탄소 섬유 강화 폴리머를 이용한 콘크리트 3D 프린터

(Meshwork setups for Experiment 1. Credit: CITA and DTI.)​

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(Meshwork setup for Experiment 2. Credit: CITA and DTI.)​

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(SCRIM results of tapered cone in Experiment 1. Released free-standing assembly (right), with details of deposition process and results (left). Credit: CITA and DTI.)​

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(SCRIM results in Experiment 2. a) First deposition attempt; b) second deposition attempt. Credit: CITA and DTI.)​

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 3D 프린터를 이용한 건축은 널리 사용되는 방법은 물론 아니지만, 미래의 건축 방법으로 주목을 받고 있습니다. 많은 연구자와 기업에서 관련 기술을 개발하고 있는데, 전통적인 적층식 ​3-D concrete printing (3DCP) 기술은 수평으로 콘크리트를 출력해서 쌓는 방법으로 소재와 건설 방식의 한계가 분명한 단점을 지니고 있습니다. 따라서 철근 콘크리트 구조물처럼 널리 쓰이는 건축 구조물을 건설하기 어렵습니다.

 덴마크의 CITA (Centre for Information Technology and Architecture (CITA) of the Royal Danish Academy of Fine Arts and at the Danish Technological Institute)의 연구팀은 "Sparse Concrete Reinforcement In Meshworks" (SCRIM)라는 새로운 방식의 콘크리트 3D 프린팅 기술을 개발하고 있습니다. 이 3D 프린팅 기술이 이전과 다른 점은 그물망 같은 형태의 탄소 섬유 강화 폴리머 carbon-fibre-reinforced polymer (CFRP)를 뼈대로 삼어 여기에 콘크리트를 출력한다는 점입니다. 따라서 평면이 아닌 곡면에도 출력이 가능하며 콘크리트를 CFRP로 강화해서 더 튼튼하게 만들 수 있습니다.

 프로토타입의 작동을 보면 6축 로봇팔을 이용해서 그물망 형태의 CFRP에 곡면으로 출력하는 모습을 볼 수 있는데, 철근 콘크리트 같이 튼튼하고 내구성이 좋은 형태의 구조물이 가능할지는 약간 의문입니다. 더구나 CFRP 자체가 철근보다 비쌀 가능성이 높습니다. 따라서 철근 콘크리트 구조물을 대신하기 보다는 복잡한 3차원 구조를 지닌 조형물이나 기타 내력벽이 아닌 구조물 정도가 아닐까 생각합니다.

 철근 콘크리트처럼 내구성이 좋고 튼튼하며 대형 구조물도 건설하기 쉬운 방법이 나오기 전까지는 3D 프린터 기술이 기존의 건축 기술을 완전히 대체하기는 어려울 것입니다. 그래도 분명 기존의 건축 방법을 보완할 수 있는 틈새는 있게 마련이고 3D 프린팅 기술의 적용이 점차 늘어날 기회는 열려 있을 것으로 생각합니다.

 참고

https://m.techxplore.com/news/2018-09-scrim-method-d-concrete.html

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Phil Ayres et al. SCRIM – Sparse Concrete Reinforcement in Meshworks, Robotic Fabrication in Architecture, Art and Design 2018 (2018). DOI: 10.1007/978-3-319-92294-2_16