• 대한토목학회논문집
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• 제40권3호
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• pp.337-343
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• 2020

행성 유인 탐사를 위한 NASA Centennial Challenge Program(이하 CCP)의 "3D-Printed Habitat Challenge : Phase 3"에서 건축물 출력이 지난 5월에 진행되었으며 2팀이 수상하였다. 본 연구진은 NASA CCP에서 제시한 조건에 맞추어 1/3 크기의 거주지(지름 3 m, 높이 2 m) 제작하였다. 본 연구의 목적은 달 복제토와 다양한 결합재를 배합하여 펠릿 형태의 3D 프린팅 건설 재료를 제작 및 이용하여 출력함에 따라 건설용 3D 프린터 결합재의 적합성을 선정하고 NASA 경연대회에서 제시 한 구조물을 제작하는 것이다. 노즐의 이동속도, 사출 속도 및 공급온도를 고정하고 재료 차원에서 최적화를 위해 연구를 진행하였으며 결합재의 비율 증가에 따른 재료의 한계점을 해결하기 위하여 공법의 변화를 주어 대회에서 요구하였던 조건에 맞추어 거주지 건설을 위한 연구를 진행 중이다.

• 감성과학
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• 제20권1호
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• pp.3-16
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• 2017

삼차원(3D) 프린터의 개발과 보급에 따라 현대의 소비자들은 자신이 원하는 제품을 집에서 3D프린팅 할 수 있는 시대에 살고 있다. 3D프린팅을 통해 소비자 맞춤형 제작이 활성화되기 위해서는 3D프린터와 호환되는 디지털 설계도를 소비자 스스로 제작할 수 있어야 한다. 또한 최적의 프린팅 재질과 온도를 설정할 수 있어야 하고 3D프린터의 유지보수에 비용을 감당해야 한다. 더하여 혹시 있을지 모르는 디자인에 대한 지식재산권 문제에 대응할 수 있어야 한다. 그러나 실상 소비자가 이러한 문제들에 대응하기는 어렵기 때문에 소비자가 원하는 방향으로 3D프린팅을 대행해 줄 수 있는 서비스가 개발될 필요가 있다. 이런 동기에서 출발한 본 연구는 소비자가 원하는 3D프린팅 서비스 방식이 무엇인지에 통찰을 얻기 위해 세계적인 온라인 3D프린팅 제품판매 업체인 Shapeways (www.shapeways.com)에 대한 사용자 경험을 다양한 측면에서 탐색하였다. 그 결과 Shapeways의 사용성, 검색과정, 가격 적절성, 재방문의도, 디자인의 다양성, 디자인 만족도에 대한 양적 평가에서 전반적으로 낮은 평가를 받았다. 또한 다양한 언어지원, 제품 제작과정 공개 및 온-오프라인 사이트 동시운영, 디자이너 중심의 소비자 맞춤형 제작 서비스, 배송 안전성과 제품 내구성에 대한 확신을 줄 수 있는 서비스, 표면의 마감처리 서비스가 필요하다는 건설적인 의견을 통해 소비자 맞춤형 3D프린팅 서비스에 대한 통찰을 획득하였다. 본 연구가 3D프린팅 서비스 플랫폼 개발뿐 아니라, 관련된 산업 및 연구에도 폭넓은 시사점을 줄 것으로 기대한다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.95-102
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• 2020

3D 프린팅 기술은 4차 산업 혁명의 도래와 함께 다양한 산업 분야에서 주목받고 있다. 특히 정밀한 부품을 제작하는 기계, 항공 등의 산업에서 그 활용 사례가 증가하고 있으며 건축 산업 역시 3D 프린팅 기술을 활용한 사례가 늘어나고 있는 추세이다. 현재 다양한 3D 프린팅용 소재가 개발 및 활용되고 잇지만, 3D 프린팅 제조는 사출 및 성형과 같은 기존 제조 방법과 비교하였을 때 제품의 기계적 특성이 달라질 가능성이 있다는 문제점이 있다. 본 논문은 3D 프린팅용 플라스틱 소재 중 널리 활용되고 있는 PA12 소재의 제품 제작 시 출력 방향이 제품의 기계적 특성에 미치는 영향을 검증하고 소재에 대한 이해를 확장시켜 건축 부자재 및 구조재로서의 활용 등의 실무적인 활용에 대한 기초 자료를 제공한다. 실험은 출력 방향의 영향을 확인하기 위해 0°, 30°, 45°, 60°, 90° 방향의 제품을 출력하였으며 인장 강도 실험을 통하여 인장 강도, 항복 강도, 연신율을 비교하였다. 실험 결과, 0° 방향으로 출력한 제품이 전반적으로 가장 낮은 강도와 연신율을 보였으며 45° 방향으로 출력한 제품이 가장 높은 수치를 보였다. 또한 전반적으로 0°부터 45° 사이에서는 인장강도와 항복 강도가 상승하였으며, 45°부터 90° 에서는 다소 감소하는 경향을 보였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.365-372
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• 2018

