모듈식 시공
Modular construction
모듈식 건축은 표준화된 건물의 미래다.전통적인 건축 기법보다 20-50% 빠른 시간 절약이 가능하기 때문에 그것은 매우 효과적인 건축 방법으로 여겨져 왔다.[1]모듈러 시공은 외부 공장에서 2D 패널이나 3D 부피 구조물을 조립하기 위해 건설현장으로 운송하는 것을 포함한다.이 과정은 시간과 비용 면에서 전통적인 건물보다 우수하다는 것이 입증되었다.
2030년까지 모듈러 건설이 미국과 유럽 건설산업에 연간 220억 달러의 비용절감 효과를 가져다줌으로써 1조 6천억 달러의 생산성 격차를 메울 수 있을 것으로 추산된다.[1]학생 숙소, 저렴한 주택 및 호텔을 위한 표준화되고 반복 가능한 3D 체적 주택의 조립식 유닛과 설계에 대한 현재의 요구는 돌로 세워진 산업에서 모듈식 건축이 번창하는 데 도움을 주고 있다.
이점
2018년 실천 노트에서, 선관위는 오프사이트 건설에서 얻은 편익은 주로 공장 환경에서 구성품을 만들고 날씨로부터 보호하며 전용 및 전문 장비를 갖춘 조립 라인 등의 제조 기법을 사용하는 것과 관련이 있다고 밝히고 있다.적절한 기술의 사용을 통해 모듈형 구조는 다음을 수행할 수 있다.
시간
모듈러 시공은 기존 현장 시공보다 최소 20% 이상 속도가 꾸준히 빨라졌다.현재 모듈러 건설 프로젝트의 설계 과정은 전통적인 건물보다 시간이 오래 걸리는 경향이 있다.모듈러 건설은 상당히 새로운 기술이고 그것을 가지고 일한 경험이 있는 건축가와 엔지니어는 그리 많지 않기 때문이다.더 적은 말로, 산업계는 아직 이런 식으로 일하는 법을 배우지 못했다.설계 회사들은 이 과정의 자동화를 도울 모듈 라이브러리를 개발할 것으로 기대된다.이러한 모듈 라이브러리는 표준화된 구조를 만들기 위해 디지털로 조립되는 다양한 사전 설계된 2D 패널과 3D 구조를 보유할 것이다[1].
구조물의 기초는 그 경직성의 중요한 부분이다.그 규모와 복잡성은 구조물의 크기와 전체적인 무게에 따라 달라질 것이다.따라서, 전통적으로 지어진 집과 조립식 구조의 무게 차이는 필요한 기초가 더 작고 더 빨리 지어질 것이라는 것을 의미할 것이다.
오프사이트 제조는 모듈러 건설의 정점이다.자동화의 증가와 함께 공장에서의 활동을 조정하고 반복할 수 있는 능력은 현장 건물의 그것보다 제조 시간이 훨씬 더 빠르다.큰 시간 절약은 구조물의 기초와 구조 자체의 제조에 병행하여 작업할 수 있는 능력이다.이것은 전통적인 건축으로는 불가능할 것이다.현장 건설은 획기적으로 간소화된다.조립식 부품의 조립은 3D 모듈을 조립하고, 서비스를 주 사이트 연결에 연결하는 것만큼 간단하다.작업자 5명으로 구성된 팀은 단일 작업일에 최대 6개의 3D 모듈, 즉 270평방미터의 바닥 면적에 해당하는 모듈을 조립할 수 있다[1].
프로덕션 알고리즘
모듈러 건축의 부품 제조에 필요한 기술이기 때문에 모듈러 건축물의 조립식 부품은 모듈러 공장에 의해 수행된다.시간을 최적화하기 위해 모듈형 공장은 프로젝트의 사양과 자원을 고려하고 이 독특한 프로젝트의 요구를 충족시키기 위해 스케줄링 알고리즘을 채택한다.그러나 현재의 스케줄링 방법은 자원의 양이 영(0)에 도달하지 못할 것으로 가정하며, 따라서 비현실적인 작업 주기를 나타낸다.
주어진 시점에서 단일 프로젝트를 처리하는 모듈형 공장은 드물며, 낮은 수익을 낼 것이다.현씨와 이씨의 연구는 다양한 프로젝트의 특성을 고려하고 자원을 공유하는 유전자 알고리즘(GA) 스케줄링 모델을 제안한다.[3]이 알고리즘의 생산 순서는 어떤 모듈을 어느 부지로 운송해야 하는지와 그들이 도착해야 하는 날짜에 크게 영향을 받을 것이다.생산, 운송 및 현장 조립의 변수를 고려한 후 목표 기능은 다음과 같다.
