건축/환경에너지

Nikkei Architecture_2021.1.14 특집 요약 (p32~71)

건축 DX (Digital Transformation) 원년
2021년, 건축 디지털 혁명이 시작된다

코로나 사태를 계기로 디지털 기술을 활용해 업무나 조직, 비즈니스 모델 등을 변혁하는 디지털 트랜스포메이션(DX)이 가속화되고 있다. 인력 부족과 장시간 노동, 낮은 노동 생산성으로 고민하는 건축계도 예외는 아니다. 2021년은 ‘건축 DX’가 본격화하는데 있어 고비가 되는 한 해가 될 전망이다. 건축은 디지털을 통해 어떻게 진화될 것인가? 선진 기업들은 어디에 주력하고 있는지 최신 사례를 담은 10개의 에피소드를 바탕으로 전망해본다.

머리말. 코로나 사태로 가속화되는 디지털 시프트
날인 폐지, 행정도 움직이는 건축 DX

정부가 내세우는 디지털 개혁에는 건축 확인 신청의 날인 폐지와 ‘IT중설(TV 회의 등 IT를 활용해 임대차 계약을 체결할 때 서로 확인하는 중요사항 설명)’의 본격 운용 등 건축 실무에 미치는 항목이 많다. 행정의 DX에 촉발되어 민간에서도 디지털 전환이 급속히 진행될 것으로 보인다.

‘문서 주의, 날인 원칙, 대면 주의’의 재검토를 기치로 내걸고 내각이 핵심 정책으로 진행하는 규제를 개혁. 2021년 이후, 건축 관련 행정 수속의 디지털화는 빠르게 가속화될 전망이다.

그 첫 번째가 민(民)에서 관(官)으로 신청할 때 필요했던 날인 원칙을 폐지. 대상은 건축 확인이나 구조 계산 적합성 판정과 같은 건축 설계자에게 익숙한 절차에서부터 건설업 허가나 경영상태부문 심사 신청과 같은 건설회사의 경영 관련 절차까지 포함된다.

국토교통성 주택국의 후카이(沈井) 건축지도 과장이 “상당히 합리적이 될 것이다”라고 말하는 바와 같이, 건축 확인을 신청할 때 도면에 날인(인장) 받는 것을 생략 할 수 있다는 장점은 적지 않다.

-- 확인 신청의 온라인화도 진행 --
날인 폐지와 함께 추진될 것으로 보이는 것은 확인 신청의 전자화이다.

국토교통성에 따르면, 2018년도 건축 확인의 신청 건 수는 약 59만 건. 이 중 온라인 신청은 4만8,000여 건으로 전체의 8.2%에 불과하다. 온라인 신청이 본격화된 2015년도의 2.3%에서 보면 상승했지만, 여전히 10%에 못 미치는 낮은 수준이다.

그 배경에는 온라인 신청에 대응하고 있는 확인 검사기관이 전체의 20% 정도에 그치는 것 외에도, 날인 대신에 필요한 전자서명 취득이 유료이며 번거롭기 때문이다. 날인 폐지로 전자서명이 필요 없게 된다면 코로나 사태에서도 온라인 신청의 보급에 탄력이 붙을 가능성이 있다. 국토교통성은 2025년도 말에 이용률을 50%까지 끌어올린다는 목표를 내걸고 있다.

날인 폐지나 IT중설의 해제 등, 과거라면 장기간을 필요로 했을 개혁이 급속도로 진행되는 배경에는 길어지는 코로나 사태의 영향이 크다.

텔레워크나 재택근무로의 강제적 이행과 더불어, 비즈니스 채팅이나 화상회의 등 디지털 툴이 급속도로 보급. 감염 확대 방지라는 당초의 틀을 뛰어넘어, 사업을 지속하는데 디지털 기술이 불가결하다는 인식이 민∙관에서 깊이 자리잡게 되었다. 아날로그 산업의 대명사로 거론되는 경우가 많은 건설산업도 예외는 아니다.

키워드는 디지털 기술을 활용해 업무나 조직, 비즈니스 모델 등을 변혁하는 DX(디지털 트랜스포메이션). 행정 수속의 DX를 발판으로, 21년은 ‘건축 DX 원년’이라고 불러야 할 1년이 될 전망이다.

-- BIM을 업데이트 한다 --
-- 가시마(鹿島), 야마토(大和)도 현장×디지털 --
-- 아즈사(梓)설계의 ‘AX팀’--

에피소드 1. 설계의 자동화가 가속화
구글의 자매사도 개발하는 제너레이티브 디자인

주어진 조건에 근거하여 다양한 설계안을 자동 생성해 설계자를 지원하는 제너레이티브(Generative) 디자인이 실용 단계에 들어갔다. 구글의 자매사에서 야마토하우스공업까지, 설계 자동화의 최전선을 쫓는다.

