건축공간연구원(auri)은 4월 30일 오전 ‘스마트건축 산업화 모델 및 제도 기반 확충에 대한 연구’를 주제로 두 번째 전문가 초청 세미나(연구진 김은희, 김상호, 조시은, 유제언, 오민정)를 개최했다. 이날 세미나는 연구원 소회의실2와 발제자의 연구실을 온라인 화상회의 플랫폼 ‘줌(ZOOM)’으로 연결하는 방식으로 개최됐다.

정보통신기술이나 빅데이터 등 새로운 기술을 활용해 도시 문제를 해결하고 시민의 건강한 삶을 담기 위한 스마트시티 사업 등이 본격적으로 추진되고 있다. 아울러 정보기술의 융합과 4차 산업기술의 확대 적용 요구는 산업 전반에 걸쳐 증가하고 있다.

건축 분야 역시 오래전부터 BIM(건축정보모델링, Building Information Modeling)을 도입해왔고 3D 프린팅이나 디지털트윈 등 첨단 기술을 활용해 공사 기간과 공사비를 줄이고 공사품질은 향상할 수 있도록 노력하고 있다.

건축공간연구원은 “이러한 여건을 감안해보면 건축산업의 미래 모습도 대략 짐작할 수 있다. 생산·사용과정에서 디지털정보·첨단 기술을 좀 더 쉽게 활용하고 완성된 건물에서는 새로운 정보도 수집함으로써 생산·관리 수준을 높여갈 것으로 예상된다”면서 “최근의 사회적·산업적 변화 양상을 고려해 건축물의 생산 방식과 생산물로서 공감 및 서비스 혁신을 도모할 ‘스마트건축’을 제안하고 이에 대한 개념 정의와 산업화 모델, 제도적 실행안 마련을 목표로 준비했다”고 이번 세미나 개최 배경을 설명했다.

이대송 연세대학교 교수가 발제자로 참여했으며 발제 및 토론자로는 서명배 한국건설기술연구원 박사와 윤재선 팀일오삼 건축사사무소(주) 대표가 함께 했다.

◆균질 조립에서 차별화된 배열로…다양한 정보 통해 어떤 공간 구현할지 고민해야

발제자로 나선 이대송 교수는 ‘스마트 건축의 생성적 전략’이라는 제목의 발표를 통해 ‘건축’을 지금까지와는 다른 차원으로 바라보게 할 스마트 기술과 건축의 만남에 대해 설명했다.

이 교수는 먼저 스마트 기술이 지금까지의 ‘ASSEMBLY HOMOGENEOUS’(균질한 것들의 조립체)로서의 건축물 개념을 ‘ARRANGEMENT DIFFERENTIATED’(차별화된 배열)로 전환할 것이라고 설명했다.

이 교수는 “현재까지 사람들은 필요한 요소, 기능 요소 등을 (단순히) 결합하는 방식으로 공간을 형성해 왔다”며 “단순한 재료, 툴(장비) 등을 어떻게 배열하는지에 따라 공간을 다르게 구성할 수 있다”고 설명했다.

지금까지는 단순히 기술이나 설비를 결합하는 데 그쳤지만 앞으로는 사용할 재료와 툴의 능력을 계산하고 이를 충분히 발현할 수 있는 형태로 구성하는 것이 중요하다는 것이다.

이 교수는 “구조를 고정된 것으로 보지 않고 형태의 변형(두께, 깊이 등)과 재료 자체의 잠재력(Potential Energy)을 활용해 공간의 조건을 변화시킬 수 있다”며 온도나 습도에 따라 달라지는 재료의 팽창률을 활용한 공간에 대해 예를 들어 설명했다.

이어 이 교수는 ‘정보와 정보기술의 활용’에 대해서도 강조했다. “시공성과 생산성의 향상 이외에 철근 콘크리트가 빠르게 확산된 이유는 철근 콘크리트를 통해 벽식구조가 아닌 다양한 형태의 공간 구조를 구현할 수 있었기 때문”이었다며 “이와 같이, 건축의 스마트화를 통하여 단순히 IT, 정보기술을 설비 관점에서 활용하는 것에서 벗어나 다양한 정보를 바탕으로 어떤 공간을 설계하고 구현하는 것인지가 중요하다”는 게 이 교수의 설명이다.

