[비즈월드] 건설업계에서 모듈러 건축이 대세로 떠오르고 있다. 모듈러 건축은 주요 구조물을 공장에서 미리 제작하고 현장으로 운송해 조립하는 방식으로 지어지기 때문에 공사 기간을 획기적으로 단축할 수 있다. 건설사들은 기존 건설 패러다임을 깰 모듈러 건축을 신성장동력으로 삼기 위해 기술개발에 열중하고 있다. 비즈월드가 업계의 건설모듈 특허를 소개한다. [편집자 주]

일반적으로 하나의 모듈러 유닛은 4개의 수직 기둥과 기둥의 상하부를 연결하는 천정보·바닥보의 결합으로 완성된다.

이런 모듈러 유닛은 협소한 보의 춤 때문에 볼트 체결을 위한 공간 확보가 어렵다. 고장력 볼트를 체결하기 위한 전동공구를 사용하려면 보의 춤을 키워야 하는데 이렇게 하면 보의 춤이 비경제적으로 커지는 문제가 있다.

이런 문제 해결을 위해 끼우는 방식으로 결합하는 모듈러 접합부 구조가 개발됐지만 모듈러 유닛을 쌓을 때 구부러지거나 비틀리며 사고를 초래할 수 있다는 단점이 있다.

이런 가운데 현대엔지니어링(대표 홍현성)이 접합부의 강도·강성을 증가시켜 내진 성능을 확보하면서도 볼트 체결을 위한 공간을 확보한 ‘내진 모듈러 구조 시스템’을 개발, 특허를 보유하고 있는 것으로 확인됐다.

7일 비즈월드가 특허정보검색서비스 키프리스를 통해 확인한 결과 현대엔지니어링의 ‘보 단부에 웨브 개구부를 갖는 모듈러 유닛 및 이를 이용한 내진 모듈러 구조 시스템’은 지난 2017년 7월 출원(출원번호 제1020170096152호)돼 2018년 7월 특허(등록번호 제101878607호)로 등록됐다.

내진 모듈러 구조 시스템에서 각 모듈러 유닛의 볼트 체결은 보와 브라켓의 플랜지(부재 전체 둘레에 걸쳐 돌출한 형상의 가장자리)에서 이뤄진다. 볼트 체결이 웨브(장력 또는 전단 하중을 받는 금속판)를 중심으로 플랜지 양쪽으로 이뤄지며 접합부의 강도·강성이 높아진다.

각 모듈러 유닛을 접합한 후에는 보의 합성 단면이 ㅍ자 형상으로 형성돼 횡 좌굴(옆으로 휘어짐)과 비틀림에 대한 저항 성능도 향상된다.

이밖에 부재 변형능력 향상, 접합부 손상 방지, 접합부와 모듈러 구조 강도 확보 등의 효과로 종합적인 내진 성능이 향상된다.

내진 모듈러 구조 시스템의 구성 요소는 크게 ▲기둥 ▲천정보 ▲바닥보 등으로 이뤄진다.

기둥·천정보·바닥보는 모두 상부 플랜지·하부 플랜지와 폭 방향 중앙부를 연결하는 웨브로 이뤄진다. H형 단면을 가진다. 기둥은 각 유닛당 모서리에 4개가 놓여 천정보·바닥보와 결합한다. 세 부재가 결합되면 가운데가 빈 사각형 형상의 모듈러 유닛이 형성된다.

천정보와 바닥보는 기둥의 상단부와 하단부와 각각 연결된다. 천정보는 천정의 중력 하중에만 저항할 수 있는 작은 변 단면으로 중앙부를 형성해 별도의 접합 브라켓으로 기둥에 결합한다.

바닥보는 바닥의 중력 하중과 지진·바람 등에 의한 횡 하중을 부담하는 구조다. 횡 하중만 부담하게 하는 경제적 설계를 갖췄다.

모듈러 유닛 제작 시 볼트 접합은 H형 단면으로 이뤄진 천정부 접합 브라켓의 웨브와 바닥보의 웨브를 중심으로 양쪽에 볼트가 체결된다. 체결도 쉽고 강도도 올라간다.

이 모듈러 유닛을 이용한 건축 구조는 다음과 같다. 각 모듈러 유닛을 수직 또는 수평으로 적층 연결한다. 수직 또는 수평으로 적층하는 접합부에는 연결보강판을 끼워 유닛 간의 결합을 견고하게 한다.

현대엔지니어링 관계자는 “내진 모듈러 구조 시스템은 기존 모듈러 구조의 문제로 꼽혔던 횡 좌굴, 비틀림 저항, 강도, 강성 등에 대응할 수 있도록 개발됐다”며 “회사는 더 높은 모듈러 건축물을 안전하게 지을 수 있는 기술 개발을 위해 노력하고 있다”고 말했다.

[비즈월드=나영찬 기자 / na@bizwnews.com]