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문제 정의
- 1) 기존 건축 분야에 활용되고 있는 3D 프린팅 기술과 비정형 콘크리트 부재 생산의 연구동향을 고찰하고 문제점을 제시한다.
- 3D 프린터를 이용한 비정형 콘크리트 생산프로세스의 타당성을 검증하기 위해 본 연구의 Mock-up을 대상으로 강재 거푸집으로 시공할 시 시공기간과 비용을 산정하여 비교 분석하였다.2) 시공기간은 Mock-up 제작 단계(7단계)를 따르며, 시간단위로 산정하였다.
- 그러나 국내의 비정형 콘크리트 부재 시공기술은 거푸집으로 제작하는 것에 많은 시공기간과 공사비용이 소요된다. 따라서 본 연구에서는 비정형 콘크리트 부재 생산 시 생산기간을 단축하고 비용을 절감할 수 있는 LOM 방식의 3D 프린터를 이용한 비정형 콘크리트 부재 생산 프로세스를 제시하고, Mock-up test를 통해 생산프로세스의 타당성을 검증하였다. 연구결과, 본 생산 프로세스는 기존 강재 거푸집을 이용한 시공기술 대비 약 47.
- 이에 본 연구에서는 3D 프린터를 이용한 비정형 콘크리트 부재 생산기술 개발을 위하여 LOM 방식 3D 프린터를 이용하여 비정형 거푸집의 라이너를 출력하여 콘크리트를 타설하여 비정형 콘크리트 부재를 생산하는 방식을 제시하고자 한다. 또한 본 연구에서 제시한 생산 프로세스를 적용한 Mock-up test를 통해 기존 강재 거푸집을 이용한 비정형 생산기술과 비교하여 기술적인 장점과 현장 적용의 가능성을 확인하고자 한다.
- 본 연구에서는 LOM 방식의 3D 프린터를 이용한 비정형 콘크리트 부재 시공기술의 현장 적용성 및 기술의 타당성을 검증하기 위해 비정형 벤치 Mock-up을 제작하였다. 벤치의 형상은 가운데가 원형으로 비어있는 C자 비정형 원기둥 형상이며, 높이 420mm의 의자부분과 162mm의 높이의 등받이부분으로 구성되어 있다.
- 이에 본 연구에서는 3D 프린터를 이용한 비정형 콘크리트 부재 생산기술 개발을 위하여 LOM 방식 3D 프린터를 이용하여 비정형 거푸집의 라이너를 출력하여 콘크리트를 타설하여 비정형 콘크리트 부재를 생산하는 방식을 제시하고자 한다. 또한 본 연구에서 제시한 생산 프로세스를 적용한 Mock-up test를 통해 기존 강재 거푸집을 이용한 비정형 생산기술과 비교하여 기술적인 장점과 현장 적용의 가능성을 확인하고자 한다.
- 비정형 콘크리트 부재 생산은 비정형 건축공사의 생산성과 품질에 직접적인 영향을 끼치는 핵심적인 기술이지만 기존의 생산은 비정형 부재의 형태에 대응하는 거푸집의 긴 제작기간과 값비싼 장비비 및 재료비 등으로 인해 많은 문제점이 나타나고 있다. 이와 같은 한계점을 극복하기 위해 본 연구에서는 3D 프린터를 활용한 이용하여 비정형 콘크리트 부재 생산 프로세스를 제시하였다. 또한 본 기술의 장점과 현장 적용성을 확인하기 위해 Mock-up test를 실시하였으며, 기존 강재를 이용한 생산 프로세스와 생산기간 및 비용을 비교분석을 수행하였다.
- 또한 비정형 콘크리트 부재 생산은 비정형 거푸집 및 몰드의 재료로 목재, 섬유, 철재, CNC 장비로 가공된 EPS 등을 이용하여 실용화에 노력하고 있으나, 값비싼 비용과 긴 제작시간, 재활용의 어려움 등의 한계점과 거푸집 탈형 후 불가피한 후속공정이 발생하는 문제점을 극복하지 못하고 있다. 이와 같은 한계점을 극복할 수 있도록 본 연구에서는 비정형 부재의 거푸집의 제작 방식을 LOM 방식의 3D 프린팅 기술에 경제적인 EPS 재료를 활용한 생산 프로세스를 제시하였다. 또한 본 연구에서는 EPS 거푸집 표면 정밀 처리기술을 적용하여 비정형 콘크리트 부재 생산성을 향상하는 동시에 부재의 품질 향상에도 기여가 가능할 것으로 판단된다.