영국 런던의 웸블리파크는 축구의 성지인 웸블리 스타디움으로 알려진 재개발 지역. 영국의 개발업체 퀸테인(Quintain)은 2004년 개발 허가를 받은 이후 황폐한 공업지대에 상업시설과 사무실 주택 등을 잇따라 정비해 왔다. 다음 개발 구역은 스타디움 북동쪽의 12에이커(약 4만 8,000㎡) 구획. 2,000가구가 넘는 규모의 임대 맨션 등을 짓는다. 2021년 후반에 착공될 예정이다.

퀸테인이 이전에 작성한 설계안에는 사업성과 주거환경의 양립에 과제가 있었다. 공급 호수를 늘려 사업성을 높일 경우에는 채광 등에 문제가 생기며, 건물을 고층으로 지을 경우에는 호수는 늘어나지만 그림자가 늘어나 비용도 증가한다.

광장을 확보하면서 필요한 채광 성능을 만족시키고 최대한 호수를 늘리려면 어떻게 해야 할까? 이 복잡한 문제를 단시간에 풀기 위해 찾아낸 곳이 미국의 사이드워크랩스(Sidewalk Labs). 구글의 자매사로, 스마트시티 등 도시 개발을 추진하는 테크놀로지 기업이다.

퀸테인은 사이드 워크랩이 20년 10월에 프로토타입을 발표한 델브(Delve)라고 부르는 제네레이티브 디자인 툴을 이 구획의 개발 계획에 사용했다. AI의 일종인 기계학습을 이용해 여건을 충족하는 시설 배치안을 대량으로 생성, 설정된 지표를 바탕으로 각 안을 평가해 우수한 플랜을 제시한다.

-- 4만종 생성, 24종 개선안 --

-- 야마토하우스공업은 자체개발 --

에피소드 2. 건축물을 '인쇄'한다
지방에서 세계를 겨냥하는 건설 3D프린터 혁명

대형 종합건설업체도 가까운 미래의 기술로서 개발에 임하는 건설 3D프린터. 홋카이도(北海道)에서 콘크리트 제품을 제조·판매하는 기업이 국내 최초로 소규모 건축물을 ‘인쇄’했다. 염두에 두고 있는 것은 해외시장 공략이다.

박테리아를 이용한 자가 치유 콘크리트 및 인프라 유지관리용 드론 등 첨단 기술을 적극적으로 도입하는 것으로 유명한 아이자와(會澤)고압콘크리트(홋카이도).  아이자와 사장은 콘크리트와 첨단 기술을 접목한 이노베이션에 매진하고 있다.

아이자와 사장이 성장시키려고 하는 것이 건설 3D프린터 사업. “3D프린터는 콘크리트를 형틀의 한계에서 벗어나게 한다는 점에 큰 가치가 있다”(아이자와 사장). 아이자와고압콘크리트는 2020년 9월, 로봇팔 방식의 시멘트계 3D프린터를 이용해 홋카이도 후카가와(沈川) 시의 자사 공장 부지 내에 공중 화장실 2곳을 설치했다고 발표했다.

화장실은 높이 약 2.7m. 바닥 면적은 각각 약 10㎡와 약 6㎡. 시멘트계 건설 3D프린터로 실제 소규모 건축물을 인쇄한 것은 국내 최초이다. 형틀을 사용하지 않고 복잡한 형상의 구조물을 빠르게 조형할 수 있었다.

-- 해외 스타트업 기업에서 도입 --
-- 설계의 가능성도 확대 --
-- BIG는 스타트업에 출자 --

에피소드 3. 유토피아는 가상공간×건축에
가상공간을 만드는 설계사무실 속속 등장

VR(가상현실) 등의 디지털 기술을 활용해 현실 공간에서는 경험할 수 없는 새로운 공간을 창출할 수 없을까? --. 이러한 요구에 대응하기 위해 가상공간을 설계하는 건축 설계 사무소가 등장했다.

실물이 아닌 가상 건물을 설계해달라--. 구마켄고(隈硏吾)건축도시설계사무소의 구마 씨에게 이례적인 의뢰가 들어왔다. 의뢰인은 통신제 고등학교 ‘N고등학교’를 운영하는 가도카와(角川)드완고학원(오키나와 현). 학원이 요구한 것은, 2021년 4월부터 개시하는 VR학습 코스의 상징이 될 가상공간 내 교사(校舍) ‘배움의 탑’의 설계.

