모듈러와 로봇이 변화시킬 건설현장 VIDEO: Prefabricated construction using robots set to increase in next few years

 

모듈러와 로봇이 변화시킬 건설현장

임민수 오토데스크 코리아 상무

    올해 1월에 GS건설이 해외 선진 모듈러 전문기업 3곳을 인수한다는 깜짝 발표를 하면서 모듈러에 대한 관심이 더욱 커지고 있다. 지난해 8월 스마트 모듈러 포럼이 창립된 데 이어 모듈러에 대한 필요성이 다시 대두되고 있다.

이번 호에서는 건물의 주요 구조물을 미리 공장에서 제작한 뒤 현장에서 조립하는 프리패브리케이션(prefabrication)과 건설현장에서의 로봇자동화 활용에 대해서 살펴보고자 한다.

모듈러 공법은 건설인력 고령화와 인력난을 해결함과 동시에 비용절감, 공사일정 단축 등에 매우 효과적이라는 장점 덕분에 관심이 커졌다. 물론 아직 국내에선 법적·제도적 문제나 대량생산의 한계라는 시장 특성으로 인해 이윤 확대 등 극복해야할 부분이 있는 것도 사실이다.

해외 건설업계에선 제조업에서 이미 검증된 기술들을 건설업에도 융복합하는 현상이 진행되고 있다. 이를 건설의 산업화현상이라고 한다.

Prefabricated construction using robots set to increase in next fewyears/roboticsandautomationnews.com

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모듈러와 로봇을 통한 건설자동화가 몇 년 지나지 않아 우리 건설산업의 파괴적 혁신을 이끌 것으로 예상한다. 지금까지 우리가 디자인해 생산하고 시공하는 방식뿐만 아니라, 프로세스나 데이터를 관리하는 방식까지 획기적으로 변화시킬 것으로 전망되기 때문이다. 건축가뿐만 아니라 우리 건설산업의 많은 이해당사자들이 새로운 방법론을 채택하게 만들 것으로 예상한다. 이러한 방식에는 3가지 중요 구성요소가 있다.

첫 번째는 제조업에서 유래한 d-f-m-a(Design for Manufacturing and Assembly)라고 하는 아이디어다. DFMA는 건축가와 엔지니어들이 디자인한 데이터를 건축 완공 시까지 활용할 수 있게 설계·시공 프로세스를 근본적으로 변화시키는 것이다.

노르웨이건축사사무소인 COWI에서 디자인한 650개 병실 규모의 노르웨이 스타방거 대학병원 프로젝트를 예로 들어보자. 전통적인 방식의 건설로는 병실 디자인 패턴들이 각각 다르기 때문 대량생산이 거의 불가능해 많은 시간과 비용이 필요했다. 그러나 DFMA방식을 사용하게 되면, 650개 병상을 5~6개의 패턴으로 줄이고 이 패턴을 모듈화해 대량으로 만들어 낼 수 있다. 외부 조달 자재와 자체 설계·가공 자재를 나눠 효율성을 높일 수 있었다.

두 번째는 공장이라는 구성요소다. 모듈러공법이 일반화되면 건축자재들은 공장에서 조립되고 다시 건설현장에 보내져서 조립함으로써 건물을 완성할 수 있게 된다. 이미 미국의 카테라와 팩토리 오예스, 싱가폴의 그레이폼 등 기업은 모듈러 공법을 사용하고 있다.

최근에는 미국 뉴욕의 스카이스톤이라는 건설사가 ‘AC 메리어트 뉴욕 호텔’을 지었다. 총 26층, 168개 객실 규모로모듈러 기반의 최고층 건축물이다. 스카이스톤은 폴란드의 생산시설에서 마감재, 가구 등이 완비된 모듈을 만들어 뉴욕으로 운송해 건설했다. 이를 통해 자재 운송으로 인한 교통 혼잡이나 건축 폐기물, 소음 등 기존 건설 현장에서 발생하는 환경 문제를 최소화할 수도 있었다. 그 결과 일정을 단축시키고, 비용절감뿐만 아니라 산업재해를 방지하고, 건축자재의 낭비를 방지하는 효과를 봤다.

또한 공장에서는 3D프린팅 사용 가능성이 더 커지고 기술변화도 가속될 수 있다. 특히, 복잡한 형상을 갖고 있는 건축자재나 구조물의 경우 값비싼 금형제작을 하거나 거푸집공사를 하게 되는데, 3D 프린팅이 이를 효율적으로 개선할 수 있을 것으로 기대된다. 도로포장 분야에서도 3D 프린팅 이용이 점쳐진다.

Autodesk

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세 번째는 건설현장이다. 미래의 건설현장은 자동화가 빠르게 이뤄지고 공장의 조립라인도 활용될 것이다. BIM모델로부터 설치가이드를 받아 현장에선 구성품 조립 정도의 수준으로 시공이 이뤄질 수 있다. 구성품마다 붙어있는 QR 코드를 통해 생산과 조달, 설치 과정을 쉽게 확인할 수 있게 된다.

벌써 해외에선 건설 로봇을 활용해 건설현장을 변화시키고 있다. 호주의 FastBrick Robotics라는 회사는 벽돌벽 쌓는 업무를 자동화하는 로봇을 개발하고 있다. 스위스의 ETH Zurich연구그룹에서는 설계와 시공으로 나뉜 기존 방식을 디지털 패브리케이션을 통해 어떻게 바꿀 수 있는지 연구 중이다. 스웨덴에서 진행하는 프로젝트에선 Skanska라는 기업이 Nlink사의 로보틱 드릴링기계를 사용한 사례도 있다.

한편, 로봇 솔루션즈의 전망에 따르면 유럽에서만 2020년도에 로봇과 관련된 24만개의 새로운 일이 창출된다. 보스턴컨설팅그룹도 2025년도까지 로봇산업은 4배까지 성장할 것으로 전망했다. 우리 건설의 현실을 바라보면 모듈러 및 로봇의 활용이 한낱 구호에 그칠 가능성은 낮아 보인다. 

[임민수 상무] minsoo.lim@autodesk.com

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What is modular construction? 

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