공장에서 완성된 두 개의 모듈은 어떻게 하나의 건물이 될까?

모듈러 건축을 처음 보면 가장 인상적인 장면은 대형 Crane이 완성된 Module을 들어 올려 건물 위에 차곡차곡 쌓는 모습입니다.

하지만 Module을 정확한 위치에 내려놓았다고 건물이 완성되는 것은 아닙니다.

공장에서 각각 독립적으로 제작된 Module A와 Module B가 현장에서 만나면 그 사이에는 Interface, 즉 접합부가 생깁니다.

이 접합부에서는 구조체만 연결되는 것이 아닙니다.

구조 하중을 전달해야 하고,

배관이 연결되어야 하며,

전기 Cable이 이어져야 하고,

화재가 확산되지 않도록 해야 하며,

비와 바람이 들어오지 않아야 하고,

소음과 진동도 제어해야 합니다.

결국 여러 개의 독립된 공장제품을 하나의 건축물로 만드는 기술이 필요합니다.

이것이 모듈러 건축 Module Connection Engineering입니다.

Module Connection이 중요한 이유

Volumetric Module 하나만 놓고 보면 독립된 작은 건물처럼 보일 수 있습니다.

Floor Frame이 있고,

Wall Frame이 있고,

Ceiling 또는 Roof Frame이 있으며,

Bathroom과 Kitchen, MEP까지 공장에서 완성할 수 있습니다.

그러나 여러 Module을 조합해 공동주택이나 호텔, 병원 또는 다층 건물을 만들려면 각각의 Module이 서로 연결되어야 합니다.

특히 구조적인 Inter-Module Connection은 인접 Module 사이의 힘을 전달하고 개별 Module을 하나의 전체 구조 시스템으로 작동시키는 중요한 역할을 합니다. 연구에서도 이러한 접합부가 전체 구조의 integrity, stability 및 serviceability에 핵심적이라고 설명합니다.

Module Connection은 하나가 아니다

모듈 접합부라고 하면 흔히 Bolt 몇 개로 Steel Frame을 연결하는 모습을 생각합니다.

실제 건축물에서는 훨씬 복잡합니다.

크게 나누어 보면 다음과 같은 Interface가 동시에 존재할 수 있습니다.

Structural Connection

MEP Connection

Waterproofing

Air Tightness

Fire Stopping

Acoustic Joint

Thermal Continuity

Façade Joint

따라서 좋은 Module Connection은 단순히 “구조적으로 안 떨어지는 접합부”가 아닙니다.

건축물에 필요한 여러 성능이 동시에 유지되어야 합니다.

Structural Connection

가장 먼저 살펴볼 것은 구조 접합입니다.

Module을 위아래 또는 좌우로 배치하면 각각의 구조 Frame을 연결해야 합니다.

Steel 또는 LGS 기반 Module에서는 프로젝트와 구조 시스템에 따라 Bolt, Plate, Connector, Tie, Welding 또는 전용 Connection System 등이 검토될 수 있습니다.

기존 연구에서도 Inter-Module Connection은 Bolt, Connecting Plate, Plug-in 계열, Self-locking 등 다양한 방식으로 개발되고 있으며 하나의 방식이 모든 프로젝트에 적합하다고 보기 어렵습니다.

Vertical Connection

Module을 위아래로 적층하면 상부 Module의 하중이 아래쪽 Module을 거쳐 Foundation으로 전달되어야 합니다.

이를 단순화하면,

Upper Module

↓

Column / Corner Post

↓

Inter-Module Connection

↓

Lower Module

↓

Foundation

이라는 Load Path가 만들어집니다.

여기서 Connection은 하중 전달 경로의 일부입니다.

따라서 접합부의 강도뿐 아니라 Stiffness와 변형 특성도 중요합니다.

Bolted Inter-Module Connection의 거동은 Force-Displacement 및 Moment-Rotation 특성 등으로 연구되어 왔으며, 접합부의 거동은 전체 구조해석에도 영향을 줄 수 있습니다.

Horizontal Connection

같은 층에 있는 Module끼리도 연결해야 합니다.

예를 들어 두 개의 Module을 나란히 놓아 하나의 넓은 Apartment를 만든다고 생각해보겠습니다.

