3D프린팅 건설, 이틀이면 건물 ‘출력’
3D프린팅 건설, 이틀이면 건물 ‘출력’
  • 이상오 기자
  • 승인 2019.04.17 17:34
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인터뷰 - 한국건설기술연구원 미래융합연구본부 건설자동화연구센터 주기범 선임연구위원

[공학저널 이상오 기자] 오는 2021년이 되면 기계가 이틀 만에 3M 높이의 건물을 짓는 것을 볼 수 있을 전망이다.

4차 산업혁명의 핵심 기술인 3D프린팅은 종이를 인쇄하듯 3차원 공간 안에 실제 사물을 인쇄하는 기술이다. 의료, 생활, 자동차 등 다양한 분야에서 예시를 들 수 있을 만큼 그 쓰임새가 무궁무진하다.

우리나라 또한 몇 년 전부터 3D프린팅 관련 기술을 개발해오고 있다.

현재 한국건설기술연구원 건설 3D프린팅 연구단에서는 3D프린팅을 활용한 건설 기술을 연구 중이다. 크게 3D프린팅 구조설계, 3D프린팅용 건설복합재료, 건축물 3D프린팅 장비 등 핵심 기술을 개발하고 있다.

특히 연구단은 16개 기관과 함께 4차 산업혁명 기술과 융합된 건설 산업의 전주기(기획, 설계, 시공, 장비, 유지관리 등)에 대해 세 세부로 나누어 디지털화・지능화 핵심기술들을 연구 중이다.

소형 건축물(100m2 기준)을 대상으로 현장타설 콘크리트 시공법 대비 공사기간을 약 60% 단축하고, 압축강도 60Mpa을 충족하는 콘크리트 재료를 개발해 테스트베드를 구축한다는 계획이다.

3D프린팅 건설 기술은 몰타로 ‘적층 방식’을 활용한다. 구조물의 하단부터 상단까지 한층 씩 콘크리트 층을 쌓아올리는 방식으로 크레인 장비가 반복해 움직이면서 층을 쌓는다. 이를 통해 여러 가지 다양한 형태의 구조물을 만들 수 있으며 거푸집이 필요하지 않고, 인력이 최소화되기 때문에 비용도 저렴하다는 강점이 있다.

3D프린팅 건설 연구는 총 3단계로 걸쳐 진행되고 있다. 17년까지 진행했던 1단계에서는 소형벤치를 출력하는데 성공을 거뒀다. 2단계는 현재 진행 중이며, 가로10m x 세로10m x 높이3m 수직골조를 출력할 예정이다. 마지막 3단계에서는 100m2 규모의 소형건축물을 스마트시티 시범단지인 부산 에코델타시티에 구축한다는 계획을 갖고 있다.

건설 3D프린팅 연구단 주기범 선임연구위원(사진)은 “건설 분야에서는 3D프린팅에 대한 연구가 거의 최초 연구다. 이 연구가 기반이 돼 건설 분야 3D프린팅 기술이 널리 활용될 수 있도록 노력하겠다”고 말했다.

이 분야 기술력은 현재 어느 정도 수준인지

네덜란드, 러시아, 중국 등을 중심으로 국외에서도 건축분야 3D프린팅 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 현재 3D프린팅 방식으로 1층 높이(약 3M)를 안정적으로 적층하는 것이 세계 최고 수준이라고 볼 수 있습니다. 다만, 실제 사람이 거주할 수 있는 건물이 되기 위해서는 적층한 구조물의 강도와 안전성, 유해성 측면, 그리고 전기, 소방, 상하수도 설비, 마감공사 등 아직 3D 프린팅으로 해결되지 않는 공사들에 대한 해결이 필요합니다.

기술력이 상용화되면 국내외로 어떠한 효과가 나타나는지

아직은 초기단계라 관련 시장이 형성돼 있지 않지만, 세계 건설시장 규모는 연 10조 달러 규모로 매우 큽니다. 향후 3D 프린팅 건설 기술이 상용화되면, 관련 핵심기술의 확보 및 테스트베드 구축 경험을 통해 국내 업체가 초기 시장을 선점할 수 있을 것으로 봅니다.

기술을 연구·개발하는데 있어 힘든 점이 있다면

하나의 건물을 짓기 위해서는 다양한 기술들이 필요합니다. 건축물 3D프린팅 연구 또한 설계, 재료, 장비, 법・제도, 구조검토 등 다양한 연구진들이 모여 연구 중이지만, 국내 최초 연구이다 보니 처음 가는 길에 대한 낯설음과 어려움이 있습니다. 또한 해외의 사례를 일부 참조하고 있지만, 초기 연구단계라 세부 기술에 대한 내용이 공개되고 있지 않은 실정입니다. 어려움이 있지만 최선을 다해 연구 중입니다.

사회·정책적으로 바라는 점이 있다면

궁극적으로 사람이 거주할 수 있는 건축물이 되기 위해서는 현행 법규 및 제도를 개선해야 할 부분이 많습니다. 관련 시장이 조기에 형성될 수 있도록 정책적 지원이 필요합니다.

앞으로의 계획은

향후 스마트시티 시범단지인 부산 에코델타시티 디자인 화장실, 관리사무소 등과 같은 구조물을 구축할 계획입니다. 스마트시티라는 특수성을 고려해 3D 프린팅 기술을 적극 활용한 미래지향적인 건축물을 완성할 계획이며 이와 관련해 수자원공사와 MOU를 체결하고 지속적으로 협의 중입니다.


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