구마 씨가 설계한 ‘교사(校舍)’는 종횡으로 펼쳐지는 나선 모양의 회랑으로부터 폭포가 힘차게 흘러내리는 디자인이다. 구마 씨의 이미지와 스케치를 바탕으로 사무소 CG팀 이 게임 엔진 ‘Unreal Engine’을 사용해 구체적인 디자인으로 구현했다.

-- 설계사무소 퇴직 후 VR의 길로 --
-- ‘융합'이 새로운 가치를 낳는다 --

에피소드 4. 건설 현장이 '공장'에 가까워진다
스마트 생산 발표로부터 2년, 현재 건설 로봇 개량 중

‘작업의 절반은 로봇으로’라고 하는 비전을 내걸고 생산성 향상을 도모하는 가시마(鹿島). 비전 발표로부터 2년, 로봇 개량이 순조롭게 진행되고 있다. 타사 및 타업종과의 연대를 강화해 건설 현장이 공장에 가까워지도록 하고 있다.

비산 먼지 방지를 위해 투명한 시트로 덮은 빌딩 건설 현장의 일각에서 내화　피복의 분사 로봇이 기동. BIM(Building Information Modeling)의 데이터를 바탕으로 철골 형상에 맞추어 자동으로 내화 피복을 분사한다.

이 로봇은 가시마가 자회사 가시마피트와 이전에 개발한 로봇을 사용의 편의성을 고려해 개량한 것이다. 가로 방향뿐만 아니라 세로 방향으로도 분사가 가능하도록 로봇팔의 동작을 개량해 분무 가능 범위를 확대했다.

인력부족 등을 배경으로 ‘가시마 스마트 생산 비전’을 내걸고 로봇 시공 및 원격 관리를 추진하고 있는 가시마는 2020년 11월, 대량의 로봇이 투입된 ‘요코하마 게이트 타워’(요코하마 시) 현장을 보도진에 공개. 2024년의 기한을 목표로 2018년 11월부터 2년 간 개발을 추진해온 로봇의 진화된 모습을 선보였다.

--경쟁자와의 협력도 강화 --

에피소드 5. '공장'에서 건축물을 만든다
모듈화를 철저하게, 싱가포르의 PPVC

건설 로봇을 통해 현장을 ‘공장’으로 바꾸는 접근법과는 대조적으로, 공장에서 건축물 모듈을 만들어 현장에서 조립하겠다는 발상이 세계적으로 다시금 주목 받고 있다. 그 최전선이 싱가포르다.

공장에서 내장까지 완성한 철근 콘크리트(RC)의 모듈을 대형 크레인을 이용해 레고 블록처럼 쌓아 간다--. 가시마가 현지 법인을 통해서 진행되는 우드레이 복합 개발 공사의 현장에서는 일본에선 볼 수 없는 광경이 펼쳐지고 있다.

우드레이 복합 개발은 싱가포르의 도심으로부터 북동쪽 5km의 토지에 점포 및 667개 주택 등으로 구성된 대형 시설을 짓는 대형 프로젝트. 2018년에 착공해 2022년 준공을 목표로 공사가 진행 중이다. 그 최대의 특징은 주택 부분에 이용된 PPVC(Prefabricated Prefinished Volumetric Construction)라는 공법. 건축의 모듈을 공장 생산해 현장에 옮겨 크레인으로 조립하는 방법이다.

싱가포르 정부는 건설현장의 생산성과 안전성을 높이고 품질을 향상시키기 위해 PPVC를 추진하고 있다. 이미 싱가포르 내에서 수십 건의 실적이 있다. 정부가 매각하는 토지에서 주택을 개발하는 경우 PPVC를 채택해야 하는 규정이 있어 우드레이 복합 개발에서도 토지의 입찰 시부터 PPVC 공법을 채택하는 조건이 부과되었다.

PPVC에서 사용되는 모듈은 RC구조가 주류다. 일본계 건설회사로는 처음으로 PPVC에 도전하는 가시마가 우드레이 복합 개발 공사로 채택한 것도 RC의 모듈.  1개당 크기는 폭 3.4m, 높이 3.1m, 길이 10m 정도로, 도로 수송이 가능한 최대한의 크기이다. 사용하는 모듈의 총 개수는 약 2,500개에 달한다.

-- 현장이 여러 개 있는 것과 같다 --
-- 해외에서는 건축가가 창업 --

에피소드 6. '유니콘'을 찾아라
대형 자금조달로 공략하는 ‘건설테크’ 스타트업 기업

건설산업을 타깃으로 하는 IT 스타트업, 이른바 건설테크 스타트업들이 기세를 올리고 있다. 이들 가운데 과연 유니콘(기업가치가 1,000억엔 이상인 미상장 스타트업 기업)이 탄생할 수 있을까?