Module A와 Module B가 각각 독립적으로 움직이면 안 됩니다.

Wind나 Seismic Load와 같은 횡력이 작용할 때 Module 사이에서 힘이 적절하게 전달되어야 합니다.

따라서 Horizontal Connection은 건물 전체의 거동과 연관됩니다.

Bolt Connection

현장 조립을 고려할 때 Bolt Connection은 중요한 선택지 가운데 하나입니다.

공장에서 Connection Plate와 Hole을 준비하고 현장에서 Module을 설치한 뒤 Bolt로 연결할 수 있기 때문입니다.

특히 현장 Welding을 줄이고 반복적인 조립 프로세스를 만드는 데 유리할 수 있습니다.

또한 일부 Bolted Connection은 해체 가능성 측면에서도 장점을 가질 수 있습니다. 반면 Bolt 작업 공간, 제작오차, Hole Alignment, Slip 및 체결 관리 등을 함께 고려해야 합니다.

Bolt Hole이 맞지 않으면 어떻게 될까?

여기서 모듈러 건축 특유의 문제가 나타납니다.

공장 A에서 만든 Module과 공장 B에서 만든 Module이 현장에서 처음 만날 수도 있습니다.

또는 같은 공장에서 제작했더라도 각각의 제작오차가 존재합니다.

Module A의 Connection Hole이 5mm 움직이고,

Module B의 Connection Point가 반대 방향으로 5mm 움직였다면,

현장에서는 두 오차가 겹칠 수 있습니다.

그래서 Tolerance Engineering이 중요해집니다.

Module Tolerance

모듈러 건축은 공장생산이기 때문에 매우 정밀할 것이라고 생각하기 쉽습니다.

하지만 실제 건축물에서는 모든 부품에 허용오차가 존재합니다.

Steel Frame 제작오차

LGS Frame 조립오차

Floor Level

Column Position

Connection Plate

Foundation

Crane Landing

Survey

등 여러 단계의 오차가 누적될 수 있습니다.

이것을 Tolerance Stack-up 관점에서 관리해야 합니다.

5mm의 오차가 작은 것이 아닐 수 있다

Module 하나에서 발생한 작은 오차는 별것 아닌 것처럼 보일 수 있습니다.

그러나 10개, 20개 Module이 연속해서 설치되면 누적오차가 문제가 될 수 있습니다.

그래서 Module Connection은 이상적인 CAD 치수만 기준으로 설계하면 안 됩니다.

실제 현장에서 조립 가능한 Connection이어야 합니다.

Self-Alignment

좋은 Connection System에서는 Module이 내려오는 과정에서 자연스럽게 위치를 잡도록 Guide 기능을 고려할 수 있습니다.

예를 들어,

Guide Pin

Tapered Plate

Locator

Cone

등의 개념을 활용할 수 있습니다.

Crane Operator가 공중에서 Module을 정확히 몇 mm 위치에 맞추는 것보다 Connection 자체가 최종 Alignment를 돕도록 설계하는 것입니다.

최근 Inter-Module Connection 연구에서도 현장 조립성은 구조성능과 별도로 중요한 평가요소로 다뤄지고 있습니다.

Connection은 구조만 해결하면 끝날까?

아닙니다.

오히려 여기서부터 건축적인 문제가 시작됩니다.

두 Module 사이에는 물리적인 틈이 존재합니다.

이 틈을 제대로 처리하지 않으면,

물

공기

열

소리

연기

화재

가 이동하는 통로가 될 수 있습니다.

따라서 Structural Engineer가 Connection을 완료했다고 해서 Module Interface가 완성된 것은 아닙니다.

MEP Plug-and-Play Connection

공장에서 Module 내부의 MEP를 최대한 완성했다면 현장에서는 Module과 Module 사이의 Service를 연결해야 합니다.

예를 들어,

Water Supply

Drainage

Electrical Cable

Data

Fire Service

HVAC

등이 있습니다.

전통적인 건축처럼 현장에서 긴 배관과 Cable을 처음부터 설치한다면 Off-Site Construction의 장점이 줄어들 수 있습니다.