제안 방법
- 4단계는 EPS 폼 라이너 및 유로폼을 결합하였다. 12개의 EPS 폼 라이너 모듈을 전체 거푸집 형상에 맞게 결합하고, 결합된 EPS 폼 라이너 외부와 바닥에 유로폼이 설치하였다. 유로폼은 총 15개가 설치되었고, 사이즈 600 mm×1,200mm 유로폼 10개와 사이즈 300mm× 1,200 mm 5개로 설치되었다.
- 2) 시공기간은 Mock-up 제작 단계(7단계)를 따르며, 시간단위로 산정하였다. 비용은 크게 자재비, 장비비로 구분하였다, 자재비는 2017년 종합물가정보를 적용하여 산정하였고, 장비비의 경우 실무자 면담을 통해 최근 3년간 강재거푸집 제작에 사용되는 레이져 컷팅 장비와 같은 강재 가공장비의 임대 및 가공비용을 기준으로 하였다.
- 또한 3D 프린터로 출력하기 위해 CAD 모델의 세그먼트화가 수행되고, CAD 파일을 3D 프린터에 적용하기 위한 G-code 변환을 진행한다. 2단계는 EPS 폼 라이너를 제작하였다. EPS 폼 라이너의 모듈은 총 12개로, 의자부분 9개, 등받이 부분 4개로 구성되었다.
- 3) 기존의 문제점을 해결할 수 있는 대안을 통해 3D 프린터를 이용한 비정형 콘크리트 부재 생산 프로세스를 제시한다.
- EPS 폼 라이너의 모듈은 총 12개로, 의자부분 9개, 등받이 부분 4개로 구성되었다. 3단계는 출력된 EPS 폼 라이너의 표면처리기술을 적용하여 거푸집의 표면 정밀도를 확보하였다. EPS 폼 라이너 표면의 단차를 사포를 사용하여 제거한 후 프라이머 도포, 폴리우레아 도포 순으로 진행하였다.
- 4) Mock-up test를 통해 현장 적용성을 살펴보고, 생산 기간 및 비용을 기존 강재 거푸집을 활용한 비정형 콘크리트 부재 생산과 비교분석한다.
- 이와 같은 EPS 표 Figure 9. Combined EPS and euroform 면처리 물질의 적정성을 판단하기 위해서 간단한 실험을 진행하였다. 실험은 표면처리하지 EPS와 폴리우레아를 도포한 EPS에 시멘트 모르타르를 캐스팅하고, 2일 이후 탈형을 진행하였으며, 실험 결과는 육안검사로 판단하였다.
- 3단계는 출력된 EPS 폼 라이너의 표면처리기술을 적용하여 거푸집의 표면 정밀도를 확보하였다. EPS 폼 라이너 표면의 단차를 사포를 사용하여 제거한 후 프라이머 도포, 폴리우레아 도포 순으로 진행하였다. 4단계는 EPS 폼 라이너 및 유로폼을 결합하였다.
- 각 공정별 소요시간은 1,000m2의 면적 기준으로 변환하여 일단위로 계산하였다(Table 1). 이는 비정형 거푸집의 자재선택에 있어 시공자 및 수요자 목적에 맞게 선택할 수 있는 기초자료로 제공하기 위함이다.
- 마지막 7단계는 견출작업을 하였다. 거푸집 탈형 후 모듈 간에 발생한 미세한 단차를 제거하기 위해 면처리 작업을 수행하였다. 이는 EPS 모듈간의 결합 시 사용된 접착제의 두께로 인해 발생한 단차인 것으로 판단된다.
