“난공불락 ‘공동주택 수직증축’,  설계기술로 정복한다”
   LH 창의적인 설계기법 발굴… 공동주택 패러다임 시프트

한국건설신문 이오주은 기자= 한국토지주택공사(사장 이재영)가 공동주택 분야의 이슈를 선도하고 있다. 매년 주택설계ㆍ기술경진대회를 개최해 당해 가장 주목받는 이슈에 대한 대안을 공모하고 있다. 지난 2013년 제 1회 대회에서는 ‘층간소음’, 올해 제 2회 대회에서는 ‘수직증축’을 주제로 선정했다.

‘리모델링 활성화를 위한 창조적 공간 창출’이란 주제 하에 수원시 소재의 기존 오래된 소형 임대아파트 단지에 성남시 기준을 적용해 수직증축 할 것을 과제로 제시한 올해의 최우수상은 토문엔지니어링건축사사무소와 그룹신도시건축사사무소의 ‘공존방식[共存方式]’이 선정됐다.

우수상은 범건축 종합건축사사무소의 ‘Sustainable Reform(지속가능한 친환경 리모델링 시스템 제안)’과 한빛종합건축소 및 엄앤드이 종합건축사사무소의 ‘Perf ormance GRAFT[성능이식]’이, 장려상에는 삼우와 행림종합건축의 제안이 각각 선정됐다.

공모 결과 ‘기대 이상의 참신한 제안이 많아 수확이 컸다’고 심사위원과 주최 측은 평가했다. 이에 본지는 초미의 관심사임에도 수직증축 허용 후 별다른 시장의 움직임이 보이지 않는 시점에서, 올해 경진대회 수상작 제안과 LH 주택기술기준처 윤기욱 처장 인터뷰를 통해 수직증축 리모델링 방식에서 여전히 풀리지 않은 현실적 문제들의 해법을 살펴본다.

이와 함께 건축 디자인을 통해 ‘주거’라는 사회문제를 어디까지 아우를 수 있는지, 창의적인 설계기법의 가능성을 함께 생각해보는 자리를 마련했다. 

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<제 2회 LH 주택설계ㆍ기술경진대회>

■최우수상
토문엔지니어링종합건축사사무소 

共存方式[공존방식]
삶의 공존ㆍ시간의 공존ㆍ환경의 공존

라멘식 적층 모듈러 공법 적용, 다양성 및 경제성 확보
수직증축 하중 최소화, 이주기간 단축…독립구조 효과

■共存方式[공존방식]

1980년대 공동주택 대량공급 이후 30여년이 지난 지금, 개선을 필요로 하는 노후아파트가 약 400만호에 이르면서 리모델링이 대안으로 떠오르고 있다.
특히 1기 신도시 아파트들은 고밀도로 지어져 재건축보다는 리모델링이 요구된다. 그러나 현재의 리모델링은 다양한 거주민들의 요구사항이 있음에도 세대를 앞뒤로만 확장하는 획일적인 평면으로 다양한 요구를 충족시키지 못함은 물론, 주거환경을 열악하게 하고 있다.
또한 최근 수직증축을 허용됐으나 구조보강에 따른 막대한 비용과 구조적 불안감은 아직 상존해 있다. 기존 공동주택의 열악한 구조 상태로 인한 안전성 논란, 제약된 평면에 의한 주택상품성 저하, 재건축 대비 높은 공사비 등으로 리모델링 시장이 여전히 정체돼 있다. 이는 그린 리모델링이 대세인 현실 속에서 자시대가 요구하는 지속가능한 친환경 정책에 역행하는 것이기도 하다.
이러한 다양한 이해관계들을 ‘공존(共存)’이라는 방식을 통해 모두가 행복한 주거를 제안한다. 리모델링이 활성화되기 위해서는 과거와 현재와 미래가 단절이 아닌 공존의 틀 속에서 이루어져야 한다. 그 공존이란 첫째, 다양한 삶의 공존, 둘째, 과거와 현재가 상존하는 시간의 공존, 셋째, 자원의 재활용을 통한 환경의 공존이다.

