R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201717CTAP-C097481-03 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 미관창출과 열화저감을 위한 콘크리트 면처리 기술개발과 이를 위한 20μm 적층정밀도의 폼라이너 및 외피 제작용 맞춤형 3D프린터 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2015-06-19 ~ 2018-06-18 | |||||
| 연구책임자 | 장중식 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
15명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 225,000,000 원 기업 : 200,000,000 원 계 : 425,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 675,000,000 원 기업 : 600,000,000 원 계 : 1,275,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 국민대학교 산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
토목·건축 구조물을 건설할 때는 다른 재료에 비해 경제적이면서 구조적 기능이 좋은 콘크리트를 주로 사용하고 있다. 그러나 콘크리트는 투박한 외관으로 인해 조형적 미관을 살리기 쉽지 않으며 시간이 지나면서 노화가 진행되어 수명이 단축되고 외관이 흉하게 변한다. 본 과제에서는 이러한 콘크리트 구조물의 두 가지 단점을 첨단기술을 활용하여 획기적으로 보완 개선하고자 한다. 특히 1970년대부터 국가가 급속하게 성장하면서 지금까지 기능성 위주로 건설된 콘크리트 구조물의 미관도 반드시 고려해야 하는 시점이 도래했다. 이러한 시대적 요구에 부응하여 본 과제에서는 예술적 조형으로 디자인되고 3D프린터로 제작한 콘크리트 폼라이너 및 보호외피를 활용하여 콘크리트 구조물의 미관 창출과 동시에 노후 열화를 저감시켜 구조물의 수명을 연장시킬 수 있는 첨단 콘크리트 면처리 실용화기술을 개발한다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 건설기술, 조형디자인 및 3D프린터 제조기술을 융복합하여 입체조형의 대형 치수 부재를 제작할 수 있는 맞춤형 3D프린터를 개발한다. 본 기술의 실용성을 검증하고 조기 산업화를 추진하기 위해 참여기업이 공동연구기관으로 참여하여 과제를 진행한다. 주변경관과 어울릴 수 있는 예술적인 미관의 콘크리트 면은 아름답고 환경친화적인 분위기를 조성할 수 있으므로 국가나 건축주가 본 기술을 적극적으로 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 특히 2013년 개정된 경관법에서는 경관강화가 법제화되어 조형미관 창출의 콘크리트 면 조성에 대한 요구가 급증할 것으로 기대되므로 본 과제는 이러한 국가 정책에도 부응하는 과제이다. 또한 본 과제의 입체조형으로 디자인한 콘크리트 폼라이너 및 보호외피 제품을 3D프린터로 제작하는 기법은 세계적으로도 아직 미개척 분야로서 국내뿐만 아니라 해외에도 당장에 다수의 수요가 예상되는 글로벌 신기술이며 ICT를 활용한 창조경제 기술 개발의 국가시책에도 잘 부응하는 시의 적절한 과제이다. [최종목표] 도시 및 노변의 콘크리트 구조물에 환경 친화적인 미관을 창출하고 열화저감 수단을 겸비하여 콘크리트 구조물의 내구수명을 연장시킬 수 있는 예술적 조형미관의 콘크리트 면처리 기술을 실용화 수준으로 개발하며, 이 용도를 위해 20μm 적층정밀도의 콘크리트 폼라이너 및 보호외피를 제작할 수 있는 맞춤형 3D프린터를 개발한다. 