공동주택의 수명연장을 위한 부품화 설계에 관한 연구 = (A) study on the systematization of parts for the life span extension of multi-family residential buildings

국문 초록 (Abstract)

우리나라에서는 매년 50만호 내외의 아파트가 공급되고 있는데 이것은 전체 주택 공급물량의 약 80%에 해당하는 수치이다. 이러한 공동주택의 지속적인 공급에 힘입어 주택보급률은 머지않은 장래에 100%에 도달할 것으로 전망되고 있다. 공동주택을 통해 얻어진 주택보급률의 급신장이라는 외형적 성과와는 별도로 우리나라의 공동주택은 몇 가지 근본적인 문제점을 안고 있는데 그 중에서도 현장시공의 습식(濕式) 공법에 의한 벽식구조의 보편화는 평면의 획일화뿐만 아니라 환경부담을 가중시키는 요인으로 지적받고 있다. 또한 전면철거에 의한 공동주택의 재건축이 한계에 도달하면서 기존 공동주택의 효과적인 유지관리를 통한 수명연장의 필요성이 사회적 이슈로 등장 하였으며, 공동주택의 리모델링에 대한 관심도 고조되고 있다. 이러한 상황인식을 바탕으로 본 논문에서는 공동주택의 재고를 효과적으로 관리하고, 환경에 대한 부담을 줄일 수 있는 방안으로 공동주택의 수명연장을 위한 계획기법과 부품화시스템을 제안하기 위해 다음과 같은 이론고찰과 사례조사를 실시하였다.
공동주택의 부품화 이론고찰에서는 국내외의 관련연구 동향에 대한 분석과 공동주택의 부품화 및 주택부품에 대한 개념정립, 그리고 공동주택의 수명연장과 부품화의 관련성에 관하여 고찰하였다. 공동주택의 부품화에 관한 국내외 사례조사에서는 먼저 유럽과 일본을 중심으로 전개된 부품화 논의를 통해 부품화가 시작된 역사적 배경과 진행과정을 파악하였으며 부품화의 발전과정을 단계별로 정리하였다. 또한 유럽과 일본, 그리고 우리나라에서 진행된 실험적인 부품화 사례를 통해 부품화주택의 존재방식을 확인하고 향후 부품화의 발전방향을 제시하였다. 나아가 수명연장을 위한 부품화시스템의 제안을 위한 전제조건으로 시장에서 유통되는 주택부품의 종류와 특성을 국내외로 나누어 파악하고 각각을 비교 검토하였다. 이러한 이론고찰과 실태조사를 통해 얻어진 결과를 바탕으로 수명연장을 위한 계획기법과 부품화시스템을 제안하였다.
수명연장을 위한 계획기법은 내구성과 가변성, 갱신성이라는 3가지 계획요소를 축으로 내구성의 향상과 가변성의 확보, 갱신성의 확보를 통해 공동주택의 수명연장을 가능하게 하는 것으로 그 구체적인 내용은 다음과 같다.
첫째, 내구성 향상을 위한 계획기법은 SI의 분리와 구조체의 고내구화, 적정 구조방식의 검토를 통해 이루어지며 SI의 분리는 공동주택을 지지구조(Support)와 주호구성재(Infill)로 분리하는 이론으로 특히 지지구조에 속하는 구조체에 대해 적정 구조방식을 검토하고 이를 고내구화하여 전체 공동주택의 내구성을 향상시키고자 하는 것이다.
둘째, 가변성 확보를 위한 계획기법은 기본적으로 칸막이벽체와 수납벽체 등 가변을 용이하게 하는 부품을 도입하여 공동주택의 주호평면에서 가변성을 확보하기 위한 것으로 MC설계 기준의 적용과 함께 가변형 평면계획을 위한 공간요구의 도출과 거주자상의 설정 및 라이프사이클에 대응한 공간구성 방법 등을 검토하였다.
셋째, 갱신성 확보를 위한 계획기법은 부품의 적절한 교환을 통해 수명연장이 가능하도록 하는 것으로 부품의 교환을 고려한 분할과 부품의 내용연수를 기준으로 하는 수명주기 등급설정, 그리고 갱신성 향상을 위한 공간형성 수법 등을 검토하였다.
수명연장을 위한 부품화시스템은 이러한 수명연장을 위한 계획기법의 적용을 위한 기반기술로써의 성격을 지니며, 전체 공동주택의 설계와 적용되는 주택부품간의 치수체계의 호환성, 수명주기 등급설정에 따라 분류된 개별 부품들 사이의 경계조건, 부품의 분리 및 접합조건, 교환을 고려한 부품의 조립설치 방법과 개별 부품의 구성방식 등을 통일된 기준에 따라 체계화한 것이다. 구체적으로 부품화시스템의 기준설정에서는 개별적인 부품과 전체 공동주택의 관계를 규정하는 공간모듈과 공간그리드, 경계조건 등에 관한 기준을 설정하였으며 주택부품의 접합조건에 대한 검토에서는 주택부품을 교환을 고려하여 분리하고 접합하는 방법을 검토하고 부품간의 우선순위를 결정하였다. 교환을 고려한 부품의 조립설치 프로세스에서는 부품의 조립설치 방식을 구체적으로 검토하기 위해 기본도면을 작성하고 부품의 조립설치 과정을 수명주기 등급에 따라 단계별로 검토하였다. 주택부품의 구성방식에 대해서는 외장부품과 내장부품, 설비부품 및 설비기기류를 중심으로 개별 부품의 구성방식을 검토하였다