이 교수는 또 패시브 건축물, 즉 난방설비를 통한 인위적인 에너지 공급(Active) 없이 건물 그 자체만으로도(Passive) 쾌적한 실내 온도를 유지하는 건축물이 만들어지는 것이 중요하다고 강조했다. 설비를 통해 공간 환경의 질이나 성능을 향상시키는 것이 아니라 건물 자체적으로 성능을 유지하고 향상시킬 수 있다는 공간이 필요하다는 것이다.

3D 프린팅 등 신기술의 활용에 대해서도 언급했다. 이 교수는 “2010년대 후반부터 여러 제조 영역에서 새로운 흐름을 만들고 있는 ‘3D 프린팅’ 기술에 대해 단순히 2차원이 아닌 3차원 적층방식이 단순히 제조물을 구현해 내는 것이 아니라 적층방식을 통해 만들어질 수 있는 공간에 대한 실험을 통해 기술의 잠재력을 높이는 방식으로 발전해야 한다”고 말하며 “현재 조립과 시공 등 건축 과정에서 증강현실(AR, augmented reality, 실제 세계에 3차원 가상물체를 겹쳐 보여주는 기술)을 활용하기도 한다”고 설명했다.

그러면서 이 교수는 지난해 자하 하디드(Zaha Hadid), 그림쇼(Grimshaw) 등 영국 건축사사무소들이 오토데스크(Autodesk) 사(社)의 BIM(건축정보모델링, Building Information Modeling) 소프트웨어의 생산성을 비판한 사례를 들며 실제 신기술이 상용화되는 데 여러 어려움도 존재한다는 사실도 짚었다.

◆건축분야 3D 프린팅 활용은 아직 미흡, 소비자·생산자 협업구조와 BIM 기술과의 접목 필요

서명배 박사는 ‘3D 프린팅 기술 기반 건축물 시공 자동화 기술’이라는 제목으로 ▲건설현장에서의 3D 프린팅 기술 ▲3D 프린팅 기술 분석 및 시사점 ▲3D 프린팅 기술 개발의 한계점 및 기대효과 등 세 가지 주제에 대해 설명했다.

서 박사는 먼저 현재 우리나라 건설현장에서의 3D 프린팅 기술에 대해 “타 산업에 비해 활용도가 아직 낮은 편”이라면서도 “본격적으로 기술이 도입될 경우 설계, 재료, 시공, 정보통신(ICT) 기술이 하나로 될 수 있으며, 이는 최종적으로 소비자 기반의 건축물 생산기술로 발전할 수 있다”고 말했다.

서 박사의 설명에 의하면 최근 국외시장에서 구조체 및 실내건축물을 3D 프린팅 기술을 활용하여 제작하고 있는데 미국과 유럽, 중국이 기술을 선도하고 있다.

현재 사용되는 3D 프린팅 기술에 대해 서 박사는 “경제성과 시공성이 아직 미흡한 상황”이라며 “향후 경제성과 시공성이 확보된 차별화된 건축 상품 개발과 검증이 필요하다”고 말했다.

서 박사는 현장 시공과 현장 조립의 두 가지 측면에서 기술 적용 양상을 분석했는데 “현장 시공의 경우는 현재 초기 연구단계이며 소형 건축물에 적합한 기술로서 기밀성(공기, 가스 등의 기체를 통하지 않는 성질 또는 성능) 확보 문제 해결이 시급히 해결해야 하는 과제”이며 “현장 조립의 경우, 조립에 따른 기밀성, 단열 등 구조적인 문제가 존재하여, 이를 해결하기 위한 기술 개발도 필요하다”고 말했다.

