초록 ▼

연구개발 목표
ㅇ 본 연구개발의 목적은 황토기반의 전통 소재를 부가가치가 높은 3차원 프린팅 소재로 발전시키기 위해, 친환경과 고강도의 특성을 갖는 스마트 3D 프린팅 소재 및 공정을 개발하는 것임.
ㅇ 흙(황토, 백토)기반의 소재의 복합체 물성에 기초한 3D 프린팅 소재 개발은 소재적 설계를 이용한 방법과 공정을 이용한 두 가지 방법으로 진행할 것임.
ㅇ 소재/공정 설계를 통한 황토기반 3D 건축소재 개발은 재료물성과 경화와 연관된 최적화가 핵심으로 시뮬레이션을 접목한 설계를 통해 구현 및 검증 될 것임.
ㅇ

연구개발 목표
ㅇ 본 연구개발의 목적은 황토기반의 전통 소재를 부가가치가 높은 3차원 프린팅 소재로 발전시키기 위해, 친환경과 고강도의 특성을 갖는 스마트 3D 프린팅 소재 및 공정을 개발하는 것임.
ㅇ 흙(황토, 백토)기반의 소재의 복합체 물성에 기초한 3D 프린팅 소재 개발은 소재적 설계를 이용한 방법과 공정을 이용한 두 가지 방법으로 진행할 것임.
ㅇ 소재/공정 설계를 통한 황토기반 3D 건축소재 개발은 재료물성과 경화와 연관된 최적화가 핵심으로 시뮬레이션을 접목한 설계를 통해 구현 및 검증 될 것임.
ㅇ 전통천연소재 기반 기초 데이터 베이스 구축 및 열/기계적/광학적 물성치 확보 방향 구축

연구개발 내용
■ 황토기반 3D 프린팅 소재/공정 기술 및 소재 원천 특허 확보
◦ 흙기반 3D 프린팅 소재/공정 개발을 위한 Matrix 소재와 첨가물의 기본 물성 체계 개발
◦ 황토기반 복합체를 무기소재 결합재의 측면에서 33그룹으로 나뉘어 압축 강도의 관점에서 조사한 후, 황토/생석회 복합체와 황토/Bone Cement 복합체를 핵심 후보군으로 선정 후 공정 적용성 평가를 통해 황토/생석회 시스템 중심으로 연구 개발 수행.
◦ 황토기반 3D 프린팅 출력물과 황토기반 소재에 Fiber를 추가한 3D 프린팅 출력물이 각각 표준형과 섬유복합형에서 8.34MPa과 9.98MPa로 목표치 8MPa를 웃도는 우수한 결과 확보.
◦ 쾌속 공정 개발으로 고온 습식 공정을 개발 및 적용함. 차세대 쾌속 경화 공정으로 980nm 파장의 적외선 광조사 기술 개발 수행
◦ 백토기반 중심으로 칼라화 3D 프린팅 조성물 개발 (4종 안료 (적색, 황색 녹색, 청색, & 흑색)을 첨가하여 기본 색상 4가지 혼합 색상 조합 6가지 10종)
◦천연/자연소재 기반 3D 프린팅을 위한 조성물(표준형, 안료첨가형, 균열 치유형, 섬유 강화형)과 불량 평가 (균열평가) 방법 등 특허를 6건 출원하였으며 이중 3건의 특허 등록이 완료됨.
■ 흙기반 3D 프린팅 핵심 공정 및 시스템 개발
◦ 구조용 3D 프린팅(3mm직경)을 위한 Nozzle 설계 최적화 및 검증
◦최적화된 3D 프린팅 고점도 조성물 토출 환경과 Motorized Pressure를 이용한 흙기반 3D 프린팅 시스템 개발
◦ 천연/자연 소재인 황토를 연구 과제 수행을 통해 제작된 흙기반 전용 3D 프린팅 시스템으로 2cm(가로)*2cm(세로)*2cm(높이)의 육면체와 1.5cm(가로)*1.5cm(세로)*24.5cm(길이)의 출력물을 구현함.
■ 흙기반 쾌속 경화용 3D 프린팅 연구 체계화를 위한 데이터 베이스 및 기계학습 방법 개발
◦ XRF를 이용한 조성분석, XRD를 이용한 상분석, FESEM를 이용한 형상분석, 및 PSA를 이용한 분말의 입도 분석 등의 물리/화학적 물성의 데이터 베이스를 구축함,
◦ 효율적인 3D 프린팅 개발 소재/공정을 위한 신규 연구 접근 방법 창출
- 웹페이지를 이용한 데이터 베이스 관리 및 공유
- Network Science를 적용한 균열 네트워크 분석 (Crack-Based Network)
- Neural Network 기반의 기계학습을 이용한 3D 프린팅 결과물의 균열 탐지 방법 개발

활용계획 및 기대효과
(응용분야 및 활용범위 포함)
ㅇ 전통천연의 인간친화적 소재를 3D 프린팅이 가능한 소재로 활용함으로써 첨단 3D 프린팅 기술에서 요구되는 소재 및 공정 기술을 개발하며 3D 프린팅 분야에서의 시장성이 가장 높은 미래, 친환경 소재분야의 원천 기술을 획득할 수 있음
ㅇ 고내구성의 소재를 개발하여 3D 프린팅 하면 이를 지진, 쓰나미 등의 환경재해 우려에 대비한 특수기능성 구조로 구현 가능하며 관련 비용 절약 효과가 기대됨
ㅇ 고부가가치형 한옥구조물 혹은 인테리어 소재/부품으로의 확장을 통한 신성장 창출효과

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발 목표 및 평가항목별 성과 ... 6
• 1-1. 연구개발 목표 ... 6
• 1-2. 평가항목별 성과 ... 7
• 1-3. 목표 미달 시 원인 분석 ... 9
• 1-4. (해당 시) 연구개발 목표 및 주요내용 변경사항 ... 9
• 1-5. 선정/단계/연차점검의견 ... 10
• 2. 추진내용 및 연구개발결과 ... 11
• 2-1. 추진내용 및 연구개발결과 (아래 내용, 세부, 위탁 작성) ... 11
• 2-2. 추진 일정 실적 ... 43
• 2-3. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여정도 ... 45
• 2-4. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 46
• 2-5. 계획하지 않은 성과 및 관련 분야 기여사항 ... 49
• 3. 당초 연구계획 대비 주요 변경사항 ... 49
• 끝페이지 ... 50