■라멘식 적층 모듈러 공법

공존이 가능한 시스템으로 ‘라멘식 적층 모듈러 공법’을 제안한다. 인필식은 기존 건물과의 층고 매칭에 문제가 있고, PC구조는 과다한 하중부담을 비롯해 온도변화가 심한 우리나라 기후에는 적합하지 않다. 따라서 단위 모듈이 적층되면서 상하 좌우 철골 프레임이 결합돼 자연스럽게 라멘 구조를 형성하는 ‘라멘식 적층 모듈러 공법’이 내진과 경량화에 가장 우수하며 리모델링에 가장 최적화된 시스템이라고 판단했다. 라멘식 적층 모듈러 공법을 통한 세 가지 공존방식은 다음과 같다.

■삶의 공존(평면 계획)
삶의 공존을 위한 계획의 주안점은 ▷2Bay를 3Bay로 확장하는 정주환경개선과 ▷공사기간 단축을 위한 모듈러공법 적용으로 이주기간의 최소화 그리고 ▷세대별 면적확대와 분양세대 확보를 통한 자산가치 상승이다.
◇배치계획= 정주환경 개선을 위해 수평증축을 했으며, 녹지와 커뮤니티 시설을 확충해 주민들의 삶의 질을 높였다. 지하 주차장은 기존 주차장을 그대로 존치하고, 유휴부지에 신설주차장을 계획해, 공사비 절감을 꾀했다.
◇주동시스템= 기존 주차장의 효율성을 높이고, 차후 재 리모델링을 고려해 설비집중화가 가능하도록 코어를 주동 내부에 배치했다. 단위세대 구성에 있어서도 실 깊이가 깊어지지 않게 하는 효과를 가지며 좌우 확장을 통해 거주성을 향상시켰다.
한 개 타입으로 구성돼 있던 주동을 앞뒤, 좌우로 확장을 통해 49㎡, 64㎡, 84㎡ 등 다양한 평면으로 재구성 할 수 있으며, 1.5m 캔틸레버를 덧붙여 확장할 경우에는 더 많은 다양화를 이룰 수 있다.
수직증축이 일조권을 저촉할 경우 복층형 테라스하우스로 최상층을 특화 할 수 있으며, 소형 임대주택으로의 계획도 가능하다. 또한 주거환경이 열악한 1층 세대는 단지레벨과 PIT 공간을 활용한 복층계획을 제시함으로써, 1층에 대한 특화를 시도했다.
◇단위세대 계획= 기존 49㎡, 2Bay 한 개 타입을 수요자 요구에 맞게 앞 뒤 좌우 확장을 통해 36~102㎡까지 다양한 평면으로 만들 수 있다.
◇입면계획= 기존의 아파트가 리모델링을 통해서 변해가는 건물 모습의 일련의 과정을 보여주고 있으며,이로 인해 과거의 흔적과 변화된 모습이 현재에 공존 할 수 있게 된다.

■시간의 공존(구조 계획)

◇구조체 하중 최소화를 위한 계획= 과거의 방식이 내력벽 보강 및 지하 기초보강 등 시간과 비용이 많이 드는 공법이었다면, 이번에 제안한 리모델링 방식은 기존 건축물에 하중이 전달되지 않아 커다란 보강이 요구되지 않는 경제적인 방식이다. 또한 증축되는 상부의 하중을 분산하기 위해 기존 건물 상부에 설치되는 기둥은 철골보에 매다는 서스펜션 구조형식을 취했다.
◇신ㆍ구 구조체 접합부 계획= 수평적 안전성을 강화하기 위해 기존 슬라브와 모듈러 슬라브의 접합부를 강접합으로 계획했다.
◇내진보강= 신설되는 부위에는 브레이스를 설치하고, 수평으로는 제진댐퍼를 보강하는 등 기존 방식보다 훨씬 경제적인 방식을 채택했다.