서 박사는 그러면서 “앞으로 3D 프린팅을 통한 건축상품 기획, 설계, 조달, 유통 등을 할 수 있는 시장을 형성하기 위한 소비자·생산자 협업구조가 필요하고, BIM 기술과 접목이 필수로 이루어져야 한다”고 강조했다.

3D 프린팅 기술 개발 현황에 대해 서 박사는 “현장 시공을 기반으로 시제품을 제작 중이며 일부 소규모 주택은 구현 가능한 수준”이라며 “현재 주로 시공 단계에서 3D 프린팅 기술을 일부 실제로 적용할 수 있다. 일례로 부산 에코델타시티 홍보관을 3D 프린팅 기술을 적용해 건축할 예정”이라고 소개했다.

“3D 프린팅 기술로 건축되는 건축물에 대한 설계 기준, 시방서, 인허가 등 관련 규정이 아직 없어 앞으로 3D 프린팅 기술이 상용화될 경우, 이에 대한 제도적 대응이 필요하다”는 점은 한계점으로 지적됐다.

서 박사는 마지막으로 3D 프린팅 기술이 건설 현장에 본격적으로 도입될 경우 기대할 수 있는 효과에 대해 ▲기술적 효과 ▲산업적 효과 ▲사회적 효과의 세 가지로 설명했다.

먼저 기술적 효과로는 지속 가능한 건축기술 확보를 통해 건축산업의 경제성, 생산성을 확보하고 건축물의 품질 향상과 환경오염도 줄일 수 있다는 점을, 산업적 효과로는 건축 및 IT 기술의 융합으로 다양한 사업모델을 창출하고, 이를 통한 국가경제 신성장 동력으로서 활용할 수 있다는 점을 들었다.

사회적 효과로는 “사회 전체적으로 건축산업의 혁신성장을 도모하고, 산업의 패러다임 전환, 나아가 주거복지 수준을 높일 것으로 기대된다”고 서 박사는 얘기했다.


◆건축산업, 생산부터 멸실까지 정보체계 분절돼…건축물 전 생애주기 걸친 정보체계 구축돼야

윤재선 대표는 건축정보 체계 구축을 ▲건축산업에서의 정보체계 구축 현황 및 한계점 ▲정보체계 구축의 필요성 ▲건축 재료에 대한 정보체계 구축 업무 등 세 가지 주제로 설명했다.

윤 대표는 먼저 “타 산업에 비해 건축산업은 건축물의 생산-시공-사용-멸실에 이르는 각 단계가 분절돼 있다”며 이것이 바로 한계점으로 작용하고 있다고 말했다.

윤 대표는 “의류 등 타 상품 공정 과정은 디자인-생산-유통이 하나의 과정으로 연결돼 이뤄지고 있으며, 이 과정에 대한 정보를 애플리케이션을 통해 직접 확인할 수 있는 서비스가 보편화되고 있다. 하지만 건축산업의 경우 정보의 연계 수준이 너무 낮다”고 분석했다.

따라서 건축물의 전 생애주기에 걸친 정보체계 구축을 통하여 설계자의 의도를 반영한 시공, 건축물의 활용, 사용 단계에서 발생하는 문제점을 피드백하는 등 정보 생산·활용 체계 마련이 필요하다는 게 윤 대표의 제언이다.

예를 들어 시공과정에서는 건축물 재료의 특성, 시공(설치) 방법 등에 대한 정보 마련이 필요하며, 시공자는 이를 바탕으로 설치·조립하며 이후 사용자의 관리 측면에서 불편한 점을 감지하고 설계자 여건에 맞는 재료 활용에 나서야 한다.

윤 대표는 “현재 국내 건축 재료에 대한 정보가 미비하여 실무적·교육적 한계가 발생하고 있어 건축재료에 대한 정보체계를 구축하기 시작했다”며 “이 체계에는 건축 재료에 대한 역사, 종류, 재료 관련 기술, 해당 재료를 활용한 프로젝트 소개, 재료 구매 업체 정보 등 건축 재료 전반에 대한 정보가 담길 것”이라고 설명했다.