• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.702-708
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• 2018

3D 프린팅 기술은 기존 산업계의 생산 패러다임을 변화할 수 있는 4차 산업혁명의 주요기술로 큰 관심을 받고 있다. 건설분야의 특성으로 인해 3D 프린팅의 기술 도입이 타 산업분야에 비해 느리지만, 향후 생산인구의 감소와 생산성 및 안전도 향상 등을 위해 3D 프린팅을 활용한 건설 자동화가 필요하다. 본 연구에서는 3D 프린팅을 건설에 도입하기 위한 사전준비로서 건설 3D 프린팅 공종분류체계와 기존 표준품셈체계와의 연계방안을 제시 한다. 이를 위해 건설 및 3D 프린팅 관련 전문가 자문을 바탕으로 기존 건설 3D 프린팅 기술을 바탕으로 가상의 시나리오를 작성하였다. 시나리오에 따라 3D 프린팅 공사 수행에 필요한 16개의 공종을 도출하였다. 기존 공종분류체계와 표준품셈을 분석하고 도출된 3D 프린팅 공종을 연계하였다. 기존 분류체계와 동일한 3D 프린팅 공종도 있었으며 기존에 존재하지 않는 공종은 유사한 분류체계 하위에 추가하는 등 4가지 타입으로 구분하였다. 본 연구의 결과는 향후 3D 프린팅 공사관리 및 원가산정에 도움이 될 수 있을 것으로 기대된다. 향후 3D 프린팅 공사 수행을 통해 실질적인 품셈 산출이 필요하다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제24권11호
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• pp.11-17
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• 2023

최근 건설 3D 프린팅 분야의 연구는 주로 장비와 재료에 집중되고 있다. 건설 분야에서 3D 프린팅 기술은 무인시공 등 경제적인 이점으로 인해 빠르게 성장하고 있지만 건축물의 안전을 확보하기 위한 3D 프린팅 건축물의 화재 성능에 대한 연구는 상대적으로 부족한 상황이다. 본 연구는 간이 내화시험에 의한 3D프린팅 벽체의 내화 성능을 평가하고 화재에 노출된 3D 프린팅 벽체의 차열성 및 차염성에 대하여 검토하였다. 이 연구 결과는 건설 산업에서 3D 프린팅 기술의 안전성과 신뢰성을 향상하는데 기여할 수 있을 뿐만 아니라, 건축 구조물의 화재 안전 기준을 향상하고 미래 건설 프로젝트에서 3D 프린팅 기술의 활용을 확대할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권1호
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• pp.41-49
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• 2021

3D 프린팅 시공기술은 주로 거푸집 없이 시멘트계 재료를 적층하여 생산하는 방식을 활용한다. 3D 프린팅 시멘트계 재료는 굳지 않은 상태에서 이송성, 토출성, 적층성 관련 성능이 요구되기 때문에 기존 시공방식에서 사용되던 재료 물성에 대한 추가적인 고려가 필요하다. 이 연구의 목적은 국내외의 3D 프린팅 시멘트계 재료의 유변학적 특성에 대한 기존 연구 사례들을 비교 분석하여 3D 프린팅 시멘트계 재료의 요구 성능과 유변학적 물성과의 연관성을 조사하는 것이다. 3D 프린팅 시멘트계 재료의 점성, 항복응력, 틱소트로피에 대한 실험을 진행했던 이전 연구 사례들의 장비, 실험 및 평가 방식, 사용한 혼화제 특징을 기준으로 분류하여 조사하였다. 본 연구에서는 3D 프린팅 재료의 요구 성능을 정성적으로 유변학적 물성과의 연관성을 나타내었다. 이 연구의 결과로부터 점성은 주로 이송성과 관련이 있고 시간에 따른 항복응력의 변화, 틱소트로피는 3D 프린팅 시멘트계 재료의 적층 성능과 밀접한 관련이 있음을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.200-207
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• 2017

