KR20220096819A - 중고층 모듈러 건축을 위한 모듈러 구조 및 그 시공방법 - Google Patents

중고층 모듈러 건축을 위한 모듈러 구조 및 그 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코어와 함께 모듈러를 적층하여 시공되는 건축물에 관한 것으로서 특히, 시공성이 우수하고, 공기를 획기적으로 단축할 수 있으며, 시공 오차를 흡수하여 정확한 시공을 할 수 있는 모듈러 건축물 구조 및 그 시공방법에 관한 것이다.

Description

중고층 모듈러 건축을 위한 모듈러 구조 및 그 시공방법 {Modular building structure and construction method therefor}
본 발명은 중고층 모듈러 건설시 코어와 함께 모듈러를 적층하여 시공되는 모듈러 건축물에 관한 것으로서 특히, 시공성이 우수하고, 공기를 획기적으로 단축할 수 있으며, 시공 오차를 흡수하여 정확한 시공을 할 수 있는 모듈러 건축물 구조 및 그 시공방법에 관한 것이다.
모듈러 건축(Modular buildings)은 2000년대 초반부터 선보이기 시작하여 최근 6층 규모의 공동주택으로 발전하였다.
모듈러라는 개념은 부품과 공장에서 조립한 조립품을 하나로 합쳐 완성하는 시스템을 의미하는 것으로 건축 분야에서는 선제작(prefab), 이동식(manufactured/mobile), 탈현장(off-side) 건축 등에 그 뿌리를 두고 있다.
모듈러 건축물이란 구조부재, 바닥판, 천장재, 내외부 마감재 및 설비 등을 포함하는 박스형의 단위 모듈을 공장에서 제작한 후 현장으로 운송하여 적층 설치하는 공법으로 공사기간의 획기적인 단축을 통한 비용감소 및 공장생산을 통한 효과적인 품질관리를 할 수 있다.
이러한 모듈러 공법이 주목받는 이유는 경제, 주거, 노동, 복지 등의 사회적 환경 변화에서 찾을 수 있으며, 강재 모듈 및 콘크리트 모듈은 각각의 장점을 극대화할 수 있는 방향으로 발전하고 있다.
최근 모듈러 건축물이 고층화되고 있는데, 모듈러 건축물이 고층화되면서 상대적으로 큰 횡하중에 대한 설계가 요구되고, 이 경우 철근 콘크리트(Reinforced concrete, RC) 벽체로 구성되는 코어를 이용해 횡력에 저항하는 설계를 하고 있다.
철근 콘크리트 코어는 계획적으로 계단실, 엘리베이터 등과 같이 수직적 연결이 필요한 공간을 형성하며, 구조적으로는 수직 방향으로 연속되는 철근 콘크리트 벽체를 통해 큰 횡강성을 제공하게 된다.
일반적으로 건축물에서 철근 콘크리트 코어는 기둥, 보 및 슬래브와 같은 여타 시스템보다 선행하여 시공되고, 기존 고층 모듈러 건축물에서도 철근 콘크리트 코어를 먼저 구성하고, 선행된 철근 콘크리트 주위에 모듈러를 수직 및 수평 방향으로 연속 체결하는 것으로 건물을 구성하고 있다.
도 1과 같이 철근 콘크리트 코어부(10)에 모듈러를 연속 체결하는 고층 건축물을 시공할 때 종래에는 도 3과 같이, 코어부(10)를 먼저 시공한 후 코어부(10)에 모듈러(20)를 수평 및 수직 방향으로 연속 체결하여 시공하고 있다.
코어부(10)는 각 층마다 시공되어 올라가는데 일정한 시간이 소요되고, 이후 모듈러(20)가 체결되므로 오랜 공기가 소요된다.
