건축/환경에너지

Nikkei Architecture_2023.11.9 뉴스 클로즈업 (p8~10)

3D프린터 vs 건축기준법
이노베이션을 가로막는 '지정 건축 재료’의 장벽

가까운 미래에는 3D프린터로 지은 주택이 일본 전역에 확산될 수 있을까? 기존의 규칙을 따르는 한, 그 실현 가능성은 상당히 낮다. 신기술에 대한 규제는 어떤 것이어야 할 지 국토교통성이 올 여름부터 검토를 시작했다.

급속히 진화하고 있는 건설 3D프린터. 노즐을 수평 이동시키면서 특수 모르타르를 연속적으로 토출하여 수 센티미터 두께의 층을 겹겹이 쌓아 구조물을 조형하는 신기술이다.기존 철근콘크리트(RC)로 이루어진 건축물에 비해 공기 단축 및 인력 절감 등을 기대할 수 있다. 미국에서는 100채로 이루어진 주택단지 건설도 진행되고 있다.

하지만 일본에서는 그 사례가 극히 적다. 현행의 건축기준법이 벽이나 기둥과 같은 ‘구조 내력(耐力)상의 주요 부분’에 모르타르를 사용하는 것을 상정하고 있지 않기 때문이다. 이 때문에 건축 확인 절차를 통과하기가 쉽지 않다.

건축기준법에서는 콘크리트나 철강재 등 23개 품목의 지정 건축 재료를 구조 내력상 주요한 부분에 사용할 경우, 품질이나 강도를 JIS(일본산업규격) 등에 적합하게 하거나, 건축 재료의 품질에 대해 규정한 건축기준법 37조에 근거해 제조 체제 등에 관한 심사를 받아 국토교통대신 인정(이하 37조 인정)을 취득하도록 요구하고 있다. 이 자체는 특별한 것이 아니다.

그렇다면 모르타르의 경우는 어떨까? 콘크리트와 많이 비슷하지만, 조골재를 포함하지 않기 때문에 지정 건축 재료에 해당하지 않는다. 따라서, 강도 등이 콘크리트와 같거나 그 이상이라도 상술한 바와 같은 루트에서는 구조 내력상 주요 부분에 사용할 수 없다.

따라서 구조 내력에 대해 규정하는 건축기준법 20조에 따라 재료의 강도 등과 함께 건축물 전체의 구조 안전성에 대해 평가를 받고 '건물 별'로 국토교통대신 인정(이하 20조 인정)을 취득해야 한다.

-- 구조 계산에 산입할 수 없다 --
이러한 번거로운 절차를 밟아 건축물을 지어 실적을 쌓아 가면, 언젠간 지정 건축 재료로 자리매김할 가능성은 있다. 하지만, 그 때까지 막대한 시간 및 비용이 든다. 단독주택을 프린트할 때마다 대신 인정 취득이 요구되어서는 사업성이 떨어지기 때문에, 많은 사업자들은 시장 진입을 포기할 수 밖에 없을 것이다.

즉, 일본에서 건설 3D프린터를 상업 베이스의 일반 주택이나 빌딩의 시공에 지금 당장 사용하고 싶다면 구조 내력상 주요한 부분에 해당하지 않는 곳에 이용하는 수밖에 사실상 선택지가 없다.

이 때문에 건설 3D프린터를 이용한 국내 건축 사례는 (1)구조체는 철골 등으로 만들고 하중 부담이 없는 외장재 등을 프린트한 것, (2)벽이나 기둥의 형틀(외주부)을 프린트하고, 그 내부에 철근을 짜고 콘크리트를 넣어 통상적인 철근콘크리트 건축물과 동등한 구조로 한 것이 중심이다

-- 필요 없는 자갈을 섞어 ‘개량’ --
물론 이러한 방법에도 기둥이나 벽 디자인에 복잡한 곡면을 도입할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 건설 3D프린터의 장점을 충분히 활용하고 있다고 보기는 어렵다.

예를 들어 (2)의 경우, 모르타르로 만든 형틀의 단면적은 구조체로 카운트되지 않고, 장식으로서의 기능밖에 가질 수 없다. 만약 이 부분을 구조 계산에 산입할 수 있게 된다면, 그만큼 기둥 등을 가늘게 만들 수 있다. 이로 인해 재료의 사용량이 줄면 비용 절감이나 환경부하 저감 등에 기여할 수 있기 때문에 대부분의 관계자들은 아쉬워하고 있다.

건설 3D프린터용 재료 개발을 추진해 온 시미즈건설(清水建設)은 고육지책을 강구했다.시미즈건설이 2020년에 개발한 특수 모르타르 ‘락툼’에 일부러 조골재를 섞어 지정 건축 재료인 콘크리트로 ‘개량’. 이를 통해 37조 인정을 취득했다. 이렇게 하면 건물마다 20조 인정을 받을 필요가 없게 된다.

그러나 이 방식에도 두 가지 과제가 있다. 첫 번째는 조골재를 섞으면 노즐이 쉽게 막힐 수 있다는 점. 또 하나는 공장 생산 콘크리트로 인정받은 점이다. 시미즈건설과 공동으로 인정을 받은 도쿄콘크리트(도쿄)가 커버하는 지역에서만 사용할 수 있기 때문에 전국으로 확대하기 어렵다.

-- 국토교통성이 논점을 정리 --
건축기준법을 소관하는 국토교통성은 지금까지 특단의 조치를 취하지 않았지만, 내각부의 ‘외압’으로 상황은 조금씩 달라지고 있다.

내각부의 규제개혁추진회의에 마련된 스타트업 이노베이션 워킹그룹은 올 1월 27일, 개최된 제7회 회합에 건설 3D프린터를 개발하는 스타트업 기업 폴리우스(Polyuse, 도쿄)와 시미즈건설을 초대해 3D프린터 재료를 둘러싼 일련의 문제에 대해 논의했다.

이 회합을 계기로 국토교통성은 올 여름, 비공개의 ‘3D프린터 대응 검토 위원회’를 만들어 논점 정리 등을 추진하고 있다. 올해 안에 총 4회의 회합을 개최해 방향성을 정리하고, 이것을 근거로 기준의 재검토와 실험 등을 추진할 방침이다.

‘모르타르로 조형한 틀을 구조체로 간주할 경우, 어떤 제도를 적용할 것인가?’, ‘건설 3D프린터와 같이 디지털 기술을 이용한 새로운 시공 방법이 등장했을 경우, 어떻게 대응할 것인가?’ 등을 검토. 국토교통성 건축기획담당부 오카노(岡野) 기획 전문관은 “정리한 내용은 어떤 형태로든 공표하고 싶다”라고 말한다.

내각부의 회합에 출석한 시미즈건설 설계본부 프로젝트 설계부의 마키즈미(牧住) 부장은 닛케이아키텍처와의 인터뷰에서 “프린터와 소규모 플랜트를 세트로 인정하는 구조가 되어 현장 반죽이 가능하게 되면 범용성이 높아진다. 또한 모르타르와 같은 3D 프린팅 재료를 지정 건축 재료로 인정해주었으면 한다”라고 말한다.

또한 마키즈미 부장은 “같은 제도하에서 전례를 답습하는 것만으로는 이노베이션은 일어나지 않으며, 세계 경쟁에서 뒤처지게 된다”라고 우려한다. 룰을 만드는 행정측이 이러한 인식을 공유해, 우수한 신기술의 개발 및 보급에 대한 인센티브를 높이는 것이 필요하다.

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