■환경의 공존(친환경 계획)
◇코어계획= 먼저, 합리적 코어계획과 저희가 제안한 시스템을 적용함으로서 기존 구조체를 60%이상 유지하면서도 다양한 평면계획이 가능토록 했으며, 모듈러에 의해서 추가로 증축되는 부분은 향후 70~90%까지 재활용이 가능하다.
◇에너지 저소비형 계획= 신재생에너지인 태양광과 지열 등을 활용한 공용부 에너지 절감과 단위세대 단열기준강화로 1차 에너지 소요량을 약 50% 절감했다.
◇기계ㆍ전기설비계획= 기존 2.3미터 천정고를 유지하기 위해 스프링클러 배관 등을 외곽에 설치하는 우물천정을 계획했으며, 기존 구조체와 신축되는 부분의 연결부위는 플렉시블 조인트 배관으로 시공성을 확보하고, 측세대간 소음 저감을 위해 배선기구 교차 설치와 층간 소음 저감을 위해 뜬바닥 구조를 적용했다.

■리모델링 제도개선 방안
◇수직증축 활성화 방안= 안전과 경제성을 최우선으로 하는 리모델링 제도개선 방안으로 첫째, 수직증축 활성화를 위한 제도개선을 제안한다. 현재 14층 이하의 경우 구조적 안전 문제로 최대 이개층 증축만이 가능하다.
하지만 기존 건물에 구조적 하중을 가하지 않는 저희가 제안한 것과 같은 시스템 적용시 14층 이하 건물에도 최대 3개 층까지 증축이 가능할 수 있도록 제도를 개선해 중저층 아파트의 리모델링을 활성화해야 한다.
◇리모델링 활성화 방안= 안전진단 결과 수직증축이 불가능한 아파트의 리모델링 활성화를 위한 방안이다. 층수 삭제를 통해 구조안전을 확보하면, 주동길이 완화를 통해 리모델링이 가능토록 해야 한다. 인동거리도 남측 낮은 주동 높이를 기준으로 완화시켜 보다 다양한 방식으로의 리모델링이 가능할 수 있도록 제도개선을 제안한다.

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■우수상
범건축종합건축사사무소

Sustainable Reform
지속가능한 친환경 리모델링 시스템 제안

30년 후에도 쉽게 고쳐쓸 수 있는 장수명 리모델링 개념
무량판시스템 적용, 코어 신설…기존 구조체 해체 최소화

■계획의 전제 및 전략

최근 고비용의 재건축 대안으로 제기되고 있는 리모델링은 저비용 고효율의 취지를 벗어나 생활의 변화를 담지 못하는 환경파괴적인 개발방식을 답습하고 있다. 획일적인 확장에 따른 기형적 평면의 양산, 기존 벽식 구조 답습, 획일적인 주거유형, 생활과 분리된 커뮤니티 등은 또 다른 벽식 아파트의 재생산으로 미래의 사회적 비용을 초래한다.
이에 기존 모체를 최대한 활용하고 미래의 변화 가능성을 수용할 수 있는 지속가능한 리모델링으로서 ▷환경친화적인 리모델링 ▷가변성을 극대화한 모듈시스템 ▷다양한 수요를 반영한 주거유형 ▷이웃과 소통하는 커뮤니티 등 네 가지 리모델링 계획방향을 제안한다.
저비용 고효율의 친환경적인 리모델링으로서 20~30년 후에도 쉽게 고쳐 쓸 수 있는 장수명 리모델링 개념을 제시한다.

■환경친화 리모델링
기존 단지의 보차혼용의 주차장 중심의 외부공간, 단절된 커뮤니티 시설 등 열악한 기존단지 환경을 개선하기 위해, 데크를 신설해 쾌적한 녹지 및 외부공간을 조성했다. 단지 중심, 데크 전면에 커뮤니티 시설과 도로변 연도형 근린생활시설 배치로 이웃과 소통이 원활한 커뮤니티 단지를 만들었다.
◇판상형 구조시스템= 판상형 주동은 기존구조부의 해체를 최소화하기 위해 구조체 양단에 코어를 신설해 구조적인 안정성과 가변성 확보를 용이하게 했으며, 전후면 증축부위는 무량판으로 적용해, 횡력 저항에 안전하게 보강했다. 기존 주동의 확장성을 고려해 모듈화 증축 시스템을 사용했다.
또한, 신설되는 증축부분에 EPS, TPS의 공용설비를 집중해, 기존 구조체의 해체를 최소화하고, 설비교체를 용이하게 했다. 따라서 주택의 거주성과, 가변성, 적층모듈의 다양한 조합방식에 의한 차별화된 디자인으로 기존 주동을 개선시켰다.
◇타워형 구조시스템= L형 탑상형 주동은 장단변 길이차를 고려해, 장변방향에 코어를 신설하고, 단변방향 측벽부분의 구조보강 및 3개 층 수직증축을 했다. 마찬가지로, 가변성에 유리한 증축부 무량판 시스템과 증축부 안정성 확보 및 보강을 위한 증축방식을 판상형과 동일하게 적용했다.