또한, 도 4와 같이 코어부(10)를 시공할 때 모듈러(20)를 체결하기 위해 코어부(10)에 설계된 위치마다 전단 스터드 볼트(22)를 매립하는데, 콘크리트를 양생하는 과정에서 전단 스터드 볼트(22)가 움직여서 시공 오차가 발생하고, 이 오차로 인하여 모듈러(20)를 체결할 때 모듈러가 체결되지 않는 문제점이 자주 발생한다.
문헌 1. 대한민국특허청 등록특허공보 제10-1407502호, "모듈러 건축물의 접합구조 및 그 접합 시공방법" 문헌 2. 대한민국특허청 등록특허공보 제10-1194170호, "모듈러 건축물의 접합구조 및 그 시공방법"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 코어를 선시공한 후 모듈러를 체결할 필요 없이 모듈러 설치와 함께 코어를 동시 시공함으로써, 공기를 획기적으로 단축할 수 있고 모듈러와 코어 결착 시 발생되는 오차를 제어할 수 있는 중고층 모듈러 건축물 구조 및 그 시공방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 모듈러 건축물 구조는 상부 보(102), 하부 보(103) 및 컬럼(101)을 구비하여 수평 및 수직 방향으로 연속 체결된 모듈러(100); 상기 모듈러(100)들의 일측 면에 체결된 보드 형태의 거푸집 외측 패널(108); 상기 거푸집 외측 패널(108)에서 소정 간격 이격되어 형성된 거푸집 내측 패널(11); 상기 거푸집 외측 패널(108)과 거푸집 내측 패널(11) 사이에 형성된 코어부(10) 벽체; 및 상기 모듈러(100) 프레임에 체결되고, 거푸집 외측 패널(108)에서 돌출되어 코어부(10) 벽체에 매립된 체결구(110);로 구성된다.
또는, 본 발명에 의한 모듈러 건축물 구조는 상부 보(102), 하부 보(103) 및 컬럼(101)을 구비하여 수평 및 수직 방향으로 연속 체결된 모듈러(100); 상기 모듈러(100) 들의 상부 보(102) 또는 하부 보(103)가 연장되고, 그 단부에 수직의 벽 형태로 형성된 복도 프레임(106); 상기 모듈러(100)와 복도 프레임(106) 사이에 형성된 복도(107); 상기 복도 프레임(106)에 체결된 보드 형태의 거푸집 외측 패널(108); 상기 거푸집 외측 패널(108)에서 소정 간격 이격되어 형성된 거푸집 내측 패널(11); 상기 거푸집 외측 패널(108)과 거푸집 내측 패널(11) 사이에 형성된 코어부(10) 벽체; 및 상기 복도 프레임(106)에 체결되고, 거푸집 외측 패널(108)에서 돌출되어 코어부(10) 벽체에 매립된 체결구(110);로 구성될 수도 있다.
이때, 상기 코어부(10) 벽체 반대 측으로 모듈러(100)의 상부 보(102) 또는 하부 보(103)가 연장되고, 그 단부에 수직의 벽 형태로 형성된 테라스 프레임(104); 및 상기 테라스 프레임(104)과 모듈러(100) 사이에 형성된 테라스(105);를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에 의한 모듈러 건축물 시공방법은 육면체 형태의 모듈러(100) 상부 보(102) 또는 하부 보(103)가 연장되어 수직의 벽 형태로 복도 프레임(106)이 형성되고, 상기 복도 프레임(106)에 보드 형태의 거푸집 외측 패널(108)이 체결되며, 모듈러(100) 프레임에 체결되어 상기 거푸집 외측 패널(108)에서 돌출된 체결구(110)가 구비된 모듈러(100)를 수평으로 연속 체결하는 단계; 상기 모듈러(100)의 거푸집 외측 패널(108)로부터 소정 간격 이격된 위치에 거푸집 내측 패널(11)을 설치하는 단계; 상기 모듈러(100)의 거푸집 외측 패널(108)과 거푸집 내측 패널(11) 사이에 콘크리트를 타설하고 양생하여 코어부(10) 벽체를 형성하는 단계; 상기 모듈러(100)의 상부로 다른 거푸집 외측 패널(108)을 구비한 다른 모듈러(100)들을 적층하여 수평 배열하고, 이웃한 모듈러(100)와 수직 