| 1차년도 |
본 기획은 1단계(‘16.11~‘21.12) 연구를 통해 개발중인 3D 프린팅 수직골조 시공 기술을 기반으로 규모의 확장, 거주 가능 주택으로의 확장, 도메인 확장, 재료의 확장, 출력방식 확장, 장비의 확장 등을 통해 국내외 환경에 맞는 사용자 맞춤형 3D Printing(향후 3DP) 건설기술 개발 기획을 목적으로 함. 기술별 목표는 다음과 같음- (설계/시공 기술) 기존 시공 프로세스 대비 동등 이상 주택성능 및 품질 확보기술 개발 기획- (재료) 3D 프린팅 콘크리트 복합소재 구조적 성능 및 품질 확보 기술 개발 기획- (장비) 복합노즐이 탑재된 모바일 3D 프린팅 장비 및 현장 재료배합/이송기술 개발 기획- (테스트베드) 사람이 주거 가능한 건축물 테스트베드 구축 기획
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본 기획은 1단계(‘16.11~‘21.12) 연구를 통해 개발중인 3D 프린팅 수직골조 시공 기술을 기반으로 규모의 확장, 거주 가능 주택으로의 확장, 도메인 확장, 재료의 확장, 출력방식 확장, 장비의 확장 등을 통해 국내외 환경에 맞는 사용자 맞춤형 3D Printing(향후 3DP) 건설기술 개발 기획을 목적으로 함. 본 기획은 "3DP 기술 기반 건축 미래가치 선도"를 비전으로 "주거 간으한 30평형 복층 규모 3D 프린팅 주택 시공 기술 확보를 통한 새로운 건설산업 패러다임 선도 및 신시장 창출"을 목표로 함연구내용 및 범위는 다음과 같음- (설계기술) 건축 3D 프린팅 설계지원 기술 고도화 기획 · on-site/off-site 겸용 건축 3D 프린팅 설계지원 기술 개발 기획 · BIM기반 최적 분할 기술(슬라이서,Tool Path 생성) 개발 기획 · on/off Ste 통합 공정 시뮬레이션, 원가 산출, 품셈 개발 기획 · 건설 3D 프린팅 사업화 및 실용화 방안 연구 기획- (시공기술) 건축 3D 프린팅 연계 소형건축물 복합공정 시공 및 관리 기술 개발 기획 · on-site/off-site 겸용 건축 3D 프린팅 시공 및 공정관리 기술 개발 기획 · 수평부재 연계 골조 시공 기술 개발 기획 · 복층 이상의 건축물 출력을 위한 골조 시공 및 관리 기술 개발 기획 · 설비 및 마감공사 연계 3D 프린팅 복합공정 시공 및 관리 기술 개발 기획- (재료기술) 건축 3D 프린팅 전용 구조 및 복합재료 개발 기획 · 구조성능 확보를 위한 건축 3D 프린팅용 구조재 개발 기획 · 주택성능 대응형 3D 프린팅 비구조재 개발 기획 · 실거주형 주택건설을 위한 3D 프린팅 건축부재의 성능인증 시스템 개발 기획- (장비기술) 건축 3D 프린팅 장비 고도화 및 한국형 건설 3D 프린터 개발 기획 · on-site/off-site 겸용 가능한 건축 3D 프린팅 장비 개발 기획 · 다중 이종재료 동시 출력 가능한 가변형 멀티 노즐 구조 설계 및 다중 적층 제어 기술 개발 기획 · 현장 이동/설치가 용이한 3D프린팅 재료 공급장치(Mixing, Pumping) 고도화 및 경량 패키지화 기획- (테스트베드) 3D 프린팅 기반 주택성능이 확보된 복층규모 테스트베드 시공 기획 · 3D 프린팅 건축물 시공성 확보를 위한 규제 해소방안 마련 기획 · 사용자 맞춤형 테스트베드 설계 및 시공계획 수립 기획 · 2회에 걸친 현장 테스트베드 시공 및 성능 검토 기획 · 테스트베드 시공 및 성능 검토 결과에 따른 On/Off-Site 3D프린팅 시공 프로세스, 매뉴얼, 지침 마련 기획
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
- 3D 프린팅 기술 적용 건축물 시공 자동화 핵심 기술 개발을 통해 수요자 맞춤형 비정형 건축물의 구현이 가능할 것으로 판단되며, 3DP 건축부재에 대한 평가기술, 관련 표준 및 인증시스템 개발을 통해 실거주용 주택건설이 가능할 것으로 판단됨.- 건설 설계·시공·재료·장비·프로세스가 융합된 건축 3D 프린팅 기술은 건설자동화 & 정보화를 대표하는 기술로써, 각 요소 시스템을 단일 프레임에서 구현하는 차세대 건설기술 확립 등의 신개념 기술 창출이 가능할 것으로 판단됨.- 실거주가 가능한 비정형 건축물 및 주택성능을 고려한 사용자 맞춤형 건축물 등 건설업의 고부가가치 기술우위 확보가 가능할 것으로 판단됨.- 건설용 3D 프린팅 기술 개발을 통해 구조물을 자동으로 건설하는 기술을 보유함으로써 국내 건설업의 기술력을 한 단계 발전시킬 수 있을 것으로 기대됨.- 3D 프린팅 기술 적용 건축물 시공 자동화 핵심 기술 개발을 통해 수요자 맞춤형 비정형 건축물의 구현이 가능할 것으로 판단되며, 3DP 건축부재에 대한 평가기술, 관련 표준 및 인증시스템 개발을 통해 실거주용 주택건설이 가능할 것으로 판단됨.