■가변성 극대화 모듈시스템

가변성을 극대화한 모듈시스템이다. 전용 49㎡의 기존평면에 전면부위는 1.5m 확장하고, 후면부위는 1인 가구의 최소단위인 20㎡의 면적을 확보하기 위해 6m를 확장해 84㎡의 단위를 기본모듈로 구성했다. 이 모듈로 만들어지는 기본유닛들의 수평,수직 통합을 통해, 계단실형, 복층형 등의 다양한 주거유형이 도출된다.
◇주동 적층 시스템= 복도형, 계단실형, 복층형 구성된 유닛은 2개층씩 교차해 6개층의 기본 적층시스템을 구성한다. 이러한 기본 적층시스템의 수직적 반복을 통해 다양한 보이드(VOID)와 솔리드(SOLID) 공간분할이 이루어지며, 복도에 면한 침실의 경우 VOID에 면하게 계획해 채광과 환기를 확보하고, 이웃과 소통할 수 있는 커뮤니티 공간으로 활용토록 했다.
◇라이프 사이클을 반영한 주거유형= 1인 가구증가, 커뮤니티, 다양성, 오픈 스페이스 등 수요자의 NEED를 반영하는 리모델링 계획으로 시대와 사회의 변화에 유연하게 대응할 수 있는 주거공간을 제안한다.
라이프 사이클을 반영한 단위주거 유형으로, 1인 가구와 세대 동거형 등 가족구성원의 변화와 수요자 요구를 반영하는 단위평면을 계획했다. 접지층, 최상층, 주동코너 부분의 복층형 계획으로 다양한 생활방식을 담아내는 특화평면 및 가변형 계획을 제안했다.

■다양한 수요 반영 주거유형
◇판상형 타워= 주거유형은 크게 복층형 계단실형 복도형으로 구성한다. 복층형은 지반층 및 최상층 복층형으로 구성되며, 1인 가구부터, 4~5인 대가족까지 거주할 수 있는 평면조합의 주동계획을 계획했다.
◇L형 타워= 판상형과 일부 동일한 복층형과 기준층 계단실형, 지반층 복층형, 그리고 3개층 2세대 복층을 일부 적용하고, 코너부위는 2개의 다른 평면을 교차 적층해, 평면 변화에 따른 입면변화를 구성했다.

■경관특성화 및 단면계획
주동 입면디자인은 다양한 입면경관이 창출될 수 있도록 했다. 평면적층 방식 및 주동 커뮤니티 공간의 VOID에 의한 1차적 입면구성과 건식 외벽시스템의 거주자 취향에 따라 변경 가능한 가변 입면시스템으로 2차 입면구성이 이루어진다. 데크 신설로 추가증설 없는 데크 주차장 및 주민커뮤니티 공간을 계획했으며, 주동입구는 커뮤니티 로비공간을 계획했다.

■이웃과 소통하는 커뮤니티

단위세대, 주동, 단지를 잇는 입체적 커뮤니티 체계를 구성해 다양하게 접촉하는 단계별 소통공간을 계획했다. 또한, 세대내 프라이빗 가든, 주호간 커뮤니티 가든, 주동입구 커뮤니티 로비와 데크층 커뮤니티 시설로 이웃과 교류와 만남이 있는 단계적 커뮤니티 네크워크를 구성했다. 단지 내 동선계획은 단지 내 커뮤니티 활성화와 보행공간의 안전을 위한 차량과 보행동선 분리 였고, 연도형 상가 및 커뮤니티시설 전면의 보행 축을 고려했다.