3D 프린팅은 기존 산업에 큰 변화를 일으키고 있으며 건설 분야에도 적용되기 시작하고 있다. 3D 프린팅 건설은 기존 공사 기법과는 차이가 있으므로 새로운 공사 프로세스 개발이 필요하다. 특히 정확한 공사기간 산정은 프로젝트의 성공적인 수행과 직결되어 있으므로 3D 프린팅 건설에 대한 공사기간 산정 기법 개발이 필요하다. 본 연구에서는 향후 3D 프린팅이 건설에 도입되는 것을 대비하기 위해 3D 프린팅 건설 프로세스 및 공사기간 산정 방식을 도출한다. 연구의 대상은 콘크리트 타설이 가능한 3D 프린팅 장비로 가정하였으며, 골조공사로 한정 한다. 도출된 프로세스 별로 유사한 건축 표준 품셈을 참고하여 3D 프린팅 공사기간을 산정한다. 개발된 공사 기간 산정 방식은 가상의 테스트 모델에 적용되었다. 테스트 모델 적용 결과 기존 공사 기법 대비 약 절반 가량 공사 기간이 단축되는 것을 알 수 있다. 본 연구에서 개발된 공사기간 산정 방식은 향후 3D 프린팅 건설에 적용되어 사업 계획 수립에 도움이 될 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권11호
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• pp.53-61
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• 2017

최근 웹 기반의 3D 프린팅 관련 서비스 플랫폼들이 증가하고 있으며, 소비자들은 이러한 서비스 플랫폼을 이용하여 3D 데이터를 수집하고 제작을 의뢰하며 유통 서비스를 통해 상품을 받아 볼 수 있게 되었다. 이러한 3D 프린팅 기술의 적용이 근래에는 건설 분야로까지 확장되어 기술이 발전하고 있으나 이와 관련된 서비스 플랫폼의 가이드라인 및 운영 사례는 국내외 모두 찾아볼 수 없다. 따라서 본 연구에서는 기존 타 산업분야에서 활발하게 사용되는 10개의 웹 기반 3D 프린팅 서비스 플랫폼의 기능을 조사 분석하여 건설 분야 3D 프린팅 서비스 플랫폼 구축을 위한 가이드라인으로 활용하였다. 또한 플랫폼의 구동시나리오 작성을 통해 건설 3D 프린팅 서비스 통합 플랫폼이 갖추어야 할 설계, 시공, 유통 서비스의 모습을 제시하였다. 3D 프린팅 기술의 발전에 따라 설계, 시공, 유통 등의 전반적인 건축 시장의 패러다임이 변화할 것이며, 이러한 변화에 대비하고 향후 디지털 건축 시장의 개척을 위해서는 본 연구에서 제시한 건설 3D 프린팅 서비스 플랫폼의 역할이 클 것으로 기대한다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.106-112
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• 2022

적층제조(AM, 3D프린팅) 기술은 건설업계에서 다양한 효과로 주목받고 있다. 특히 시공자동화, 자원관리, 시공기간 정밀도 향상, 작업자 안전 등의 문제점을 해소하는 능력을 기대하고 있다. 하지만, 적층 시공 과정은 축적된 데이터가 많은 기존 시공기술과 달리 성숙하지 못한 절차 및 시공방법으로 인해 시행착오와 예측이 어려운 사고를 유발한다. 본 연구에서는 현장 시공형 건설 AM 프로세스를 설계하고 실증을 위한 실험이 진행된다. 또한, 정성적인 실험결과의 원인 분석이 진행되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권2호
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• pp.345-349
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• 2019

미국항공우주국은 인류의 타 행성 거주 가능성에 대해 지속적으로 관심을 가지고 관련 연구들을 진행해오고 있다. 이에 대한 관심을 고무시키기 위해 다양한 국제 대회를 추진하여 관련 아이디어를 공유하고 정보를 모으는데 기여하고 있다. NASA Centennial Challenge Program 중 한 가지인 "3D-Printed Habitat Challenge"는 2015년과 2017에 1차, 2차 대회를 진행한 바 있으며, 현재 3차 대회를 진행 중에 있다. 본 연구진은 지난 2차 대회 참가 경험과 해외 협력을 통해 3차 대회를 진행하고 있으며 대회 참가 및 건설 자동화 시공을 위하여 건설용 3D-Printer에 적용 가능한 사출 모듈을 개발하였다. 3D 프린팅 사출 모듈과 한국에서 최초로 개발된 달 복제토 KOHLS-1, 플라스틱 폴리머를 재료로 적층식 공시체를 제작하였다. 또한 3D 프린팅을 활용한 건설 기술의 핵심인 사출 모듈을 최적화하는 과정에서 ${\varnothing}150{\times}300mm^3$ 부피의 원기둥 공시체와 $200{\times}100{\times}650mm^3$ 부피의 보 공시체의 압축강도 및 휨 강도 시험을 진행하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.227-233
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• 2022