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In Korea, around 500,000 housing units are being supplied each year in the form of apartment, accounting for approximately 80% of the total housing supply. Owing to the continuous supply of such multi-family housings in Korea, the housing supply rate will reach 100% in the near future. Apart from the brilliant achievement of rapidly increasing the housing supply rate, these multi-family residential apartments have several fundamental problems, especially the uniformity of floor plans and the environmental burden by using on-site wet construction method and load-bearing wall structure with reinforced concrete. Also, with the limit of re-construction through total demolition of existing apartments, the necessity for their life extension through effective facility management have become important social issues. Not to say that there is higher interest in the remodeling of apartments. With such perspectives in consideration, this research aims at presenting the systematization of building parts for the life extension of multi-family apartments in order to effectively manage the supply of housing and reduce environmental burden.
During theoretical analysis, recent research trends in Korea and abroad are analyzed, concepts on the building parts of multi-family residential buildings are set, and the relationship between the life extension of apartment buildings and their building parts are studied. During foreign case studies, discussions and the development process of systematization of building parts in Europe and Japan are analyzed with specific building case studies. As for domestic case studies, as part of proposing the systematization of building parts for the extension of life span, studies are made upon the characteristics and problems of multi-family apartments, the development process of systematization of building parts, the actual market of residential building parts, the assembling and installing process. Such various case studies and theoretical analyses are used to propose the systematization of apartment building parts such as follows.
First, in order to set directions for the systematization of apartment building parts, the division of the parts and review of the structure method are achieved, as well as establishing the level of life span for each building part. Division of building parts are realized by differentiating the structure part which has long-term durability with the residential part which as short-term durability. The residential part, so-called housing component, is re-divided into exterior material part, interior material part and building service part. These parts are subject for systematization. As for the analysis of the structure, the existing load-bearing wall type structure is analyzed and compared with the post and beam structure and the staggered system. As a result, the composite structure using reinforced concrete post and beam structure with load-bearing wall type structure proved to be the optimal and realistic solution for the application of systematic building parts. The level of life span of residential building parts is classified into 5 levels, 60, 40, 20, 10 and 5 years according to the number of years, and each residential building part is decided with a level.
Second, for the proposal of the design method for the extension of apartment building life, a design criteria for the systematization of building parts is presented in consideration of the standard design criteria for apartment buildings, and flexible floor paln design method is proposed. As for the flexible floor plan design method, elements that diminish the flexibility of the floor plan are identified, and a specific case study using the composite structure is presented with consideration of the family composition throughout a life cycle.
Third, for the proposal of the composition and connection method of building parts in apartment buildings, spatial grid and boundary conditions among building parts are established, the separation and connection conditions of building parts are reviewed, and the assembling and installing method is presented with appropriate consideration for the future exchange of building parts. As a case study for the assembly and installation method of exchangeable building parts, a 35-pyung type standard floor plan is selected and its installation process is explained in detail with an approach to the level of life span.