■합리적 구조시스템
기존 구조보강을 최소화한 합리적인 구조시스템을 계획했다. 수직, 수평증축부 단면은 250㎜ 테두리보를 적용한 무량판시스템 적용과 코어신설로 횡력 저항 시스템을 수립했다. 장수명화를 위한 가변성을 확보했으며, 수평증축부 및 수직증축부는 마이크로 파일기초보강을 통해 안전성을 확보했다.

■제도적 개선사항
첫째, 수평증축에 따른 전용면적 40% 증가분은 기존세대에 제공하고, 3개층 수직증축에 따른 증가된 세대수의 일부를 공공임대, 나머지를 일반분양으로 유도해 리모델링의 활성화를 유도하는 방안을 제안한다.
둘째, 리모델링의 추가세대수 증가 15% 조항을 삭제해 소형평형공급의 활성화를 유도하는 방안과 셋째, 경기도조례의 주동길이제한 완화 넷째, 우수디자인 리모델링 건축물의 인센티브 부여 등의 네 가지 제도개선 방안을 제안한다.

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■우수상
한빛종합건축사사무소

Performance GRAFT[성능이식]
주거성능 개선을 위한 맞춤형 리모델링 제안

성능이식… 물리적 요소 개선은 물론 노후화된 주택 성능
현재 수준으로 향상시키는 시스템 개발, 변화하는 삶 대응

■주거성능이식 기법의 솔루션 제안

주택시장은 1990년대 기능 우선의 양적 팽창 시대를 거쳐 2000년 브랜드 주택이 출범한 이래 공동주택의 가치를 높여왔다. 그리고 현재 수직증축이 허용된 리모델링의 방식이 중요한 이슈가 되고 있다. 이에 대한 해법으로는 노후화된 주택성능을 현재의 성능기준에 적합하고 삶의 변화에 대응하는 방식이어야 한다.
기존 리모델링 방식은 주택의 노후화와 주택성능 실현의 제한성, 사회변화에 대한 대응력 부족 그리고 자기분담률 상승의 문제를 겪어 왔다. 이를 극복하기 위해 안전성(Safety Remodeling), 성능(Performance Remodeling), 스마트(Smart Remodeling), 가치(Valuable Remodeling)라는 4가지의 ‘주거성능이식 기법의 솔루션’을 제안한다.
주거성능 이식 기법이란 기존 리모델링의 문제점을 극복한 성능이식형 기법으로 구조, 단지, 평면, 부대복리 시설을 개선하여 저비용 고효율의 친환경 단지를 구현하기 위한 개념이다.
구체적으로 ▷유지보수가 용이한 가변형 평면적용 ▷베이 확장과 듀플렉스형의 맞통풍형 평면 개선 ▷건식온돌과 층상배관공법으로 층간소음 저감 ▷경량화를 위한 철골조 공법 ▷지상 필로티형 주차장계획 ▷SAP공법을 적용한 지하증축 등의 리모델링 기법을 적용했다.

■수직증축 구조계획
수직증축은 경량의 철골조 2개층으로 설계했다. 철골구조에 중공 슬래브를 적용, 경량화를 도모하여 경제적이면서 효율적인 구조성능을 발휘하도록 했다. 철골보는 내력벽 상부에 위치시켰다.
기존 부재와 신설부재의 일체화를 위해 수직, 수평근과 힐티를 추가로 보강하고 탄성제 코킹으로 구조의 강성을 높여 안전성을 강화했다. 기존 기초구조의 내력을 확보하기 위해 벽체에 플레이트 설치 후 힐티로 지지하여 임시말뚝의 내력을 확보했다.

■수직ㆍ수평증축 검토
별동 증축을 통해 과도한 수평증축을 억제하여 기존배치의 일조와 통풍 성능을 유지 하고 코어는 기존 구조체를 보완하는 방식의 자립형 구조로 계획하여 구조내력의 안전성을 증가시켰다.
과도한 수평증축 시 발생하는 동간거리 축소를 최소화 했다. 수직증축부의 매스(MASS) 규모를 전면으로 증축하여 주변 학교와 단지 내 일조권을 확보 했으며 일조 피해가 우려되는 일부 1층 세대는 필로티를 설치했다.