및 수평 체결하는 단계; 적층된 모듈러(100)의 거푸집 외측 패널(108)과 소정 간격 이격된 위치에 거푸집 내측 패널(11)을 설치하는 단계; 적층된 모듈러(100)의 거푸집 외측 패널(108)과 거푸집 내측 패널(11) 사이에 콘크리트를 타설하고 양생함으로써, 코어부(10) 벽체가 수직으로 연속되도록 시공하는 단계;를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 거푸집 외측 패널(108)과 거푸집 내측 패널(11) 사이에 콘크리트를 타설하는 단계 이전에, 상기 거푸집 외측 패널(108)과 거푸집 내측 패널(11) 사이에 수평 및 수직 철근을 배근하는 단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 거푸집 외측 패널(108)과 거푸집 내측 패널(11)은 코어부(10) 벽체 양생 후, 제거하지 않는 영구 거푸집인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 거푸집 외측 패널(108) 및 거푸집 내측 패널(11)은 단열 소재로 성형된 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 코어를 선시공한 후 모듈러를 체결할 필요없이 코어와 함께 모듈러를 동시에 시공함으로써, 공기를 획기적으로 단축할 수 있고, 모듈러를 오차없이 정확하게 시공할 수 있다.
도 1은 고층 모듈러 건축물을 도시한 사시도.
도 2는 고층 모듈러 건축물의 단면도.
도 3은 종래의 고층 모듈러 건축물을 건축하는 과정을 도시한 도면.
도 4는 종래의 고층 모듈러 건축물에서 모듈러와 코어의 체결수단을 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 의한 모듈러를 도시한 사시도.
도 6은 본 발명의 모듈러를 이용하여 코어와 모듈러를 동시에 시공하는 개념을 도시한 도면.
도 7 내지 도 10은 본 발명에 의한 모듈러 건축물 시공 과정을 차례로 도시한 도면.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명하기로 한다.
발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 "상부", "하부", "저부", "전방", "후방", "아래" 등의 용어는 단지 설명을 용이하게 하기 위한 것으로 도면에 도시되어 있는 바와 같은 구성요소의 배향을 지칭한다.
본 발명은 도 1과 같이 철근 콘크리트 코어부(10)가 구성된 고층 모듈러 건축물 시공을 위한 모듈러(100)와 이를 이용한 시공 방법에 관한 것이다.
철근 콘크리트 코어부(10)는 도 2에 도시한 바와 같이 계단실, 엘리베이터 등과 같이 수직적 연결이 필요한 공간을 형성하며, 구조적으로는 수직 방향으로 연속되는 철근 콘크리트 벽체를 통해 건축물에 큰 횡강성을 제공하게 된다.
본 발명에 의한 모듈러 건축물 구조는 도 5와 같이 구성된 모듈러(100)가 사용된다.
본 발명에 의한 모듈러(100)는 도 5와 같이 사각 형태의 상부 보(102), 상기 상부 보(102)와 동일한 크기와 형태로 성형된 하부 보(103) 및 상기 상부 보(102)와 하부 보(103)를 수직으로 체결하는 컬럼(101)으로 육면체 형태의 모듈러(100)가 구성된다.
또한, 모듈러(100)의 하부 보(103)가 일측으로 연장되고 연장된 단부에 수직의 테라스 프레임(104)이 형성됨으로써, 테라스(105) 공간이 형성된다. 그리고 하부 보(103)가 타측으로 연장되고 연장된 단부에 수직의 복도 프레임(106)이 형성됨으로써, 복도(107) 공간이 형성된다.
그리고 상기 복도 프레임(106)에는 패널 형태의 거푸집 외측 패널(108)이 다양한 체결 수단으로 체결되고, 거푸집 외측 패널(108)의 외측으로는 복도 프레임(106)에 체결된 소정 개수의 체결구(110)가 돌출된다. 상기 체결구(110)는 전단 스터드 볼트 등이 사용된다.