- 건물 외관에 나타나는 비정형 형태를 EPS 거푸집으로 제작하여 대응하였으며, EPS와 함께 유로폼을 함께 설치하였다. 거푸집간의 단차를 극복하기 위해 Flat tie를 이용, 콘크리트와 부착하는 EPS 표면을 일반 테이프로 코팅하였으며, 거푸집 탈형 후 콘크리트 표면에 프라이머를 도포하고 페인트로 미장작업을 실시하였다(Figure 6).
- 건물 외관에 나타나는 비정형 형태를 EPS 거푸집으로 제작하여 대응하였으며, EPS와 함께 유로폼을 함께 설치하였다. 거푸집간의 단차를 극복하기 위해 Flat tie를 이용, 콘크리트와 부착하는 EPS 표면을 일반 테이프로 코팅하였으며, 거푸집 탈형 후 콘크리트 표면에 프라이머를 도포하고 페인트로 미장작업을 실시하였다(Figure 6).
- 본 연구에서 사용한 거푸집 재료는 가공이 용이하고, 단가가 저렴한 EPS로 선정하였다. 그리고 EPS 거푸집을 기존 CNC 장비가 아닌 LOM 방식의 3D 프린터를 활용하여 제작하였으며, 이 장비는 장비의 크기에 따라 공장 또는 현장 내에서도 거푸집 제작이 가능한 장점이 있다. 또한 EPS 거푸집의 표면 정밀처리기술이 적용되어 거푸집 탈형 후 콘크리트표면을 견출하는 후속작업이 감소하는 특징이 있다.
- 2) 시공기간은 Mock-up 제작 단계(7단계)를 따르며, 시간단위로 산정하였다. 비용은 크게 자재비, 장비비로 구분하였다, 자재비는 2017년 종합물가정보를 적용하여 산정하였고, 장비비의 경우 실무자 면담을 통해 최근 3년간 강재거푸집 제작에 사용되는 레이져 컷팅 장비와 같은 강재 가공장비의 임대 및 가공비용을 기준으로 하였다.
- 비정형 콘크리트 부재 생산 분석은 부재 생산의 생산성을 향상시킬 수 있는 생산 프로세스를 제시하기 위해 국내에 적용되고 있는 기존 생산의 사례기반으로 분석하였으며, 이를 통해 기존의 한계점을 도출하였다. 기존 비정형 콘크리트 건축물에 적용된 생산 분석은 사용된 거푸집의 재료별로 목재, 강재, EPS로 나누었으며 생산 프로세스는 거푸집 설계, 제작, 설치, 철근배근, 콘크리트 타설, 거푸집 탈형, 후속작업 순으로 나타냈다(Figure 1).
- Combined EPS and euroform 면처리 물질의 적정성을 판단하기 위해서 간단한 실험을 진행하였다. 실험은 표면처리하지 EPS와 폴리우레아를 도포한 EPS에 시멘트 모르타르를 캐스팅하고, 2일 이후 탈형을 진행하였으며, 실험 결과는 육안검사로 판단하였다. 그 결과 폴리우레아를 도포한 EPS의 콘크리트 표면 정밀도가 매우 우수하게 나온 것과 탈형 시 용이한 것을 확인할 수 있었다(figure 8).
- 따라서 본 연구에서는 비정형 콘크리트 부재를 시공할 때에는 기존 재래식 공법인 거푸집공사를 적용하는 것이 바람직하다고 판단하였다. 이를 위해 3D 프린팅 방식을 기존 FDM 방식이 아닌 LOM 방식을 활용하여 비정형 형태의 EPS 폼 라이너를 제작하고, 이를 활용한 비정형 콘크리트 부재 생산 프로세스를 제시하였다.
- 이는 강재의 가공이 어려운 점이 있는 것과 가공 후 면처리 등과 같은 후처리의 시간이 오래 걸리기 때문이다. 이와 같은 특징을 상세하게 살펴보기 위해 다음과 같이 목재, 강재, EPS 거푸집을 사용한 사례를 통해 살펴보았다.
- 5단계는 설치된 거푸집에 콘크리트를 타설하였다. 콘크리트는 일반콘크리트 24MPa의 강도 발현이 가능하도록 배합하였으며, 호퍼 및 지게차를 이용하여 타설하였다. 6단계는 콘크리트 양생 후 거푸집을 탈형하였다.