비용
모듈러 건설은 총 프로젝트 비용의 최대 20%를 절감으로 산출할 수 있다.하지만, 그것이 비용을 10%까지 증가시킬 위험도 있다.물류지역과 자재비 상승으로 건설 노동영역의 절감액이 초과될 때 발생하는 현상이다.모듈러 시공에 사용되는 부품의 사전 조립은 기존 건축물에 비해 물류비용이 높다.패널이나 3D 구조물은 공장에서 제작해 건설현장으로 운송해야 하기 때문에 시공 흐름을 바꾸는 새로운 변수가 제시된다.
교통
가공된 부품의 운송은 당연히 원재료 운송비보다 비싸다.첫째로, 2D 패널이 여러 개 쌓여 있더라도 그것들을 만드는 데 사용되는 생시멘트, 목재 또는 재료보다 운반하기가 훨씬 어렵다.패널은 육지를 통해 운반될 때 경미하거나 큰 손상을 입을 위험이 높다.만약 패널이 손상된다면, 패널은 완전히 교체되어야 할 것이다.공장은 이 패널을 대체할 다른 패널의 생산을 일시적으로 중단해야 하며, 따라서 전체 제조 시간과 비용을 증가시켜야 한다.제조 시간 외에도, 운송 시간 또한 증가하여, 또 다른 비용이 발생할 것이다.여하튼 2D 패널 운송은 여전히 현장 건설의 좋은 대안이다.
운송비는 3D 형체 감지 구조물을 운송할 때 최고 비용에 도달한다.250km를 이동하는데 2D 연면적 1m는2 약 8달러가 소요되지만, 3D 연면적은 45달러가 소요된다.[1]여기에 운송 중 구조물이 파손될 경우 대체 비용을 더하면 큰 비용 증가가 발생한다.
건설
공장 외부에서 부품을 조립하는 것은 작업자가 구조물의 반복성과 자동화를 이용하여 제조 공정을 용이하게 할 수 있다는 것을 의미한다.구조물의 전체적인 설계를 표준화함으로써, 일반적으로 특정 기술을 가진 값비싼 작업자(예: 기계, 전기, 배관)를 필요로 하는 작업은 저비용 제조업자들에 의해 완료되어 총 급여 비용을 줄일 수 있다.현장에서는 제조업이 거의 발생하지 않기 때문에 기존 노동활동의 최대 80%를 모듈 공장으로 외부로 이전할 수 있다.이는 필요한 하청업체의 수를 감소시켜 전체적인 총 급여 비용을 더욱 감소시킨다.전반적으로, 어떤 프로젝트의 노동집약적 부분이 클수록, 모듈형 구조를 사용할 경우 절감액은 더 커질 것이다.
학생 숙소, 호텔, 저렴한 주택과 같은 프로젝트는 모듈형 건축의 훌륭한 후보지 입니다.구조물의 반복성은 제조 시간을 단축시키고 따라서 전체 비용을 감소시킨다.한편 이 사업이 (예를 들어) 벽 공간과 천장이 매우 불규칙한 현대식 해변가 주택이라면 전통적인 건축 방식이 더 나을 수도 있다.업계가 계속해서 적응하고 성장함에 따라, 이러한 반복 가능한 설계는 언젠가 감소된 비용으로 모든 종류의 구조에 맞게 수정되고 수정될 수 있을 것이다.
안전
건설은 가장 위험한 산업 중 하나로 여겨진다.노동자들은 높이에서 떨어지고, 물체는 떨어지고, 근육은 긴장되고, 환경적 위험은 발견될 수 있다.모듈식 건축은 모든 제조 활동을 더 적은 인력으로 지상의 깨끗한 공간으로 제한한다.현장 집약적인 건설에[4] 비해 신고 가능한 사고가 80% 이상 감소하는 것으로 추산된다.맥그라우힐건설이 2013년 건설업 안전관리 실태조사에서 건설업종의 50%가 기존 현장건축물보다 조립이 안전하다고 봤고, 조립이나 모듈러 시공은 안전성능에 부정적 영향을 미친다는 응답은 4%에 불과했다.조사대상 일반 및 전문건설업자 중 78%, 59%가 지상에서의 복잡한 업무 수행이 가장 큰 안전영향이라고 답했다.[5]질병관리본부에 따르면, 추락은 건설업에서 세 명 중 한 명 이상을 차지하는 작업 관련 사망의 주요 원인이다.[6]근로자가 작업을 수행해야 하는 높이의 감소는 결과적으로 그들이 경험하는 치사 위험을 감소시켜 산업 전반의 안전을 크게 증가시킨다.또한 일반건설업체 69%, 전문건설업체 69%가 현장외공장에서 상이한 업무를 수행하는 근로자가 줄어든 것도 건설현장 안전을 개선했다고 언급했다.전반적으로 모듈형 구조는 다음과 같은 이유로 더 안전하다.