2020년 7월에 약 40억엔, 10월에는 약 20억엔의 대형 자금 조달을 발표한 앤드 패드(도쿄). 이나다(稻田) 사장이 12년에 창업한 앤드패드(당시의 회사명은 옥트)는 급성장하고 있는 건설테크 스타트업 기업이다. 2016년부터 주택이나 상업 시설 등을 전문으로 하는 건설회사에 시공 관리 어플 ‘ANDPAD’를 제공해왔다.

이 어플은 핸드폰으로 작동. 클라우드 상에서 사진이나 도면 등을 일원적으로 관리, 알림이나 공정표 작성 등의 기능을 폭넓게 갖추고 있다. 공정을 담당자에게 통지하는 기능 등도 있어 착오로 인한 공사 기간 지연도 막을 수 있다.

여러 공사의 진척 상황을 한눈에 파악해 인력 수당 및 현장 간 일정 조정 등을 할 수 있는 기능도 있다. 이용 요금은 초기 비용 등을 제외하고 월 6만엔(100ID의 베이직 플랜, 세금 제외).

ANDPAD가 타사 제품과 다른 점은 시공관리 툴과 커뮤니케이션 툴이 연동되어 있다는 점이다. 거래업자뿐만 아니라 협력업체나 전문가들도 ID를 가지고 있다. 공사 관계자들이 채팅 등을 통해 소통함으로써 전체적으로 생산성이 높아진다. ANDPAD 이용자는 현재 거래업자가 2300사, 5만 개의 협력업체, 전문가 15만 명이 이용하고 있다.

-- 실험주택에서 신규사업 개발 --

■ 건설테크의 해외 스타트업 총람 50곳

에피소드 7. 공간이 변신한다
전(前)애플 사원이 목표로 하는 깜짝 놀랄만한 IoT 주택 2.0

음성으로 가전이나 조명, 에어컨 등을 제어하거나 에너지 소비를 최적화하는 기존의 IoT(사물의 인터넷) 주택에서 한 걸음 더 나아가 공간 자체를 변화시켜 이용자의 생활의 질을 높이고 있는 독특한 기업이 나타났다.

아침에 외출할 때는 의복이나 소품이 들어있는 옷장이, 밤이 되면 침대가 천장에서 내려온다. 이처럼 신기한 가구를 개발한 곳은 미국 범블비스페이스(Bumblebee Spaces). 2019년, 투자가로부터 약 1,800만달러(약 19억엔)의 자금 조달에 성공해 주목 받는 스타트업 기업이다.

무르티 CEO가 범블비를 설립한 배경에는 미국 도시들의 전세금 급등이 있다. 로스앤젤레스의 경우 수입의 50% 가까이를 집세로 내고 있는 상황으로, 고소득자도 좀처럼 넓은 집을 가질 수 없다. 어떻게든 공간을 확보할 수 없을까라는 고민 끝에 생각해낸 것이 이용되지 않고 남는 머리 위의 공간이었다.

-- 코로나 사태가 순풍으로 작용 --
-- 무인양품도 가구를 움직이는 구상 --

에피소드 8. ‘건물OS’ 쟁탈전이 시작
배려가 뛰어난 스마트빌딩 시스템 간의 연계도 손쉽게

스마트 빌딩이 진화해 그 서비스 범위가 확대됨에 따라, 지금까지 개별적으로 운용되던 설비나 시스템을 통합 관리하는 플랫폼, 이른바 ‘건물 OS’를 제공하는 기업이 등장하고 있다. 건물 OS를 둘러싼 경쟁이 뜨거워질 전망이다.

소프트뱅크의 본사가 입주하고 있는 도쿄포토시티 다케시바(竹芝)의 오피스타워는 도큐(東急)부동산과 가시마가 개발한 지하 2층·지상 40층 건물의 최신 스마트빌딩이다. 이용자와 임대인, 빌딩 관리자에게 도움이 되는 기능을 다양하게 갖추고 있다.

예를 들어 6층 사무실 로비에는 코로나19 예방을 위해 보안 게이트를 설치. 카메라 영상을 통해 입장객 얼굴을 인식해 사전 등록한 종업원과 일치해야 게이트가 열린다. 체온을 감지해 입장을 제한하는 기능도 갖추고 있다.

