
일본은 건설성 중심으로 주택의 수명 연장을 위해 지난 97년부터 2002년 완성을 목표로 주무부서관료와 주택정책ㆍ주택건축ㆍ주택금융ㆍ세제 전문가 등 100명 이상이 참여하는 "장수명 도시형 집합주택의 건설ㆍ재생기술의 개발"연구가 이뤄지고 있다.
또한 연구와 별도로 철골조 집합(공동)주택건설시 융자금과 융자기간을 연장해주는 인센티브제가 이미 실용화에 접어들어 있다. 특히 지난 97년에는 기술개발을 위한 대형 프로젝트를 정부지원으로 수행하고 있다.
이처럼 일본의 사례를 비롯해 선진국에서 시행되는 공동주택의 수명연장을 위한 제도적인 지원책이 있는 지를 살펴봄으로써 국내 도입이 가능한 제도를 찾는 방안이 필요하다.

■ 연구 목표
새로운 주거용 복합구조 시스템 개발의 필요성에 따라 부품요소 기술을 이용하는 고층 판상형 복합구조시스템을 개발하는데 목적을 두고 있다. 연구 대상은 20층 높이의 판상형 주거전용 복합구조아파트로 한다.
주요 목표는 환경친화형 100년 주택의 이론적 모델개발을 토대로 판상형 고층(20층) 주거용 복합구조시스템의 개발이며, 특히 이를 지원할 수 있는 관련제도의 정비방안 제시와 실무활용 극대화를 위한 기술정보를 제공하는 웹을 구축하는데 있다.

▷규모별 주택건설 현황=14평이하의 경우는 전체의 28.5%이며. 15~19평 27.3%, 20~29평 35.5%, 30~39평 8.2%, 40평이상 0.5% 등으로 파악됐다. 특히 평균 가구원수는 지난 75년에 5.5인 경우가 85년에는 4.1인, 95년도에는 3.3인으로 나타났다.

▷구조시스템 개발=이러한 결과에 적합하고 이미 리모델링을 고려해 개발된 주공평면을 근간으로 하여 최적의 구조시스템을 개발, 거주성을 향상시킬 수 있는 판상형 복합구조 시스템을 개발할 계획이다.

▷환경친화=지속가능한 주거단지 구현을 위한 미래형 고층아파트 시스템을 개발하고 주거단지를 인간과 자연이 공생하는 환경친화적인 주거공간으로 꾸민다는 복안이다. 또 한정적인 에너지와 자원을 고려, 자연에너지를 적극적으로 활용하는 방안 및 자원절약과 재활용방안을 연구할 방침이다.

▷평면계획=라이프사이클과 다양한 라이프스타일에 대응할 수 있는 플렉서블한 디자인방법을 고안, 거주자의 생활패턴에 따라 평면구조를 변화시킬 수 있는 방안을 개발한다는 계획이다. 또한 건강하고 쾌적한 실내공간을 구현하기 위해 자연소재와 건강형 자재의 적용방안 수립하고 생태적인 실내녹지공간계획과 조경식재 방안을 연구할 예정이다. 아울러 100년간 지속될 수 있는 아파트개발을 위한 효율적인 리모델링 시스템의 개발도 진행할 방침이다.

▷정책개발=공급자와 소비자에 필요한 주택건설 관련 법률ㆍ조세ㆍ금융제도의 웹사이트 구축(안)을 수립하는 한편, 100년형 주택건설 및 공급촉진을 위한 관련 제도를 정비하는 방안을 마련하고 개발이 완료된 시점에서 21세기를 향한 건설정보 통합시스템을 구축한다는 방안이다.

■주요 연구내용
▷CFT Column=강관 내부에 콘크리트를 충전한 CFT는 강도와 강성, 변형능력, 내화성능이 우수하고 강관 구속효과에 의해 콘크리트 압축강도 상승 및 충전 콘크리트에 의한 강관의 국부좌굴 방지 등의 효과가 탁월하다.
일본의 경우 지난 97년 CFT구조기술지침을 인정한 바 있으며, 유럽은 지난 70~80년에 연구개발을 완료해 현재 적용중에 있다.

▷제진시스템=제진시스템 구조는 기존 건물에 짜넣은 제진장치가 내력을 향상시키고 지진 에너지의 흡수에 의해 건물에 작용하는 지진력을 저감시키는 효과가 있다. DAMPER가 이용될 제진시스템의 특징은 보강 개소가 적게 되며 외부만의 보강도 가능하고 경제적이다. 또한 구조형식으로 좌우되지 않고 지반 및 계수에 의한 제약을 받지 않는다.

▷SLIM Floor=이 구조는 구조용 데크플레이트 역할을 해 철골보와 함께 층고 저감형으로 적용된다. 유럽의 경우 지난 90년대 들어 활발한 연구와 내화실험을 거쳐 현재 다양하게 적용하고 있으며 미국은 연구 및 내화실험을 거쳐 현재 철골조 구조에 적용중에 있다. 반면 우리나라의 경우 현재 초기연구단계로, 철골조 건축에 적용하기 위한 연계기술 및 상세 정립이 필요하다.

▷필로티(PILOTI)=진입로나 로비 또는 지하층 활용을 위한 공용공간의 확보를 위해 계획되는 벽식구조 아파트의 필로티 부분에 대해 구조형식, 위치 사용재료 등을 종합적으로 검토하여 기준을 마련할 방침이다. 현행 설계기준상 필로티 구조물 설계에 대한 특별한 규정은 없으나 필로티층에서 강성이 크게 변하는 경우 응력집중으로 내진상 취약하므로 동적해석 등 정밀검토가 요구된다.