대상 데이터
- 2단계는 EPS 폼 라이너를 제작하였다. EPS 폼 라이너의 모듈은 총 12개로, 의자부분 9개, 등받이 부분 4개로 구성되었다. 3단계는 출력된 EPS 폼 라이너의 표면처리기술을 적용하여 거푸집의 표면 정밀도를 확보하였다.
- EPS를 이용한 비정형 콘크리트 건축물 생산의 사례는 2011년, 신사동에 시공한 폴스미스 플래그쉽 스토어이다(Figure 5).
- 강재를 이용한 비정형 콘크리트 부재 생산의 사례는 용산구 이태원동에 위치한 건축사사무소 사옥이며, 건물의 외관은 다양한 곡면이 교차하고 있는 형태이다(Figure 3).
- 본 연구에서 사용되는 3D 프린터는 기존 로봇기술에서 콘크리트가 출력하는 FDM방식이 아닌 거푸집을 쾌속조형하기 위해 재료를 절삭하고 적층하는 LOM(Laminated Object Manufacturing) 방식을 활용한다. 거푸집의 재료는 형상을 빠르고 용이하게 가공할 수 있는 EPS를 사용하였다. 또한 본 연구에서 비정형 콘크리트 부재 생산에 활용되는 비정형 거푸집은 비정형으로 가공된 EPS 폼 라이너를 기존 유로폼에 부착한 비정형 거푸집 시스템이라고 정의한다.
- 본 연구에서는 LOM 방식의 3D 프린터를 이용한 비정형 콘크리트 부재 시공기술의 현장 적용성 및 기술의 타당성을 검증하기 위해 비정형 벤치 Mock-up을 제작하였다. 벤치의 형상은 가운데가 원형으로 비어있는 C자 비정형 원기둥 형상이며, 높이 420mm의 의자부분과 162mm의 높이의 등받이부분으로 구성되어 있다. 본 연구에서 제작한 비정형 벤치 Mock-up의 개요는 다음과 같다(Table 2).
- 본 연구는 소형 비정형 건축물에 사용되는 비정형 콘크리트 부재를 대상으로 한다. 본 연구에서 사용되는 3D 프린터는 기존 로봇기술에서 콘크리트가 출력하는 FDM방식이 아닌 거푸집을 쾌속조형하기 위해 재료를 절삭하고 적층하는 LOM(Laminated Object Manufacturing) 방식을 활용한다.
- 본 연구에서 개발한 비정형 콘크리트 부재 생산 프로세스는 다음과 같다(figure 7). 본 연구에서 사용한 거푸집 재료는 가공이 용이하고, 단가가 저렴한 EPS로 선정하였다. 그리고 EPS 거푸집을 기존 CNC 장비가 아닌 LOM 방식의 3D 프린터를 활용하여 제작하였으며, 이 장비는 장비의 크기에 따라 공장 또는 현장 내에서도 거푸집 제작이 가능한 장점이 있다.
- 본 장비는 서로 평형한 위, 아래의 X-Y평면에 독립적으로 제어할 수 있는 2개의 End-effector와 이것에 연결된 Hot-wire로 커팅부가 구성되어 있다. 해당 장비의 단위표 면적 인쇄속도는 223.
- 유로폼은 총 15개가 설치되었고, 사이즈 600 mm×1,200mm 유로폼 10개와 사이즈 300mm× 1,200 mm 5개로 설치되었다.
데이터처리
- 이와 같은 한계점을 극복하기 위해 본 연구에서는 3D 프린터를 활용한 이용하여 비정형 콘크리트 부재 생산 프로세스를 제시하였다. 또한 본 기술의 장점과 현장 적용성을 확인하기 위해 Mock-up test를 실시하였으며, 기존 강재를 이용한 생산 프로세스와 생산기간 및 비용을 비교분석을 수행하였다. 그 결과, 기존 대비 거푸집의 제작기간이 크게 감소하고 거푸집 탈형 후 후속작업이 감소하여 작업시간의 단축과 자재비 절감의 효과를 확인할 수 있었다.