건축물에서의 3D 프린팅은 구조재 및 비구조재로의 적용으로 구분되며, 비구조재는 내 외장 패널이나 조형물로의 적용 등이 주를 이룬다. 연속적으로 적층하여 제조하는 3D 프린팅 방식은 시멘트 모르타르의 경화속도나 특성을 개질하며 이를 위한 재료의 혼입과 경화속도나 시공성, 접착성의 개선을 위한 시멘트 혼화용 폴리머의 사용이 필수적이다. 본 연구는 적층방식 3D 프린팅 적용을 위해 시멘트, 플라이애시, EVA 및 EVCL 분말수지의 혼입률을 달리하여 고온에서의 특성을 검토하였고 혼입에 따른 유효성 여부를 확인하였다. 실험결과, EVA 및 EVCL 분말수지에 혼입에 따라 시멘트 모르타르는 연행된 공기에 의해 특성이 개질되었고 EVA보다는 EVCL을 혼입한 시험체가 고온에서 유리하였다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.113-117
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• 2022

적층제조(AM, 일명 3D프린팅)기술은 디자인 자유도가 높고 디지털화된 기술의 특성으로 품질데이터의 예측·관리가 용이한 형태로 존재한다. 이러한 이점으로 AM기술은 다양한 산업에 적용되고 있다. 특히 건축물과 기반시설을 AM기술로 제조하는 방법이 건설 산업에 제안되고 있다. 다만, 다소 부족한 기술의 역사와 품질 및 시공 관리방법의 미비, 제조상품의 인증과 같은 문제로 인해 기술사용이 제한되고 있다. 따라서 간접적인 형태로 AM기술을 활용하여 건축 상품제조를 구현하고 있다. 특히, 거푸집을 적층 제조하고 건축 소재를 투입하여 상품으로 구현하는 방법이 확인되고 있다. 본 연구에서는 대형크기의 거푸집을 적층제조하고 건축 상품을 구현하기 위해 하이브리드 압출적층제조를 활용한다. 또한, 적층제조과정에서 생산성과 경제성을 예측할 수 있는 인자를 확인한다. 결과적으로, 건축물의 구현결과와 생산 비용과 시간을 줄이기 위한 형상설계 최적화 방법을 제안한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.37-43
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• 2019

3D 프린팅 콘크리트는 거푸집 없이 시공이 가능하기 때문에 비정형 구조물 건설이 용이하고, 연속시공에 따른 공사시간 단축 및 공사현장 인력 감소로 인한 인건비 절감이 가능하다는 장점이 있지만, 외부에 노출된 상태로 시공을 하기 때문에 콘크리트 내외부의 수분 손실에 의한 수축균열이 발생확률이 크다는 문제점이 있어 3D 프린팅 콘크리트의 내구성 향상을 위해서는 3D 프린팅 콘크리트의 수축저감 방안이 필수적으로 요구된다. 이에 본 연구에서는 글리콜계 및 알콜계 수축저감제 샘플 7종을 제조하여 그 성능을 평가하였고, 우수한 성능을 보인 수축저감제 샘플을 선별하여 이를 적용한 3D 프린팅 콘크리트의 기초적 특성을 확인하였다. 그 결과 수축저감제 사용 시 기존의 3D 프린팅 콘크리트 대비 압축강도가 10% 이상 증진되었고, 수축량은 36% 이상 감소되었다. 3D 프린팅 콘크리트용 수축저감제의 적용으로 압축강도 증진 및 건조수축량 저감이 가능하기 때문에 기존의 3D 프린팅 콘크리트 대비 내구성 향상이 가능하여 고품질의 3D 프린팅 콘크리트의 제조가 가능할 것으로 기대된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.330-337
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• 2021