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| 사회 경제적 파급효과 |
- 3D적용성에 대한 검증이 완료된 상황이며, 본 연구를 통해 시공자동화를 위한 미확보 요소기술을 확보하며 국제적인 선두그룹의 포지셔닝이 가능함.- 실거주형 주택성능 대응형 3D 프린팅 내외장재 기술개발을 통해 3D 프린팅 주택 뿐만 아니라, 기시공된 주택의 주거환경문제에 직면해 맞춤형으로 해결할 수 있는 긍적적인 사회적 효과를 기대할 수 있음.- 건축 3D 프린팅 기술은 최첨단 융복합 산업의 결정체로서 개발 결과를 활용하여 글로벌시장 선점의 경제적 효과, 미래 기술 보유국 지위 확보, 건설산업의 국제적 위상강화, 관련 핵심 기술의 자립화 및 기술 수출을 통해 국가 이미지 제고에 기여 가능함.- 3D 프린팅 기반 스마트건축물 구현은 차세대의 와해성 기술과 융합되어 신규 산업 창출 기여할 것으로 기대됨.- 3D 프린팅된 건축 부재를 이용하여 기존 건축생산시스템을 대체할 수 있는 자동화, 공장 제작 등 새로운 생산시스템으로의 건설사업 패러다임 전환에 기여할 것으로 판단됨.- 실거주형 주택성능 대응형 3D 프린팅 내외장재 기술개발을 통해 3D 프린팅 주택 뿐만 아니라, 기시공된 주택의 주거환경문제에 직면해 맞춤형으로 해결할 수 있는 긍적적인 사회적 효과를 기대할 수 있음.- On-site 및 Off-site 3D 프린팅 기술 융합을 통해 시설물 공기 단축이 가능하고 설계 및 시공단계에 이르는 프로세스 과정을 단축시켜 비용？시간 절감이 가능하다고 판단됨. - 창의적인 비정형 건축물 생산을 촉진함으로써 도시의 랜드마크 건축물을 부담 없이 건설하여 국가 및 도시 브랜드 제고를 통한 간접적인 경제적 파급효과 창출(시드니 오페라 하우스는 공사비의 7배가 넘는 파급효과 창출)- 건설현장의 특성 상 중량물과 중장비, 고소작업 등의 원인으로 작업자의 안전이 위협받고 있으며, 항상 위험에 노출되어 있어, 본 3D 프린팅 기술 적용시 작업자의 안전 확보가 가능함- 또한 출력 시공 시 단면두께의 축소시공과 불필요한 재료낭비를 막을 수 있어 시공시 재료비 및 공정관리를 통한 시공비용을 절감할 수 있다는 장점이 있음 - 실거주형 주택성능 대응형 3D 프린팅 내외장재 기술개발을 통해 국내외 건설업으로 기술 이전이 가능할 것으로 판단된다. 기시공된 주택의 주거환경문제에 직면해 맞춤형으로 해결할 수 있는 사회적 효과를 기대할 수 있으므로 지속가능한 건설산업 경제구조에 기여할 수 있음.- 형상 설계, 구조 설계, 시공 단계에 이르는 프로세스 과정을 단축시켜 급속시공을 가능케하고 시간과 비용을 절감시킬 수 있을 것으로 기대됨.- 실거주가 가능한 건축물 3D 프린팅 기술개발이 성공하면 침체된 건설경기 활성화, 신 시장 창출 등으로 영역이 대폭적으로 확대될 것으로 판단됨.- 3D프린팅 기반 건설 자동화 기술은 건설 생산성 향상 및 고부가가치 건설시장 구축을 위한 기반 기술로 활용가능 하며 건설 기술 인력의 수급 부족 문제를 자동화를 통해 해결함으로써 품질 안정화 및 생산성 향상에 기여할 수 있음.- 글로벌 시장에서 건출물 대상 3D 프린팅 관련 기술 개발을 통해 원천기술 특허확보 및 관련 첨단 건설 산업 활성화를 통한 국제 경쟁력 확보가 가능하며, 적정·하이브리드·미래기술 대응을 고려하였기에 지속가능한 건설경제구조로의 전환이 가능할 것으로 판단됨.
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| 활용방안 |
- 국토교통연구개발사업을 주관하는 해당 부처인 국토교통부에서 연구개발 필요성, 시급성 및 정책적 지원을 위한 근거 자료로 활용 - 건축 3D 프린팅 기술은 최첨단 융복합 산업의 결정체로서 개발 결과를 활용하여 글로벌시장 선점의 경제적 효과, 미래 기술 보유국 지위 확보, 건설산업의 국제적 위상강화, 관련 핵심 기술의 자립화 및 기술 수출을 통해 국가 이미지 제고에 기여 가능- 실거주가 가능한 비정형 건축물 및 주택성능을 고려한 사용자 맞춤형 건축물 등 건설업의 고부가가치 기술우위 확보가 가능할 것으로 판단- On-site 및 Off-site 3D 프린팅 기술 융합을 통해 시설물 공기 단축이 가능하고 설계 및 시공단계에 이르는 프로세스 과정을 단축시켜 비용？시간 절감 가능 - 3D 프린팅 기술 적용 건축물 시공 자동화 핵심 기술 개발을 통해 수요자 맞춤형 비정형 건축물의 구현이 가능
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