이론/모형
- 본 연구는 소형 비정형 건축물에 사용되는 비정형 콘크리트 부재를 대상으로 한다. 본 연구에서 사용되는 3D 프린터는 기존 로봇기술에서 콘크리트가 출력하는 FDM방식이 아닌 거푸집을 쾌속조형하기 위해 재료를 절삭하고 적층하는 LOM(Laminated Object Manufacturing) 방식을 활용한다. 거푸집의 재료는 형상을 빠르고 용이하게 가공할 수 있는 EPS를 사용하였다.
- 중국의 윈선건설사에서 FDM 방식 3D 프린터를 이용한 사무실용 건축물을 시공한 사례 등과 같이 3D 프린터를 활용하여 실제로 건축물을 시공한 사례도 있으나, 최근까지의 사례를 살펴보면 건축물에서 비정형 콘크리트 부재의 정밀도는 재래식 공법에 의해 시공된 부재보다 미흡한 것으로 나타난다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 LOM방식 3D 프린팅 기술을 적용하고자 한다.
성능/효과
- 1) 거푸집 탈형의 순서는 일반 유로폼 탈형의 순차와 유사하다. 유로폼을 탈형 후 EPS 거푸집을 탈형하는데 주의사항은 부재의 가장자리가 예각으로 꺾여 있는 부분의 EPS는 아세톤을 이용하여 EPS를 녹이면서 탈형하는 것이다.
- 실험은 표면처리하지 EPS와 폴리우레아를 도포한 EPS에 시멘트 모르타르를 캐스팅하고, 2일 이후 탈형을 진행하였으며, 실험 결과는 육안검사로 판단하였다. 그 결과 폴리우레아를 도포한 EPS의 콘크리트 표면 정밀도가 매우 우수하게 나온 것과 탈형 시 용이한 것을 확인할 수 있었다(figure 8).
- 그 결과, 거푸집의 제작에 있어 재료별로 제작기간의 차이가 많이 발생하는 것으로 알 수 있으며, 그 중 강재 거푸집의 제작기간이 가장 긴 것으로 나타났다. 이는 강재의 가공이 어려운 점이 있는 것과 가공 후 면처리 등과 같은 후처리의 시간이 오래 걸리기 때문이다.
- 또한 본 기술의 장점과 현장 적용성을 확인하기 위해 Mock-up test를 실시하였으며, 기존 강재를 이용한 생산 프로세스와 생산기간 및 비용을 비교분석을 수행하였다. 그 결과, 기존 대비 거푸집의 제작기간이 크게 감소하고 거푸집 탈형 후 후속작업이 감소하여 작업시간의 단축과 자재비 절감의 효과를 확인할 수 있었다.
- 시공기간을 비교분석한 결과는 다음과 같다(Table 5). 기존 시공기술과 유사하게 소요되는 작업단계는 설계, 거푸집 설치, 콘크리트 타설 단계이며, 거푸집 제작기간에서 많은 차이가 나는 것으로 나타났다. 분석결과, 본 연구에서 제시하는 시공기술이 기존 강재 거푸집을 사용한 시공기술에 비해 약 253시간, 약 10일이 단축되는 것으로 분석되었다.
- 따라서 본 연구에서는 비정형 콘크리트 부재를 시공할 때에는 기존 재래식 공법인 거푸집공사를 적용하는 것이 바람직하다고 판단하였다. 이를 위해 3D 프린팅 방식을 기존 FDM 방식이 아닌 LOM 방식을 활용하여 비정형 형태의 EPS 폼 라이너를 제작하고, 이를 활용한 비정형 콘크리트 부재 생산 프로세스를 제시하였다.
- 비용 산정은 기존과 동일하게 소요되는 콘크리트 및 타설에 필요한 부속자재 등의 자재비와 타설 장비 및 거푸집 운반장비의 장비비는 제외하여 산정하였다. 본 연구에서 개발한 시공기술의 비용은 기존 대비 총 비용이 약 47.8%가 감소한 것으로 나타났다. 이는 장비비에서 약 56.