그래서 가능한 부분에서는 Plug-and-Play 또는 빠른 현장 Connection을 고려하게 됩니다.

MEP Connection 위치도 설계해야 한다

Connection 위치가 천장 깊숙한 곳에 숨어 있다면 작업자가 접근하기 어렵습니다.

Inspection도 어렵습니다.

Maintenance는 더 어려워집니다.

따라서 BIM·DfMA 단계에서부터,

Connection Location

Access

Installation Sequence

Inspection

Maintenance

를 함께 검토하는 것이 중요합니다.

Waterproof Joint

외벽에 위치한 Module Joint에서는 물 관리가 매우 중요합니다.

특히 Module과 Module이 만나는 부분은 Façade의 연속성이 끊어지는 위치가 될 수 있습니다.

따라서 단순히 Sealant 한 줄을 바르는 것으로 모든 상황을 해결한다고 생각해서는 안 됩니다.

프로젝트에 따라,

Primary Weather Barrier

Secondary Drainage Path

Flashing

Seal

Cavity

등을 조합하는 방식이 필요할 수 있습니다.

핵심은 물이 들어오지 않기를 기대하는 것이 아니라, 물이 어떤 경로로 움직이는지를 설계하는 것입니다.

Air Tightness

모듈러 주택의 단열성능을 높이려면 Air Barrier가 Module Joint에서도 연속되어야 합니다.

공장에서는 Module 하나의 기밀을 매우 잘 만들었더라도 현장에서 두 Module 사이의 기밀층을 제대로 연결하지 않으면 전체 건물의 성능이 떨어질 수 있습니다.

즉,

Factory Quality + Site Interface Quality = Final Building Performance

라고 볼 수 있습니다.

Thermal Continuity

단열재 역시 마찬가지입니다.

Module Frame 자체의 단열이 좋더라도 Connection Plate나 Steel Member가 단열층을 관통하면 Thermal Bridge가 발생할 수 있습니다.

특히 LGS와 Steel은 열전도 특성을 고려해야 하므로 Connection Detail과 Insulation Detail을 따로 생각해서는 안 됩니다.

Fire Stopping

Module 사이의 Joint는 화재안전에서도 중요한 위치입니다.

Wall이나 Floor가 요구되는 Fire Resistance를 갖도록 설계되어 있어도 Module Joint에 빈 공간이나 관통부가 남아 있다면 전체 Assembly의 성능에 영향을 줄 수 있습니다.

따라서 Fire Stopping은 현장 마감 작업 정도로 취급하기보다 Module Interface 설계의 일부로 포함하는 것이 중요합니다.

Acoustic Joint

두 Module 사이의 구조적 연결은 소음과 진동 전달에도 영향을 줄 수 있습니다.

특히 공동주택, 호텔처럼 Module 하나가 하나의 Room 또는 Apartment가 되는 경우에는 세대간·객실간 Acoustic Performance가 중요합니다.

Connection 주변에서,

Air Gap

Board Continuity

Insulation

Sealant

Structural Bridge

등을 함께 검토해야 합니다.

Façade Joint

외부에서 보았을 때 Module Joint가 그대로 드러나면 건물이 조립식처럼 보일 수 있습니다.

따라서 Façade Design에서는 Module Grid와 Joint 위치를 건축 디자인의 일부로 활용하거나 외장 시스템으로 자연스럽게 감추는 전략을 사용할 수 있습니다.

좋은 Modular Architecture는 Module Joint를 무조건 숨기는 것이 아니라 제작·설치·유지관리까지 고려하면서 디자인에 통합합니다.

내 경험으로 보는 모듈러 Connection

모듈러 사업을 준비하면서 한국과 호주의 여러 공법과 시공 방식을 살펴볼수록 제가 중요하게 보게 되는 부분 중 하나가 바로 접합부입니다.

완성된 모듈의 외관이나 내부 인테리어는 사진으로도 쉽게 확인할 수 있습니다.

하지만 실제 건물의 품질을 결정하는 부분은 오히려 완성된 뒤 눈에 잘 보이지 않는 곳에 있다고 생각합니다.