■주차 및 옥외공간계획
단지 출입구에서 지하주차장으로 진입하는 동선계획은 보차가 완벽히 분리되어 보행자의 안전 및 쾌적성을 증대시켰다. 서측의 원지반을 유지하여 비상차량동선 진입이 가능 하도록 했다.
◇옥외공간= 필로티 주차장 상부는 커뮤니티 마당과 어린이 테마공간을 설치하고 레벨차를 활용한 계단식수공간과 화계 등을 조성하여 입체적인 커뮤니티 공간을 만들었다.
◇주차장= 자연환기와 채광이 가능한 지상 필로티 주차장으로 설계 했으며, 지하주차장은 SAP공법을 적용하여 지하 2층을 수직증축 했다. 이 공법은 구조검토 결과 기존 기초는 지하1층 바닥으로 사용이 가능하여 폐기물 처리비용이 최소화되는 친환경공법으로 최단공기 시공이 가능하다. 또한 주동통합형으로 편리한 수직동선을 가능하게 하고 주동 하부에는 세대전용 수납창고를 설치했다.

■주거동 콘셉트

스마트한 주거동을 위한 개념으로 첫째, 계단실형의 맞통풍이 가능한 평면 둘째, 전후면 확장이 아닌 전면폭을 확장한 평면 셋째, 구조 벽체철거 양을 최소화하고 향후 세대 간 확장이 가능한 주거동을 계획했다.
◇L자형 주동 평면= 벽체철거 양을 최소화하고 경량벽체를 사용하여지속가능한 공간계획이 이루어지도록 했으며 전용 59~70㎡의 3베이 6호 조합으로 개선했다.
◇I자형 주동 평면= 주동은 입주민의 특성에 따라 가변이 가능한 3-BAY, 이면개방형, 듀플렉스형 등의 다양한 평면을 계획했으며 자립식 코어를 설치하여 구조적 안정성을 확보했다.
◇설비공간의 집적화= 세대내부에 통합설비 공간의 집적화 설치는 2.6m의 낮은 층고에서도 우물천정 적용이 가능하도록 했다. 또한 코어분리, 맞통풍등과 연계되어 양호한 정주환경과 향후 세대 확장 및 관리도 용이하도록 했다.

■단위세대 계획
전용 52~84㎡까지 다양한 평면과 16세대를 추가로 계획하여 자산 가치상승율 50.32% 확보했다.
◇평면계획= 기존 3.37m의 내력벽 모듈을 유지하여 전면베이를 확장하고 수납공간을 강화하여 현재의 트렌드에 부합하는 3-BAY 평면으로 개선했다.
측세대와 코너세대는 조망권이 강화된 2,4와 3,3-BAY이 이면개방형 세대로 개선하여 모든 평면의 주거성능을 향상시켰다. 기존 2-BAY 평면의 2개층을 활용한 듀플렉스 평면은 채광면적과 층간의 독립성을 확보해주며 테라스 가든이라는 힐링존을 누릴 수 있게 했다.
◇특화평면= 세대분리가 가능한 멀티홈 평면과 전면 레벨차을 이용하여 한국식 전통공간을 재해석한 접지층 특화평면으로 계획했다.
◇입면계획= 입면계획으로는 기존 모듈의 재구성을 통한 복합모듈 디자인과 증축부 경량구조체 접합을 통한 하이브리드 디자인을 적용했다. 상층부에 테라스 타입과, 중층부에 니치발코니 및 듀플렉스 타입, 저층부에 복층형 테라스 타입을 적용하여 다양한 입면이 되도록 했다.
◇단면계획= 단면계획에는 발코니에 안전유리시스템과 층간소음의 방지를 위해 건식온돌과 층상배관공법을 적용 했으며 고성능 진공단열재를 사용하여 공간활용 및 에너지 효율을 높였다.