현재는 주로 1개층이 설치되고 있으며 벽체 직하부에 필로티 기둥이 배치돼 공간 활용상 제약이 많고 층고 제한으로 인해 전이층 보가 구조상 불리(Wide Beam형태)하다.
이를 위해 필로티층을 2개층 이상으로 확대해 개방감을 확보하고 필로티 부분을 모듈화하여 사용성 및 외부미관을 향상시킬 필요가 있다.

이에 따라 해석 및 부재설계방법 정립, 자문 등을 통한 기준(안) 작성과 아파트 저층부 필로티 적용설계와 상하층간 복합구조를 검토한다는 계획이다. 결국 하층부에는 철골조를, 상층부에는 RC조로 계획해 필로티 및 공용 대공간 확보하고 지하주차장의 이점을 활용할 방침이다.

▷철골조 계단=우리나라에서 가장 많이 사용되고 있는 철근콘크리트조 계단은 진동이나 처짐이 다른 재료의 계단보다는 적으나, 공기면에서나 시공방법 및 중량면에서 현장 타설공법은 그다지 좋지 않다. 또 PC(Precast Concrete)계단이 생겨 났으나 보급은 아직 미미한 실정이며 매우 투박하고 중량물이기 때문에 운반성이 나쁘다. 아울러 PC계단은 콘크리트의 양생 등 제작상에 많은 문제점을 가지고 있다.

이에 반해 국내에서 중저층 및 고층빌딩에 일부 적용되고 있는 철골조계단은 PC계단에 비해 투박하지 않으며 운반성이나 제작상의 문제점을 해결할 수 있다. 또한 최근 해외에서 소음저감 또는 녹방지가 가능한 철골조 계단들이 개발되고 있어 차세대 계단으로 부각되고 있다.

■기대 효과
▷기술적 측면=공간의 가변성과 리모델링, 환경친화성 등 입주자의 요구를 최대한 수용할 수 있는 구조시스템의 제안으로 설계 기술력 향상 및 복합구조 아파트의 실용화를 위한 요소기술의 발전에 기여할 뿐 아니라 아파트의 내진성능 향상으로 안전한 고품질 아파트를 보급한다는 게 이번 연구의 최대 목적이다.

개발 또는 제안되는 연구결과를 웹사이트상에 구축함으로써 실용화를 위한 적용성 확대 및 연구진행중 발생되는 연구내용 및 자료의 정보화를 통한 가치증대로 공급자와 소비자가 필요로 하는 정보를 신속히 제공할 계획이다. 또한 복합구조 아파트 실현을 위한 여러 가지 요소기술의 발전과 친환경적인 관련기술 개발을 촉진하고 적용가능성을 향상시켜 주택관련 정보의 데이터 베이스를 구축할 예정이다.

▷경제적 측면=공기단축을 통한 공사비 절감을 기대하고 리모델링이 용이하므로 자원의 낭비를 방지하는 효과를 기대할 수 있다. 또 라이프 싸이클 비용을 절감하고 자원 절약과 재활용률을 향상시킬 수 있다.
이와 함께 100년형 주택의 건설 및 공급을 촉진해, 환경에 미치는 영향을 최소화하고 개인 및 국부의 낭비을 줄이는 등 ESSD(지속가능한 발전)에 기여한다는 계획이다.

▷학술적 효과=건설기술자들이 활용할 수 있는 검색서비스 및 웹 기술을 이용한 정보제공 시스템을 구축해, 향후 국내 건설기술 정보제공 분야에 있어서 선두적 위치를 유지하고 홍보적 차원에서의 상당한 효과를 예측해 볼 수 있다.
더욱이 기존 전단벽식 구조시스템의 한계성과 문제점을 극복한 새로운 대안 구조형식으로 활용하고 연구결과를 웹사이트상에 DB로 구축해 공개하기 때문에 저변확대와 연구결과의 파급효과를 높일수 있으며 새로운 구조시스템의 실무적용을 위한 실무지침으로 활용할 수 있다.

■활용 방안
기존 아파트들은 주로 철근콘크리트로 된 벽식아파트가 대부분을 차지하고 있다. 이에 따라 이번 연구결과를 통해 이러한 지금까지의 건설방식을 환경친화적이고 내구성이 크며 라이프 싸이클에도 대응 가능한 철골조아파트 개발로 패러다임을 전환할 방침이다.

1차년도에서는 환경친화적인 100년 주택의 건설을 위한 기반 계획기술을 도출하고 이론적 모델을 수립, 종합적인 개발방향을 정립하고 도출된 계획기술들을 국내에 적용 가능하도록 실제적인 기본계획안을 제시할 예정이다. 또 2차년도에서는 설계와 실험을 통해 Prototype과 설계지침을 도출하고 환경친화적인 100년 주택과 기존의 일반 주거단지의 주택들과의 환경친화성을 비교 평가할 수 있는 환경친화 주거단지 평가모델을 개발할 계획이다.

이러한 친환경적인 100년 주택의 보급을 정책적으로 지원할 수 있도록 철골조아파트 인증제도를 정부에 정책적으로 제안해 제도적인 환경을 구축할 방안이다. 아울러 웹사이트를 통해 일반에게 정보를 제공함으로써 공사관리 업무와 연계할 수 있고 실제 공사업무의 실적을 다시 데이터베이스화하며, 특히 실용화 촉진 역할을 담당할 것으로 보인다.

문성일
simoon@conslove.co.kr

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