오는 2020년경에는 국내 기술진에 의해 ‘3D프린팅’ 기술을 응용한 ‘개인용 맞춤형 주택 시대’가 열릴 전망이다.
한국건설기술연구원(원장 이태식, KICT)은 국내최초로 ‘3D프린팅 건설기술’ 연구를 추진하고 있으며 2020년까지 3D프린팅 건설실용화를 목표로 하고 있다고 밝혔다.
KICT 3D프린팅 건설 연구단은 2016년 11월 국토교통부 및 국토교통과학기술진흥원과 함께 ‘가로ㆍ세로 10ｍ, 높이 3ｍ의 소형건축물 및 비정형부재 대상 3D 프린팅 설계‧재료‧장비개발기술’ 과제에 착수했다.
연구단은 관련 원천기술 확보와 기술 실용화를 통해 신시장 창출과 건설산업 경쟁력 강화를 도모하고 있다. 향후 5년 내에 소형건축물(100m2)기준 골조 공기 60% 단축을 위한 장비, 재료, 설계기술을 개발할 예정이다.
연구단은 국내 3D프린팅 건축기술이 해외수준을 따라잡기 위해 중국, 네덜란드 등이 보유중인 기존 ‘실내 모듈형 출력방식’을 국산화할 예정이다. 국외에서도 초기 연구단계인 ‘실외 일체형 출력방식’은 5년 내에 개발을 완료해 관련 기술을 선도할 예정이다.
기존 3D프린팅 건설기술은 공장에서 모듈형으로 제작해서 실외에서 조립하는 방식으로 누수, 강도 및 단열 등에 취약한 데 비해 연구단에서 개발이 추진되는 신기술은 현장에서 일체형으로 시공하는 차세대 기술로써 해외에서도 막 연구가 시작된 분야이다.
미국, 이탈리아, 네덜란드, 중국 등 해외에서는 3D 프린터를 활용한 건축물 시공기술 분야 연구를 선행하고 있으며 특히 중국은 2014년 3월 상하이에 10채의 주택을 하루 만에 건설하는 실증시범을 선보이는 등 두드러진 행보를 보이고 있다. 또한 중국 정부에서도 관련시장의 확산 및 선도를 위해 규제완화 등 전폭적인 지원을 하고 있다.
3D프린팅 개발과제의 주무부처인 국토부 또한 이러한 환경변화에 대응하고자 KICT가 개발 중인 3D 프린팅 건설기술이 해외의 연구 수준을 조속히 따라잡고 새로운 공법이 시장을 선점, 빠르게 실용화될 수 있도록 관련 법제도 정비 등 다양한 지원책을 강구할 예정이다.
연구단은 공간한계 극복 및 실내외 전천후 시공이 가능한 3D프린팅 시공 장비, 모르타르와 철근 및 대형 비정형부재 시공까지 가능한 새로운 방식의 비정형부재 시공 장비, 온‧습도 변화에 따른 다양한 외기환경에 대응할 수 있는 콘크리트 급속 경화기술 등을 대표 기술로 개발하고 있다.
3D프린터를 이용한 새로운 건축물 시공기술에서는 3차원 도면을 통해 재료를 여러 층의 레이어로 쌓아올리는 적층 방식을 주로 활용한다. 이 방식은 CAD소프트웨어로 디자인할 수만 있다면 어떤 구조의 물체든 생산할 수 있다는 점이 가장 큰 장점이면서 거푸집 설치시간 및 비용 등을 절감하는 효과도 기대할 수 있다.
또한 KICT는 3D프린팅 기술과 병행해 건축상품 설계부터 유통까지 통합 관리할 수 있는 차세대 플랫폼 개발, 3D 프린팅 건축의 설계‧시공‧구조 검토 기술과 함께 해당 기술을 위한 법‧제도 개선안 까지 관련 분야 연구도 함께 진행하게 된다.
2020년까지 130억원이 투입될 예정인 이번 사업에는 1차적으로 콘크리트 수직 골조물 개발 완료를 목표로 연구가 진행되며 개발이 완료되는 2021년 이후에는 기계, 전기, 배관 등의 설비분야의 세부 연구가 진행될 예정이다.
이번 연구에는 한국건설생활환경시험연구원, 한국생산기술연구원, 고려대학교, 서울대학교, 연세대학교, 목양종합건축사사무소, 동양구조안전기술 등 산‧학‧연 16개 기관이 KICT와의 협력연구를 진행할 예정이다.
또한 설계사, 시공사 등을 대상으로 다양한 자문회의 등을 거쳐 당장 실용화가 가능한 건축상품들을 조사하고 연구단이 보유 중인 장비 및 기술 등을 활용해 시장성, 경제성 검토 등으로 조기 실용화할 수 있는 상품들을 발굴할 예정이다.
이태식 KICT 원장은 “연구단에서 개발된 결과물을 활용하면 수직골조 시공시간 60% 단축되고 비정형 건축물 시공시간 단축 및 비정형 디자인 시공의 기술적 한계극복이 가능하다”라며 “핵심 원천기술의 자립화 및 기술 수출을 통해 국가 이미지 제고를 기대한다”라고 밝혔다.
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