Module과 Module이 어떻게 구조적으로 연결되는지,

배관과 전기는 현장에서 얼마나 간단하게 연결할 수 있는지,

접합부에서 누수나 결로가 발생하지 않도록 어떤 Detail을 사용하는지,

그리고 향후 Maintenance가 가능한 구조인지가 더 중요합니다.

특히 LGS, Timber, Concrete 방식은 구조 특성이 다르기 때문에 “모듈러 주택”이라는 하나의 이름만으로 품질을 판단해서는 안 된다는 점도 계속 확인하고 있습니다.

앞으로 실제 업체와 공법을 비교할 때도 저는 완성된 모델하우스의 디자인만 보는 것이 아니라 Connection Detail과 Factory QA/QC, 현장 설치방식까지 확인해야 한다고 생각합니다.

이것은 향후 제가 모듈러 사업을 준비하면서도 중요하게 살펴볼 기준입니다.

Connection Design은 공장에서 시작한다

좋은 Module Connection은 현장에서 만들어지는 것이 아닙니다.

설계 단계부터 시작합니다.

BIM

↓

Module Grid

↓

Interface Matrix

↓

Structural Connection

↓

MEP Interface

↓

Fire·Water·Air·Acoustic Detail

↓

Tolerance

↓

Factory Mock-up

↓

Golden Module

↓

Site Installation

↓

Inspection

이렇게 하나의 흐름으로 관리하는 것이 좋습니다.

Interface Matrix

대형 Modular Project에서는 Interface Matrix를 만들어 누가 어떤 Connection을 책임지는지 명확하게 할 수 있습니다.

예를 들어 Structural Connection은 구조팀,

Waterproofing은 Façade Team,

MEP Connection은 Services Team,

Fire Stopping은 Fire Engineering 및 관련 시공팀,

Survey와 Tolerance는 Site Team이 담당할 수 있습니다.

중요한 것은 접합부 사이에 책임의 빈 공간이 생기지 않는 것입니다.

Golden Module에서 Connection까지 검증한다

Golden Module 또는 Prototype Module을 제작한다면 단순히 내부 Finish만 검사해서는 부족합니다.

실제 두 Module을 연결해,

Structural Fit

MEP Fit

Joint Width

Seal

Fire Stop

Finish

Access

를 확인하면 현장 대량 설치 전에 문제를 발견할 수 있습니다.

Connection Mock-up

특히 새로운 Connection Detail을 적용한다면 실제 크기의 Mock-up이 매우 유용할 수 있습니다.

CAD에서는 완벽해 보이지만 작업자의 손이나 Tool이 들어가지 않는 Detail이 현장에서는 발생할 수 있기 때문입니다.

이것이 DfMA에서 Assembly가 중요한 이유입니다.

설치 순서도 Connection Design의 일부다

Module이 Crane에 매달려 내려옵니다.

Guide를 따라 Landing합니다.

Temporary Fixing을 합니다.

Survey를 확인합니다.

Structural Connection을 체결합니다.

MEP를 연결합니다.

Fire·Waterproof·Air Seal을 처리합니다.

Finish를 마감합니다.

즉 Connection은 하나의 부품이 아니라 Installation Sequence입니다.

모듈러 미래주거연구소 전문가 TIP

Module Connection Detail을 검토할 때 구조도면 한 장만 보지 않는 것이 중요합니다.

같은 접합부 위치의,

Structural Drawing

Architectural Detail

MEP Model

Fire Detail

Waterproofing Detail

을 겹쳐서 확인해보면 Interface 충돌을 훨씬 쉽게 발견할 수 있습니다.

특히 BIM을 활용한다면 Connection Zone을 별도의 Interface Model처럼 관리하는 것도 좋은 접근입니다.