모듈러(100)에는 내장재, 외장재 및 설비가 모두 설치된 상태로 시공되는데, 본 발명의 실시예에서는 개념을 설명하기 위하여 도면에서 모듈러의 내, 외장재 및 설비를 생략하여 도시하였다.
본 발명에 의한 모듈러 건축물 구조는 코어부(10)와 함께 모듈러(100)가 동시에 시공되는 데, 도 6에 도시한 바와 같이, 모듈러(100)의 일측에 형성된 복도 프레임(106)이 코어부(10) 시공을 위한 거푸집 역할을 한다.
도 5에 도시한 바와 같이 모듈러(100)의 일측에 형성된 복도 프레임(106)에 판 형태의 거푸집 외측패널(108)이 체결되는데, 상기 거푸집 외측패널(108)이 코어부(10) 시공을 위한 외측 거푸집 역할을 한다.
도 6과 같이 모듈러(100)의 거푸집 외측 패널(108)로부터 소정 간격 이격된 위치에 거푸집 내측 패널(11)을 설치하고, 모듈러(100)의 거푸집 외측 패널(108)과 거푸집 내측 패널(11) 사이에 콘크리트를 타설, 양생하여 코어부(10)의 벽체를 형성한다.
모듈러(100)의 거푸집 외측 패널(108)과 거푸집 내측 패널(11) 사이에 수직 방향으로 배치되는 주철근과 수평 방향으로 배치되는 수평 철근을 포함하여 코어부(10) 벽체를 구성하는 것이 바람직하다.
이때, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이 거푸집 외측 패널(108)에는 모듈러(100)의 복도 프레임(106)에 체결된 체결구(110)가 돌출되는데, 상기 체결구(110)는 코어부(10)의 콘크리트에 매립되고, 코어부(10)의 콘크리트가 양생되면서 모듈러(100)와 코어부(10)가 견고하게 체결, 고정된다.
도 6과 같은 방식을 통해 본원발명의 모듈러 건축물은 코어부(10)와 모듈러(100)가 동시에 시공되므로 공기를 단축한다.
이하, 도 5에 도시한 모듈러(100)를 이용하여 모듈러 건축물을 시공하는 방법에 대해 설명한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 모듈러(100)의 거푸집 외측 패널(108)이 빈틈없이 연속되도록 모듈러(100)를 수평으로 배열한다. 이때, 수평으로 배열된 모듈러(100) 종래의 모듈러 체결수단을 이용하여 수평 배열된 모듈러끼리 체결, 고정한다.
배열된 모듈러(100)의 거푸집 외측 패널(108)에는 전단 스터드 볼트 형태의 체결구(110)가 돌출되도록 체결된 상태이다.
그리고 모듈러(100)의 거푸집 외측 패널(108)로부터 소정 간격 이격된 위치에 거푸집 내측 패널(11)을 설치한다. 거푸집 외측 패널(108)과 거푸집 내측 패널(11) 사이의 간격은 코어부(10)의 벽체 두께에 해당한다.
상기 코어부(10)의 벽체는 폐쇄형 평면구조로 형성되어 전단벽의 역할을 함으로써 횡력 등의 수평 하중에 저항하도록 구성한다.
도 7과 같이 모듈러(100)를 수평으로 배열하고 체결하고 거푸집 내측 패널(11)을 설치한 후에는 도 8에 도시한 바와 같이, 거푸집 내측 패널(11)과 거푸집 외측 패널(108) 사이에 콘크리트를 타설하여 양생하여 코어부(10)와 모듈러(100)를 포함한 건축물 한 개의 층이 형성된다.
거푸집 내측 패널(11)과 거푸집 외측 패널(108) 사이에 콘크리트를 타설하기 전에 수직 방향으로 배근되는 주철근과 수평 방향으로 배근되는 수평 철근을 포함하여 코어부(10) 벽체를 구성하는 것이 바람직하다.