3D 프린팅의 기술발전으로 대형물 제작이 가능하게 되면서 이를 건축물에 적용하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 건축물에서는 구조재와 비구조재로 구분되고 비구조재는 비정형 구조물 및 내·외장패널에 적용하기 유리하다. 3D 프린팅 재료는 기본적으로 시멘트 모르타르의 압출과 적층이 가능해야하므로 시멘트 혼화용 폴리머 와 경량재료의 사용이 필수적이다. 본 연구는 3D 프린팅 적용을 위해 시멘트 모르타르에 EVA 재유화형 분말수지를 사용하였다. 경량재료 혼입 폴리머 시멘트 모르타르의 난연특성을 평가하기 위해 골재로는 규사8호와 경량재료로 경량골재, 중공글라스를 사용하여 난연 및 불연성능을 평가하였다. 연구결과, 규사8호 및 경량골재를 사용한 시험체가 충분한 난연 및 불연성능을 보였다. EVA 재유화형 분말수지를 혼입할 경우 5% 이하로 적용하여 사용하는 것이 유리하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.632-637
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• 2021

현재 미래의 건설 산업 기술을 발전시키고자 최근 미래 산업으로 각광받고있는 3D 프린팅을 이용한 콘크리트의 시공기술을 활용하여 구조물을 건설하는 연구가 국내외 건설업계 및 학계에서 활발히 진행되고 있다. 하지만 현재 개발되고 있는 3D 프린팅 기술은 적합한 시공기술, 콘크리트 재료 자체의 물성이 사용기준에 미치지 못하고 실제 현장에서 적용하기가 어려운 상황이다. 또한 시공된 구조물에 대한 내구성 관리 및 유지관리를 위한 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 Material extrusion 방식으로 출력한 3D 프린팅 콘크리트를 각각의 적층 방향 X, Y, Z축으로 나누어 측정한 압축강도와 휨강도를 기존의 몰드에 제작한 시험체와 비교 분석하였다. Test direction II Z축의 시험체의 압축강도가 나머지 Test direction I, III Y축, X축의 시험체에 비하여 8~10%의 높은 강도를 발현하였고 몰드 제작 시험체와 비교하였을 경우 4%가량 낮은 강도를 발현하였다. 휨강도 측정결과 재령 28일 기준으로 Test direction II Z축 방향의 시험체의 휨강도가 Test direction I, III Y축, X축의 시험체에 비하여 5~7%의 높은 강도를 발현하였고 몰드 제작 시험체와 비교하였을 경우 2%가량 낮은 강도를 나타내었다.

• 자원리싸이클링
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• 제27권1호
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• pp.3-13
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• 2018

3D 적층가공(3D Additive manufacturing, AM) 기술은 기존산업의 패러다임을 혁신하는 새로운 비즈니스 모델로 자리매김하고 있다. 2000년대 초 선보인 건축용 3D 프린팅(3D printed building) 기술 또한 미국과 유럽을 중심으로 기계/전자 기술과 연계하여 빠르게 발전하고 있다. 그러나 건축용 3D 프린터 시스템의 경우 기존 전통적인 건설공법에 사용되는 시멘트/콘크리트 원료 제품과는 다른 기계적 특성을 요구한다. 이에 따라 시멘트 산업과 자원리사이클링 산업에서 생산되는 소재원료의 활용도를 높이기 위해서는 건축용 3D 프린팅 기술의 특성을 반영하기 위한 소재가공 및 활용기술 개발, 새로운 물성평가 및 테스트 방법의 확보, 환경적 안정성과 관련된 장기간의 데이터베이스 확보가 필요하다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권1호
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• pp.24-31
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• 2024

기존 대부분의 3D 콘크리트 프린팅 연구는 모르타르를 재료로 활용하고 있다. 다만, 굵은 골재를 포함한 콘크리트에 비해 모르타르를 사용할 경우에는 높은 바인더 함량과 잔골재량으로 인하여 경제성이 저하될 수 밖에 없다. 따라서, 3D 프린팅 기술의 건설산업 적용 확대를 위해서는 굵은 골재를 사용한 콘크리트 3D 프린팅에 대한 연구가 요구된다. 본 연구에서는 굵은 골재가 포함된 3D 프린팅 용 콘크리트의 배합설계 프로세스를 제안하고자 하였다. 다양한 문헌연구 및 배합실험을 참고하여 3D 프린팅에 적합한 배합을 도출하였으며, 출력실험을 통하여 압출성을 검증하였다. 콘크리트 배합의 증점제(Viscosity modifying agent, VMA) 함량을 출력실험의 변수로 설정하였으며, 출력된 필라멘트의 치수 적합성, 골재분포도, 표면 품질을 평가하여 압출성능을 검증하였다. 실험결과, VMA의 함량이 높은 배합이 더 우수한 치수 적합성과 표면 품질을 보였으며, VMA 함량이 다름에도 불구하고 모든 배합에서 골재분포가 균등하게 나타났다. 실험결과를 바탕으로 굵은 골재가 포함된 콘크리트의 압출성을 향상 시킬 수 있는 배합설계 프로세스를 도출하였다.