모듈러 미래주거연구소 CHECK POINT

✓ Vertical Connection의 Load Path가 명확한가?
✓ Horizontal Connection을 검토했는가?
✓ Bolt 또는 Connector에 작업자가 접근할 수 있는가?
✓ Module 제작오차를 고려했는가?
✓ Foundation Tolerance를 포함했는가?
✓ Crane Landing Tolerance를 고려했는가?
✓ Self-Alignment 기능이 필요한가?
✓ MEP Connection 위치에 접근할 수 있는가?
✓ 향후 Maintenance가 가능한가?
✓ Waterproofing이 연속되는가?
✓ Secondary Drainage Path가 필요한가?
✓ Air Barrier가 연결되는가?
✓ Insulation이 Joint에서 끊기지 않는가?
✓ Thermal Bridge를 검토했는가?
✓ Fire Stopping Detail이 있는가?
✓ Acoustic Seal이 연속되는가?
✓ Façade Joint와 Module Grid가 조정되어 있는가?
✓ Prototype 또는 Mock-up으로 검증했는가?
✓ Connection Inspection 기준이 있는가?
✓ 책임 주체가 Interface Matrix에 정의되어 있는가?

자주 묻는 질문 FAQ

Q1. 모듈러 건축은 Module을 서로 Bolt로만 연결하나요?

아닙니다. 구조 시스템과 프로젝트 조건에 따라 Bolt, Plate, 전용 Connector, Welding, Tie 또는 다양한 방식이 사용될 수 있습니다. 연구에서도 여러 형태의 Inter-Module Connection이 제안되고 있으며 모든 프로젝트에 적용되는 단일 최적 방식이 있다고 보기 어렵습니다.

Q2. Module Connection에서 가장 중요한 것은 구조강도인가요?

구조강도는 매우 중요하지만 그것만으로 충분하지 않습니다. 실제 건축물에서는 조립성, Tolerance, 사용성, 방수·기밀·내화·MEP Interface와 유지관리까지 함께 검토해야 합니다. 최근 연구에서도 접합 시스템을 구조성능뿐 아니라 공장 제작, 현장 조립, 사용 중 성능, 수리·해체 관점까지 다차원적으로 평가하고 있습니다.

Q3. LGS Module에서도 접합부가 중요한가요?

그렇습니다. LGS Module 역시 개별 Module을 전체 건물로 연결해야 하므로 구조·건축·설비 Interface 설계가 중요합니다. 구체적인 Connection 방식은 Module 구조 시스템과 프로젝트 Engineering에 따라 달라집니다.

Q4. 모듈러 주택의 누수는 공장에서만 잘 만들면 예방할 수 있나요?

공장 품질이 중요하지만 현장에서 형성되는 Module-to-Module Joint도 중요합니다. 특히 외벽과 지붕 접합부에서는 Weather Barrier와 Drainage, Seal 및 Flashing의 연속성을 프로젝트 조건에 맞게 검토해야 합니다.

Q5. 좋은 Module Connection의 조건은 무엇인가요?

구조적으로 안전하면서 제작하기 쉽고, 현장에서 빠르고 정확하게 설치할 수 있으며, 허용오차를 흡수하고 필요한 건축성능을 유지하는 것이 중요합니다. 향후 점검·수리·해체 가능성까지 고려한다면 더욱 발전된 Connection System이라고 볼 수 있습니다. 실제 연구에서도 현장 조립성과 해체·재사용 가능성이 중요한 평가항목으로 다뤄지고 있습니다.

마무리

모듈러 건축의 품질은 공장에서 Module을 얼마나 예쁘게 완성했는지만으로 결정되지 않습니다.

오히려 진짜 기술력은 Module과 Module이 만나는 곳에서 드러날 수 있습니다.

구조가 연결되고,

MEP가 연결되고,

단열이 연결되고,

방수와 기밀이 연결되고,

내화와 차음 성능까지 연결되어야 비로소 여러 개의 Module이 하나의 건축물이 됩니다.

그래서 앞으로 모듈러 주택을 비교할 때는 완성된 외관뿐 아니라 질문 하나를 더 해볼 필요가 있습니다.

“이 회사는 Module Connection을 어떻게 설계하고 검증하는가?”

이 질문은 향후 모듈러 시공업체와 제품의 기술 수준을 살펴보는 중요한 기준 가운데 하나가 될 수 있습니다.

모듈러 미래주거연구소 한 문장

좋은 모듈러 건축은 Module을 잘 만드는 것에서 끝나는 것이 아니라, 공장에서 만들어진 각각의 Module을 구조·설비·방수·기밀·단열·내화 성능이 연속된 하나의 건물로 연결하는 데서 완성됩니다.