건설연, 소형건축물 대상 3D 프린팅 건설 기술개발 착수…골조 공기 60% 단축 가능

국내에서는 최초로 3D 프린팅 건설기술 연구를 추진 중인 한국건설기술연구원(KICT)이 오는 2020년까지 3D 프린팅 건설 실용화를 목표로 하고 있다고 14일 밝혔다.

실제 3D 프린팅 건설 실용화가 국내 기술진에 의해 현실화 된다면 3D 프린팅 기술을 응용한 ‘개인용 맞춤형 주택 시대’가 열릴 전망이다.

KICT 3D 프린팅 건설 연구단은 지난해 11월 국토교통부, 국토교통과학기술진흥원과 함께 ‘가로·세로 10ｍ, 높이 3ｍ의 소형건축물 및 비정형부재 대상 3D 프린팅 설계·재료·장비개발기술’ 과제에 착수했다.

KICT의 연구단에서 개발 예정인 3D 프린팅 대표기술 개념도. ⓒ한국건설기술연구원

연구단은 3D 프린팅 건설 원천기술 확보와 기술 실용화를 통한 신 시장 창출과 건설 산업 경쟁력 강화를 목표로 하고 있다. 향후 5년 내에 소형건축물(100㎡) 기준 골조 공기 60% 단축을 위한 장비, 재료, 설계기술을 개발할 예정이다.

KICT 연구단에서는 국내 3D 프린팅 건축기술을 해외 수준으로 빠르게 따라잡기 위해 중국, 네덜란드 등이 보유중인 기존 ‘실내 모듈형 출력방식’을 조속히 국산화할 예정이며, 국외에서도 초기 연구단계인 ‘실외 일체형 출력방식’은 5년 내에 개발을 완료하겠다는 계획이다.

기존의 3D 프린팅 건설기술은 공장에서 모듈형으로 제작해서 실외에서 조립하는 방식으로 누수, 강도, 단열 등에 취약한 데 비해 KICT 연구단에서 국내 최초로 개발이 추진되는 신기술은 현장에서 일체형으로 시공하는 차세대 기술로, 해외에서도 이제 막 연구가 시작된 분야다.

현재 미국, 이탈리아, 네덜란드, 중국 등 해외에서는 3D 프린터를 활용한 건축물 시공기술 분야 연구를 선행하고 있다.

특히 중국의 경우 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.

이 같은 실정을 감안해 3D 프린팅 개발과제의 주무부처인 국토교통부도 KICT가 개발 중인 3D 프린팅 건설기술이 해외의 연구 수준을 따라잡고 새로운 공법이 시장을 선점, 빠르게 실용화될 수 있도록 관련 법제도의 조속한 정비 등 다양한 지원책을 강구할 예정이다.

연구단이 대표기술로 개발하고 있는 분야는 공간한계 극복과 실내외 전천후 시공이 가능한 3D 프린팅 시공 장비, 모르타르와 철근, 대형 비정형부재 시공까지 가능한 새로운 방식의 비정형부재 시공 장비, 온·습도 변화에 따른 다양한 외기(外氣)환경에 대응 가능한 콘크리트 급속 경화기술 등이다.

3D 프린터를 이용한 새로운 건축물 시공기술에서는 3차원 도면을 통해 재료를 여러 층의 레이어로 쌓아올리는 ‘적층’ 방식을 주로 활용하며, 이 방식은 CAD 소프트웨어로 디자인할 수만 있다면 어떤 구조의 물체든 생산할 수 있다는 점이 가장 큰 장점이면서 거푸집 설치시간과 비용 등을 절감하는 효과도 기대할 수 있다는 게 연구단의 설명이다.

또한 KICT는 3D 프린팅 기술과 병행해 건축상품 설계부터 유통까지 통합 관리할 수 있는 차세대 플랫폼을 개발, 3D 프린팅 건축의 설계·시공·구조 검토 기술과 함께 관련 법·제도 개선안까지 도 함께 진행한다.

2020년까지 130억이 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.

연구에는 한국건설생활환경시험연구원, 한국생산기술연구원, 고려대학교, 서울대학교, 연세대학교, 목양종합건축사사무소, 동양구조안전기술 등 산·학·연 16개 기관과의 협력연구를 진행한다.

아울러 설계사, 시공사 등을 대상으로 다양한 자문회의 등을 거쳐 당장 실용화가 가능한 건축상품들을 조사하고 연구단이 보유 중인 장비와 기술 등을 활용, 시장성, 경제성 검토를 통해 조기에 실용화가 가능한 상품들을 우선 발굴할 예정이다.

이태식 KICT 원장은 “연구단에서 개발된 결과물을 활용할 경우 수직골조 시공시간 60%를 단축하고, 비정형 건축물 시공시간 단축, 비정형 디자인 시공의 기술적 한계극복이 가능할 뿐만 아니라 핵심 원천기술의 자립화와 기술 수출을 통해 국가 이미지 제고도 가능할 것”이라고 말했다.

데일리안 이소희 기자

데일리안