조형디자인 분야는 다양한 입체조형의 유형별 가상현실(VR) 디자인, 지역특성 구현 디자인, 사진형상 입체화 디자인, 거대스케일 처리 기법 개발이 주요 세부 목표이다. 3D프린터 분야는 제품 제작용 재료 선정, 하드웨어 맞춤화 설계 및 제작, 소프트웨어 맞춤화 개발, 펌웨어 개발, 헤드 설계 및 제작이 주요 세부 목표이다. 건설 분야는 폼라이너 및 보호외피의 구조설계 및 해석, 시제품 제작 및 시험시공, 구조안전성, 기능성, 시공성 평가가 주요 세부 목표이다. [연구내용 및 범위] 건설, 조형디자인, 3D프린터, IT분야의 기술을 융복합하여 첨단 콘크리트 면처리 기술을 개발하기 위해 환경친화적인 조형미관 창출을 위한 다양한 디자인 패턴을 개발하고, 콘크리트 면처리용 폼라이너 및 보호외피의 제작에 대한 재료 선정과 구조설계를 수행한다. 아울러 대형부재를 제조할 수 있는 맞춤형 3D프린터를 개발하며, 개발된 3D프린터를 이용하여 예술적인 입체 미관의 콘크리트 폼라이너와 보호외피를 제작하여 실제 콘크리트 벽체에 시험시공하고, 그 기능성, 심미성, 실용성을 종합적으로 검증한다. 조형디자인 분야의 주요 연구내용 및 범위는 콘크리트 구조물의 미관 현황 조사, 콘크리트 구조물의 조형 디자인 사례 분석, 실내 디자인용 입체조형 면처리 기법 개발, 환경 친화적 입체조형 디지털 디자인, 유형 별 VR(가상현실) 디자인 개발, 조형 모델의 초소형 축소와 반복패턴 기법 개발, 지역 및 구역 특성이 현시된 서비스 조형 디자인 개발, 특정목적 구현의 디자인 유형 개발, 사진 효과의 단색 명암 조형 처리기법 개발, 사진형상의 입체화 기법 연구, 구조물의 입체조형 디자인을 위한 디지털 사진 자료의 적용 기법 개발, 디지털 영상의 입체형 부조처리 응용기술 연구, 디자인 적용효과의 시뮬레이션 및 평가, 대상사례의 미관 및 특정목적 증진효과 분석, 원거리 인지 거대 스케일 조형처리 기법 개발, 디자인 모델 고해상 확대 및 모자이크 조합 기법 연구이다. 3D프린터 분야의 주요 연구내용 및 범위는 국내외 3D프린터 연구개발 동향 조사분석, 콘크리트 면처리 제품용 맞춤형 3D프린터의 제작성능목표 설정, 제품 제작용 재료의 조사분석, 콘크리트 면처리 적용 대상 분류, 적용 대상별 활용 재료의 적합도 분석 및 선정, 하드웨어의 맞춤화 설계 및 제작, 대형치수 제작용 펌웨어 및 소프트웨어 개발, 프린터헤드 조합의 설계 및 제작, 프린터헤드 열화상분포도 분석과 헤드 적정성 평가, 3D프린터 헤드의 반복 개선 설계 및 제작, 사진 효과의 입체조형 모델 제작기법 연구, 명암 인식 3D프린팅 기능 개발, 대형치수 제조용으로 개발된 3D프린터의 제작성 및 완성도 평가이다. 건설 분야의 주요 연구내용 및 범위는 폼라이너 및 보호외피의 국내외 현황 조사 및 분석, 최종 3D프린팅 제품의 성능목표 설정, 폼라이너 필러 설계, 폼라이너 및 보호외피의 구조설계 및 해석, 거푸집-탈부착 상세 및 상호 이음구조 상세 설계, 콘크리트-외피 부착구조 상세설계, 설계된 제품의 축소모형 3D프린팅 제작, 시험제작품의 품질 평가 및 개선, 폼라이너 적용을 위한 최적 콘크리트 및 혼화제 선정, 콘크리트 면 하니콤 방지기법 연구, 축소모형 콘크리트 벽체 시험제작, 실물크기 시제품의 3D프린팅 제작, 제작된 시제품의 실내 구조성능 시험, 폼라이너 및 보호외피 적용 실물크기 콘크리트 벽체 시험시공에 대한 종합평가이다. |
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| 색인어 | 한글 | 3D프린터 | 콘크리트 | 미관 | 폼라이너 | 보호외피 |
| 영문 | 3D printer | Concrete | Aesthetic | Form Liner | Protective Skin | |
| 최종보고서 | 1. 표지.pdf 2. 제출문.pdf 3. 보고서 요약서.pdf 4_8. 최종 연구결과 보고서 종합본 3장(1_4파트) 최종수정본2018.09.10.pdf | |||||