3D 프린팅은 다수의 레이어(layer)를 적층하여 물체를 제작하는 기법으로, 복잡한 형상을 가지는 물체를 비교적 쉽게 제작할 수 있다. 이를 건설 산업에 접목한 3D 콘크리트 프린팅(3D concrete printing)은 콘크리트 타설 시 거푸집을 사용하지 않으며, 비교적 적은 작업량과 인력이 요구되므로 경제적인 시공이 가능하나, 출력된 3D 프린팅 콘크리트는 일반 콘크리트 대비 다소 낮은 강도가 예상된다. 따라서, 본 연구에서는 3D 프린팅 콘크리트 시편의 물성을 분석하였다. 3D 프린팅 콘크리트 시편 출력을 위해 Ultimaker Cura 소프트웨어로 형상 및 출력 경로를 설계하고, 이를 바탕으로 3D 프린터를 제어하는 G-code를 생성하였다. 연구에서 사용된 3D 프린터의 출력 성능과 콘크리트의 적층성, 유동성 등을 고려하여 최적의 배합비를 선정하였고, 시편 출력에 활용하였다. 시편 출력 시 동일한 치수를 가지는 몰드 시편을 함께 제작하여 비교·분석에 사용하였다. 각 시편의 물성은 휨강도 시험과 압축강도 시험을 통해 각각의 강도를 측정하였고, 비교·분석하여 3D 프린팅 콘크리트 시편의 물성을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권6호
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• pp.407-414
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• 2023

본 논문에서는 다양한 분야에 적용할 수 있는 자동화 동시 인상 시스템을 3D 콘크리트 프린팅에 적용하여 동시 인상이 가능한 3D 콘크리트 프린팅 시스템으로 개발하였다. 개발된 시스템은 3D 콘크리트 프린팅 작업 중 측정되는 인상량을 피어슨 상관계수를 통해 분석하고, 유압시스템을 사분위수 기법으로 실시간 모니터링하여 안전하고 정밀한 인상이 가능하다. 이를 활용하면 3D 콘크리트 프린팅 구조물의 출력 품질을 확보함과 동시에 3D 콘크리트 프린팅의 규모보다 큰 구조물을 출력할 수 있다. 시스템의 성능을 평가하기 위해 기존의 3D 콘크리트 프린팅과 동시 인상이 가능한 3D 콘크리트 프린팅을 각각 이용하여 시편을 출력하였다. 출력된 시편은 3D 스캐너를 활용하여 측정하였다. 스캔한 시편의 층별 직경과 시편의 교차각을 측정하였으며, 분석을 통해 동시 인상이 가능한 3D 콘크리트 프린팅의 성능을 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권2호
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• pp.181-189
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• 2021

건설현장에서 가상현실 BIM객체의 활용성을 높이기 위해서는 실제 이미지와의 이질감을 해소시켜야 하며, 공정관리 분야 적용시에는 가상현실 공정모습과 실제 공정모습간의 괴리감을 감소시킬 필요가 있다. 연구에서는 이러한 부분을 해소하기 위해 AR (Augmented Reality)과 3D 프린팅 기술이 연계된 4D 모델기반 공정관리 시제품을 구성하여 두 기술이 연동된 4D모델의 활용 가능성을 검토한다. 입체적인 3D 출력물과 AR객체를 접목하여 시공 공정 시뮬레이션을 구현하면 단순한 가상현실기반 4D 모델과 비교시 실체적 이미지기반의 정보로 보다 직관적인 공정 정보를 제공할 수 있다. 이를 위해 연구에서는 3D 프린팅 출력물에 마커를 이용하여 후속공정이 4D 모델로 시뮬레이션되는 AR구현 체계의 방법론 및 시스템 구성의 적정성을 검토한다.