- 거푸집 탈형 후 견출작업 또는 미장작업을 실시한다. 본 연구에서 제시하는 후속작업은 언급한 EPS 거푸집 표면마감 처리 공정으로 인해 견출작업에서 면갈이 작업이 기존에 비해 단축될 것으로 판단된다. 이로 인해 기존 대비 후속작업에서의 생산성도 확보할 수 있을 것이다.
- 기존 시공기술과 유사하게 소요되는 작업단계는 설계, 거푸집 설치, 콘크리트 타설 단계이며, 거푸집 제작기간에서 많은 차이가 나는 것으로 나타났다. 분석결과, 본 연구에서 제시하는 시공기술이 기존 강재 거푸집을 사용한 시공기술에 비해 약 253시간, 약 10일이 단축되는 것으로 분석되었다. 기존 강재 거푸집 제작기간은 전체기간의 약 67.
- 생산기간과 비용을 분석한 결과, 본 연구에서 제시하는 시공기술은 작업시간 단축 및 비용절감의 효과가 있는 것으로 검증되었다. 이 시공기술을 Mock-up보다 크기가 큰 비정형 건축물 및 콘크리트 부재에 적용한다면 시공기간 단축 및 비용절감의 효과는 상당할 것으로 예상할 수 있다.
- 따라서 본 연구에서는 비정형 콘크리트 부재 생산 시 생산기간을 단축하고 비용을 절감할 수 있는 LOM 방식의 3D 프린터를 이용한 비정형 콘크리트 부재 생산 프로세스를 제시하고, Mock-up test를 통해 생산프로세스의 타당성을 검증하였다. 연구결과, 본 생산 프로세스는 기존 강재 거푸집을 이용한 시공기술 대비 약 47.8% 제작기간 단축 효과와 56.2%의 비용절감 효과가 나타났다. 본 연구의 결과인 3D 프린터를 이용한 비정형 콘크리트 부재 생산 프로세스는 비정형 콘크리트 부재 생산의 생산성 향상을 비롯한 비정형 건축물 시공의 새로운 공법활성화에 기여할 것으로 기대된다.
- 본 연구는 LOM 방식 3D 프린터를 활용하여 폼 라이너를 제작하는 방안을 모색하였으며, 본 장비에 적합한 자재는 폼 라이너의 제작기간이 짧고, 자재비가 저렴하며, 비정형 형태에 잘 대응이 가능한 것이 요구된다. 위와 같이 자재별 비정형 부재 거푸집 생산기술을 살펴 본 결과, 본 연구에서 요구도에 적합한 폼 라이너 자재로 EPS가 가장 적합한 것으로 판단하였으며, EPS를 폼 라이너로 사용하여 진행하였다.
- 8%가 감소한 것으로 나타났다. 이는 장비비에서 약 56.2%가 감소하였으며, 자재비는 3D 프린터를 이용 시공기술에서 사용하는 자재가 기존보다 많으나, 철재 거푸집의 자재비가 EPS에서 보다 월등히 높아 그 차액만큼 비용이 절감되었다.
- 7%를 차지한 것으로 나타났다. 이에 반해 3D 프린터를 이용한 EPS 폼 라이너 제작기간은 전체기간의 약 34.6%를 차지함으로써 거푸집 제작기간에서 절반의 기간을 단축할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 차이는 크지 않지만 거푸집 탈형 및 후속 작업에서의 작업기간의 차이가 나는 것으로 분석되었다.
후속연구
- 2) 기존의 비정형 콘크리트 부재 생산 분석을 비정형 거푸집 재료인 목재, 강재, EPS를 대상으로 시공기간에 관해 분석하고 대표적인 사례를 통해 한계점을 제시한다.