도 8과 같이 건축물 한 개의 층이 형성된 이후에 다른 모듈러(100)들을 수직으로 적층, 배열하면서 수직 및 수평으로 이웃한 모듈러(100)들을 체결한다. 이때 수직으로 올라가는 코어부(10) 벽체의 외측 거푸집은 모듈러(100)가 배열되면서 모듈러(100)의 거푸집 외측 패널(108)에 의해 완성된다.
그리고 양생된 코어부(10) 벽체가 수직으로 연장되도록 거푸집 내측 패널(11)을 적층된 모듈러(100)의 거푸집 외측 패널(108)과 소정 간격 이격된 위치에 설치한다.
그리고 새로 형성된 거푸집 내측 패널(11)과 거푸집 외측 패널(108) 사이 공간에 콘크리트를 타설하여 양생함으로써, 건축물의 코어부(10)와 모듈러(100)가 적층되어 올라간다.
이후는 상술한 방법으로 연속하여 모듈러(100)와 코어부(10)를 동시에 연속 시공함으로써, 코어부(10)와 함께 모듈러(100)가 동시에 형성된다.
상기 코어부(10)에 콘크리트를 타설한 이후에도 거푸집 외측 패널(108) 및 거푸집 내측 패널(11)을 제거하기 않고 영구거푸집 형태로 적용하는데, 보드 형태의 거푸집 외측 패널(108)과 거푸집 내측 패널(11)은 단열 성능의 확보에도 기여할 수 있도록 단열 소재로 성형된 패널을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 코어(10)와 함께 내, 외장재가 미리 설치된 모듈러(100)를 시공하면서 코어부(10) 벽체와 모듈러 사이에 복도가 동시에 시공되므로 시공 편이성이 증대된다.
상기와 같은 방법으로 시공된 건축물은 모듈러(100)가 철근 콘크리트 형식의 코어부(10)와 일체형으로 시공됨으로써 일체성이 증대되고, 모듈러 건축물의 구조적인 접합 성능을 향상시키는효과가 있다.
또한, 종래 코어부(10)를 먼저 설치하고 이에 모듈러를 적층 조립하는 종래의 건축물 구조 및 시공방법은 시공 오차가 발생하는데, 본 발명에 의한 모듈러 건축물 구조 및 시공방법은 코어부(10)와 함께 모듈러(100)를 동시에 시공함으로써, 시공오차를 유연하게 흡수하면서 현장 시공성 향상 및 공기 단축의 효과가 있다.
이상 상술한 실시 예를 통해 본 발명의 기술적 사상을 살펴보았다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 상기 살펴본 실시 예를 다양하게 변형하거나 변경할 수 있음은 자명하다.
또한, 비록 명시적으로 도시되거나 설명되지 아니하였다 하여도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 본 발명에 의한 기술적 사상을 포함하는 다양한 형태의 변형을 할 수 있음은 자명하며, 이는 여전히 본 발명의 권리범위에 속한다.
첨부하는 도면을 참조하여 설명된 상기의 실시 예는 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 기술된 것이며 본 발명의 권리범위는 이러한 실시 예에 국한되지 아니한다.
10 : 코어부
11 : 거푸집 내측 패널
100 : 모듈러
101 : 컬럼
102 : 상부 보
103 : 하부 보
104 : 테라스 프레임
105 : 테라스
106 : 복도 프레임
107 : 복도
108 : 거푸집 외측 패널
110 : 체결구

Claims (7)

  1. 상부 보(102), 하부 보(103) 및 컬럼(101)을 구비하여 수평 및 수직 방향으로 연속 체결된 모듈러(100);
    상기 모듈러(100)들의 일측 면에 체결된 보드 형태의 거푸집 외측 패널(108);
    상기 거푸집 외측 패널(108)에서 소정 간격 이격되어 형성된 거푸집 내측 패널(11);
    상기 거푸집 외측 패널(108)과 거푸집 내측 패널(11) 사이에 형성된 코어부(10) 벽체; 및
    상기 모듈러(100) 프레임에 체결되고, 거푸집 외측 패널(108)에서 돌출되어 코어부(10) 벽체에 매립된 체결구(110);로 구성된 모듈러 건축물 구조.