· 안정적 근무지
· 넉넉한 공간에서 작업 수행
· 지반 조립체
· 혹한기 엄호
· 안전하지 않은 활동에 대한 모니터링 개선
· 건설현장 소요시간 30~50% 단축
· 현장 인력 감소
모듈형 구조는 여전히 완전히 안전한 대안으로 여겨지지 않는다.하지만, 그것은 사고와 사망자를 상당히 감소시킨다.특히 프로젝트 제작 과정에서 현장 공사 중 발생한 전체 사고의 48.1%가 낙상 관련 사고였고, 제조공장 사고도 낙상사고로 인한 사고는 9.1%에 불과했다.[5]제조공장 근로자는 물체나 장비에 부딪힐 확률이 37.1%로 높았고, 골절과 절단도 같은 유형의 부상 빈도가 27.3%로 높았다.그럼에도 불구하고 건설업계가 조립식 모듈러 건설처럼 지속가능한 건설방식으로 계속 적응하고 넘어가면서 건설현장의 전반적인 안전사고는 감소할 것으로 예상된다.
모듈러 시공 방법의 사용은 설계 기법을 통한 건설 방지의 지지자들에 의해 장려된다.국가산업안전보건연구원이 발간하는 'PTD - 건축설계 및 건설교육 모듈'에 건설사업 권장 위험관리 대상에 포함된다.[6]
지속가능성
모듈식 건축은 각 방법이 생산하는 폐기물의 양을 볼 때 전통적인 건축의 훌륭한 대안이다.울버햄프턴에 초고층 건물을 지을 때는 824개의 모듈을 사용했다.이 과정에서 전체 공사 중량의 약 5%가 중량으로 생산되었다.만약 그것이 전통적인 방법의 10-13%의 평균 폐기물과 비교된다면, 작은 차이를 관찰할 수 있다.[4]이 차이는 작은 구조물에 대해 말할 때 크게 느껴지지 않을 수 있지만, 10만 lb/ft2 건물에 대해 말할 때는 상당한 비율이다.또 현장배송 건수도 [4]최대 70% 줄었다.대신 납품은 모듈러 공장으로 옮겨져 더 많은 자재를 공급받을 수 있다.현장 소음 공해 역시 크게 감소하는데, 일반적으로 도시 외곽에 위치한 외부 공장으로 제조 공정을 이전함으로써, 인근 건물들은 전통적인 건축 공정에 비해 큰 영향을 받지 않는다.
모듈식 건설 시스템
모듈러 구성에 사용되는 오픈소스 및 상용 하드웨어 부품은 다음과 같다: 오픈 빔, 비트 빔, 메이커 빔, 그리드 빔, 콘트라퍼터, 오픈 구조 요소 등이다.[7][8]공간 프레임 시스템(Mero, Unistut, Delta Structures 등)도 설계에서 모듈화된 경향이 있다.[9]건축에 사용되는 기타 재료는 연동이므로 자연에서 재사용/모듈로 사용되는 벽돌을 포함한다.[10][11][12]
참고 항목
참조
- ^ a b c Bertram, Nick (2019). Modular construction: From projects to products. McKinsey & Company.
- ^ NEC, 오프사이트 모듈러 시공, 2018년 9월 발간된 Practice Note 4, 2020년 11월 15일 액세스
- ^ Lee, Jeonghoon; Hyun, Hosang (2019-01-01). "Multiple Modular Building Construction Project Scheduling Using Genetic Algorithms". Journal of Construction Engineering and Management. 145 (1): 04018116. doi:10.1061/(ASCE)CO.1943-7862.0001585. ISSN 1943-7862.
- ^ a b c Lawson, R. Mark; Ogden, Ray G.; Bergin, Rory (2012-06-01). "Application of Modular Construction in High-Rise Buildings". Journal of Architectural Engineering. 18 (2): 148–154. doi:10.1061/(ASCE)AE.1943-5568.0000057.
- ^ a b Fard, Maryam Mirhadi; Terouhid, Seyyed Amin; Kibert, Charles J.; Hakim, Hamed (2017-01-02). "Safety concerns related to modular/prefabricated building construction". International Journal of Injury Control and Safety Promotion. 24 (1): 10–23. doi:10.1080/17457300.2015.1047865. ISSN 1745-7300. PMID 26105510.
- ^ a b "CDC - NIOSH Publications and Products - PtD - Architectural Design and Construction - Instructor's Manual (2013-133)". www.cdc.gov. 2013. doi:10.26616/NIOSHPUB2013133. Retrieved 2017-08-07.
- ^ 모든 것을 직접 만드는 방법:개방형 모듈식 하드웨어
- ^ 30년 이상 지난 후, 그리드 빔 모듈러 건설 시스템이 시장에 출시되었다.
- ^ 철골공간의 분석, 설계 및 시공
- ^ 네팔에서 사용되는 연동 벽돌
- ^ 서로 맞물리는 벽돌
- ^ Conceptos Pasticos 연동 벽돌(즉, 플라스틱 쓰레기로 만든 벽돌)