빌딩 내 설치된 총 1,300개의 카메라 및 센서 정보는 빌딩 관리의 효율화에 유용하게 쓰인다. 예를 들어 과거에 트러블을 일으킨 요주의 인물을 등록해 두면, 빌딩 내 카메라 영상을 통해 즉석에서 검지해 알람을 울린다. 사람의 흐름 데이터를 세밀하게 수집할 수 있어 혼잡 상황에 따라 경비원의 증원이나 배치를 재검토하거나 이벤트 방문자 예측에 활용할 수도 있다.

-- 로봇과 엘리베이터를 연계 --
-- 아랍의 'Neuron' --

에피소드 9. 도시의 DX가 시동
스마트시티 쟁탈전을 노려라 ‘디지털 종합건설업체’

2021년 이후 스마트 시티를 둘러싼 움직임은 가속될 것이다. 각지에서 모델 사업이 본격화되면서 내각부의 '슈퍼시티 구상'도 시작될 것이다. 다양한 업종의 기업들이 치열하게 경쟁하게 될 새로운 무대에서 건설회사들은 어떻게 싸워야 할 것인가?

“육아 세대나 고령자 등의 과제를 안고 있는 사람들과 발명가가 함께 사는 곳이다”. 도요타 자동차의 도요타(豊田) 사장은 2020년 11월의 결산 발표회에서, 2021년 2월 23일 착공 예정인 「Woven City(우븐 시티)」에 대해서 이렇게 말했다.

도요타가 2020년 1월에 구상을 공개한 우븐 시티는 시즈오카(靜岡) 현 스소노(裾野) 시에 위치한 공장 철거지에 세우는 약 70만 8,000㎡의 스마트시티. 자동차와 사람, 주택 등이 인터넷으로 연결되는 거리를 실증의 무대로 삼아 사회 과제 해결을 위한 기술을 신속하게 세상에 내보낸다는 것이 도요타의 전략이다. 파트너를 모집에는 이미 개인과 법인으로부터 약 3,000건의 응모가 있었다고 한다.

카메라 및 센서를 통해 사람과 모빌리티의 이동, 설비의 가동 상황 등의 데이터를 ‘도시 OS’라고 부르는 IoT 플랫폼에 수집해 AI로 분석. 분석 결과를 기반으로 빌딩 등의 운영을 최적화한다. 또한 주민에게 교통 서비스를 제공하거나 인프라의 유지 관리를 효율화해 행정 비용을 줄여준다.

-- 도쿄 도요스(豊州)의 스마트시티화 –

-- 디지털 트윈 구축 --
-- 도시 조성과 IT에 정통 --

에피소드 10. 재해 대응이 스마트화
드론×보험×전문가를 통해 슈퍼 태풍에 대비

기후변화의 영향으로 최대풍속 60m 이상의 슈퍼 태풍이 일본에 올 위험이 커지고 있는 것으로 알려졌다. 이러한 미래에 대비해 최신의 테크놀로지를 활용해 피해 조사 및 복구를 고속화하는 서비스가 등장했다.

서비스의 개요는 이렇다. 이재민으로부터 연락을 받은 손해보험회사가 테라드론(TerraDrone) 사를 소개. 테라드론은 제휴한 전국 각지의 파일럿과 공사 업자를 피해 지역에 파견해 피해를 조사하고 손해보험회사와 정한 가격표에 따라 견적을 작성한다.

이후 테라드론이 견적과 사진을 손해보험사에 제출. 건축 주인의 승인 하에 테라드롬이 보험금을 받아 협력회사에 수선 공사를 발주한다. 재해 지역을 거점으로 하는 협력 회사에 자재 등을 준비하도록 하고 인력에 여유가 있는 다른 지역의 협력 회사가 인력을 지원하는 상호부조 구조다.

기존에는 이재민 스스로 공무소 등에 의뢰해 피해 장소를 조사해서 공사비 견적을 손해보험사에 제출하거나 수선 공사를 발주해야 하기 때문에 보험금을 받아 공사에 착수하기까지 시간이 걸렸다.

이 서비스라면 대규모 재해 시 보험금이 나올 때까지 최대 3개월 정도 걸리던 것을 3분의 1로 단축할 수 있다고 한다. 테라드론이 시공업자 수배를 대행하기 때문에 보험금을 받아도 공사에 착수하지 못하는 사태도 막을 수 있다. 테라드론에서 신규 사업개발을 담당하는 세키(關) 씨에 따르면 2020년 태풍 매미 때 시험 운용을 해본 결과 원활하게 견적 제출과 보험금을 지급할 수 있다는 사실을 확인했다고 한다.

-- 재해지에 나타나는 악덕업자 --

 -- 끝 --

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