  2. 상부 보(102), 하부 보(103) 및 컬럼(101)을 구비하여 수평 및 수직 방향으로 연속 체결된 모듈러(100);
    상기 모듈러(100) 들의 상부 보(102) 또는 하부 보(103)가 연장되고, 그 단부에 수직의 벽 형태로 형성된 복도 프레임(106);
    상기 모듈러(100)와 복도 프레임(106) 사이에 형성된 복도(107);
    상기 복도 프레임(106)에 체결된 보드 형태의 거푸집 외측 패널(108);
    상기 거푸집 외측 패널(108)에서 소정 간격 이격되어 형성된 거푸집 내측 패널(11);
    상기 거푸집 외측 패널(108)과 거푸집 내측 패널(11) 사이에 형성된 코어부(10) 벽체; 및
    상기 복도 프레임(106)에 체결되고, 거푸집 외측 패널(108)에서 돌출되어 코어부(10) 벽체에 매립된 체결구(110);로 구성된 모듈러 건축물 구조.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 코어부(10) 벽체 반대 측으로 모듈러(100)의 상부 보(102) 또는 하부 보(103)가 연장되고, 그 단부에 수직의 벽 형태로 형성된 테라스 프레임(104); 및 상기 테라스 프레임(104)과 모듈러(100) 사이에 형성된 테라스(105);를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 모듈러 건축물 구조.
  4. 육면체 형태의 모듈러(100) 상부 보(102) 또는 하부 보(103)가 연장되어 수직의 벽 형태로 복도 프레임(106)이 형성되고, 상기 복도 프레임(106)에 보드 형태의 거푸집 외측 패널(108)이 체결되며, 모듈러(100) 프레임에 체결되어 상기 거푸집 외측 패널(108)에서 돌출된 체결구(110)가 구비된 모듈러(100)를 수평으로 연속 체결하는 단계;
    상기 모듈러(100)의 거푸집 외측 패널(108)로부터 소정 간격 이격된 위치에 거푸집 내측 패널(11)을 설치하는 단계;
    상기 모듈러(100)의 거푸집 외측 패널(108)과 거푸집 내측 패널(11) 사이에 콘크리트를 타설하고 양생하여 코어부(10) 벽체를 형성하는 단계;
    상기 모듈러(100)의 상부로 다른 거푸집 외측 패널(108)을 구비한 다른 모듈러(100)들을 적층하여 수평 배열하고, 이웃한 모듈러(100)와 수직 및 수평 체결하는 단계;
    적층된 모듈러(100)의 거푸집 외측 패널(108)과 소정 간격 이격된 위치에 거푸집 내측 패널(11)을 설치하는 단계;
    적층된 모듈러(100)의 거푸집 외측 패널(108)과 거푸집 내측 패널(11) 사이에 콘크리트를 타설하고 양생함으로써, 코어부(10) 벽체가 수직으로 연속되도록 시공하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 모듈러 건축물 시공방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 거푸집 외측 패널(108)과 거푸집 내측 패널(11) 사이에 콘크리트를 타설하는 단계 이전에,
    상기 거푸집 외측 패널(108)과 거푸집 내측 패널(11) 사이에 수평 및 수직 철근을 배근하는 단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 모듈러 건축물 시공방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 거푸집 외측 패널(108)과 거푸집 내측 패널(11)은 코어부(10) 벽체 양생 후, 제거하지 않는 영구 거푸집인 것을 특징으로 하는 모듈러 건축물 시공 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 거푸집 외측 패널(108) 및 거푸집 내측 패널(11)은 단열 소재로 성형된 것을 특징으로 하는 모듈러 건축물 시공 방법.
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