목차 (Table of Contents)

• 차례 = i
• 표차례 = iv
• 그림 차례 = vi
• 국문요약 = ix
• 제1장 서론 = 1
• 1.1 연구의 배경 및 목적 = 1
• 1.2 연구의 방법 = 3
• 1.3 연구의 범위 = 5
• 1.4 용어의 정의 = 8
• 제2장 공동주택의 부품화 이론고찰 = 11
• 2.1 공동주택의 부품화 관련 연구동향 분석 = 11
• 2.2 공동주택의 부품화와 주택부품의 개념정립 = 18
• 2.2.1 주택부품의 개념과 유형분류 = 18
• 2.2.2 주택의 부품화와 관련된 기본요소 = 21
• 2.2.3 공동주택 부품화의 목표 = 26
• 2.3 공동주택의 부품화와 수명연장 = 28
• 2.3.1 공동주택의 노후화와 내구성 = 28
• 2.3.2 수명연장을 위한 내구성 향상계획 = 31
• 2.3.3 공동주택의 수명연장과 주택부품의 관계 = 35
• 2.4 소결 = 35
• 제3장 공동주택의 부품화에 관한 국내외 사례조사 = 37
• 3.1 부품화에 관한 논의의 전개 = 37
• 3.1.1 공동주택 부품화의 역사적 흐름 = 37
• 3.1.2 부품화 주택의 발전과정 = 43
• 3.2 공동주택의 부품화 사례분석 = 48
• 3.2.1 유럽의 공동주택 부품화 사례 = 48
• 3.2.2 일본의 공동주택 부품화 사례 = 54
• 3.2.3 우리나라의 공동주택 부품화 사례 = 62
• 3.3 주택부품 사례분석 = 69
• 3.3.1 일본의 주택부품 사례 = 69
• 3.3.2 우리나라의 주택부품 사례 = 88
• 3.4 소결 = 108
• 제4장 수명연장을 위한 계획기법 = 109
• 4.1 수명연장을 위한 계획기법의 개념 = 109
• 4.2 내구성 향상을 위한 계획기법 = 111
• 4.2.1 SI의 분리설계 = 111
• 4.2.2 구조체의 고내구화 = 113
• 4.2.3 적정 구조방식의 검토 = 114
• 4.3 가변성 확보를 위한 계획기법 = 117
• 4.3.1 가변성 향상을 위한 공간형성 수법 = 117
• 4.2.2 가변성 확보를 위한 MC설계 기준의 적용 = 119
• 4.2.3 가변형 평면계획의 적용예시 = 122
• 4.4 갱신성 확보를 위한 계획기법 = 126
• 4.4.1 부품의 교환을 위한 부품분할 = 126
• 4.4.2 부품의 수명주기 등급설정 = 128
• 4.4.3 갱신성 향상을 위한 공간형성 수법 = 130
• 4.5 소결 = 132
• 제5장 수명연장을 위한 부품화시스템 = 133
• 5.1 부품화시스템의 기준설정 = 134
• 5.1.1 공간모듈 및 공간그리드 설정기준 = 134
• 5.1.2 부품간 경계조건 설정기준 = 136
• 5.2 주택부품의 접합조건 검토 = 138
• 5.2.1 주택부품의 분리 및 접합 = 138
• 5.2.2 교환을 위한 부품간 우선순위의 결정 = 140
• 5.3 부품교환을 고려한 조립설치 프로세스 = 143
• 5.3.1 1단계 : 구조체와 주호경계벽의 위치설정 = 143
• 5.3.2 2단계 : 수명주기 2등급의 주택부품 조립설치 = 144
• 5.3.3 3단계 : 수명주기 3등급의 주택부품 조립설치 = 146
• 5.3.4 4단계 : 수명주기 4등급의 주택부품 조립설치 = 149
• 5.3.5 5단계 : 수명주기 5등급의 주택부품 조립설치 = 152
• 5.4 주택부품의 구성방식 = 154
• 5.4.1 외장부품의 구성방식 = 154
• 5.4.2 내장부품의 구성방식 = 157
• 5.4.3 설비부품 및 설비기기류의 구성방식 = 162
• 제6장 결론 = 165
• 참고문헌 = 169
• ABSTRACT = 173