- 본 연구는 3D 프린터를 이용한 비정형 콘크리트 부재 생산의 초기단계로, 추후 EPS 거푸집의 이송, 절삭, 적층이 완전자동화 가능한 장비개발 및 검증을 진행할 예정이다. 그리고 본 연구에서 개발 생산 프로세스를 비정형 건축물 시공 또는 콘크리트 부재 생산에 적용하였을 시 작업의 분류를 보다 세분화한 생산프로세스 분석이 필요하며, 비용 분석은 노무비를 포함하여 생산성에 관한 연구도 추가적으로 필요하다. 또한 최종적으로 비정형 콘크리트 생산의 최적화된 프로세스를 개발하고, 다양한 비정형 콘크리트 부재제작에 현장적용을 실시하여 시공기간과 비용 등의 실제 데이터를 근거한 분석이 추가적으로 요구된다.
- 본 연구의 결과는 Mock-up에 의한 값으로 비정형 콘크리트 건축물 또는 부재에 적용할 경우 전반적인 공사기간의 단축과 공사비 절감의 효과는 볼 수 있을 것으로 기대된다. 또한 곡면이 심한 다양한 형태의 비정형 부재도 품질하자 없이 생산될 것으로 사료된다.
- 이와 같은 한계점을 극복할 수 있도록 본 연구에서는 비정형 부재의 거푸집의 제작 방식을 LOM 방식의 3D 프린팅 기술에 경제적인 EPS 재료를 활용한 생산 프로세스를 제시하였다. 또한 본 연구에서는 EPS 거푸집 표면 정밀 처리기술을 적용하여 비정형 콘크리트 부재 생산성을 향상하는 동시에 부재의 품질 향상에도 기여가 가능할 것으로 판단된다.
- 그리고 본 연구에서 개발 생산 프로세스를 비정형 건축물 시공 또는 콘크리트 부재 생산에 적용하였을 시 작업의 분류를 보다 세분화한 생산프로세스 분석이 필요하며, 비용 분석은 노무비를 포함하여 생산성에 관한 연구도 추가적으로 필요하다. 또한 최종적으로 비정형 콘크리트 생산의 최적화된 프로세스를 개발하고, 다양한 비정형 콘크리트 부재제작에 현장적용을 실시하여 시공기간과 비용 등의 실제 데이터를 근거한 분석이 추가적으로 요구된다.
- 본 연구는 3D 프린터를 이용한 비정형 콘크리트 부재 생산의 초기단계로, 추후 EPS 거푸집의 이송, 절삭, 적층이 완전자동화 가능한 장비개발 및 검증을 진행할 예정이다. 그리고 본 연구에서 개발 생산 프로세스를 비정형 건축물 시공 또는 콘크리트 부재 생산에 적용하였을 시 작업의 분류를 보다 세분화한 생산프로세스 분석이 필요하며, 비용 분석은 노무비를 포함하여 생산성에 관한 연구도 추가적으로 필요하다.
- 본 연구는 LOM 방식 3D 프린터를 활용하여 폼 라이너를 제작하는 방안을 모색하였으며, 본 장비에 적합한 자재는 폼 라이너의 제작기간이 짧고, 자재비가 저렴하며, 비정형 형태에 잘 대응이 가능한 것이 요구된다. 위와 같이 자재별 비정형 부재 거푸집 생산기술을 살펴 본 결과, 본 연구에서 요구도에 적합한 폼 라이너 자재로 EPS가 가장 적합한 것으로 판단하였으며, EPS를 폼 라이너로 사용하여 진행하였다.
- 본 연구의 결과는 Mock-up에 의한 값으로 비정형 콘크리트 건축물 또는 부재에 적용할 경우 전반적인 공사기간의 단축과 공사비 절감의 효과는 볼 수 있을 것으로 기대된다. 또한 곡면이 심한 다양한 형태의 비정형 부재도 품질하자 없이 생산될 것으로 사료된다.
- 2%의 비용절감 효과가 나타났다. 본 연구의 결과인 3D 프린터를 이용한 비정형 콘크리트 부재 생산 프로세스는 비정형 콘크리트 부재 생산의 생산성 향상을 비롯한 비정형 건축물 시공의 새로운 공법활성화에 기여할 것으로 기대된다.
- 본 연구진에서는 해당 3D 프린터를 지속적으로 개발하고 있으며, 향후 EPS 판넬 이송, 절삭, 적층이 자동으로 가능한 자동형 3D 프린터를 개발할 계획이다.
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