• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권11호
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• pp.731-739
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• 2017

오늘날 3D 프린팅 기술은 다품종 소량 생산 및 맞춤형 생산, 생산 비용 및 시간 절감의 가능성이 가시화되고 있으며, 그 활용 범위가 제조업분야에서 건축분야로 확장되고 있다. 최근 국외를 중심으로 3D 프린팅 기술을 이용한 건축물, 건축 부재 및 부품을 제작한 사례가 등장하고 있으며, 국내에서도 건축 설계 및 시공 기술과 3D 프린팅 재료 및 장비 등 제반 기반 기술 개발이 이루어지고 있다. 건축분야의 3D 프린팅 기술은 도입 초기 단계로 시제품 제작 수준이나, 향후 상용화 단계로 발전하기 위해서는 현 업계의 실정을 고려한 현실적이고 체계적인 도입 전략이 필요하다. 이에 본 연구는 국내 건축분야 3D 프린팅 기술이 상용화 단계로 도입하기 위한 기반 연구로서, 3D 프린팅 기술의 도입에 대한 실무자 인식에 대한 현황을 파악하고자 설계, 시공, 자재 및 3D 프린팅 전문가를 대상으로 설문조사 및 면담을 실시하였다. 인식 현황 분석 결과, 실무에서는 3D 프린팅 건설 기술이 일반 건설시장의 대체 형태보다는 비정형 건축물, 특수한 디자인 형태의 소형 건축물, 인테리어 시장 중심으로 상용화될 것으로 전망하고 있었다. 상용화가 기대되는 3D 프린팅 건축 상품은 부재 및 부품 단위 수준으로 제한적이며, 경제성과 기능성보다는 심미성이 상품 경쟁력의 가장 큰 요인으로 인식하고 있었다. 향후 시설물 단위의 상품으로 상용화 가능성을 높이기 위해서는 재료와 장비의 성능, 안정성 확보와 함께 건축에 특화된 공법 및 정책과 제도가 요구되는 것으로 파악되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권10호
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• pp.6336-6343
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• 2014

본 연구는 최근 사회적으로 대두되고 있는 3D 프린팅 기술에 대하여 고찰하고, 건축적인 활용 방안을 모색함에 있어 활용 방안과 경제적인 관점에서 비교 및 분석하는 것이 목적이다. 이는 근접한 미래에 3D 프린팅 기술에 의해 생산, 유통 등의 전반적인 패러다임의 변화가 예상되고, 건축분야 역시 그 변화의 흐름을 맞을 것이다. 이에 3D 프린팅 기술의 건축에서 활용 방안을 모색함은 앞으로 3D 프린팅 기술로 인하여 바뀌는 건축환경에 대하여 대비하기 위함이다. 본 연구를 위하여 3D 프린팅 기술의 현황과 건축에서 사용되는 3D 프린팅 기술에 대하여 조사하고, 3D 프린팅 기술의 건축적 활용 방식과 현재 시공 방식을 경제적인 부분에서 비교 분석 하였다. 현재 건축분야에서의 3D 프린팅 활용기술은 아직 실용화 단계이나, 현재의 시공 방식과 경제성으로 비교해 보면, 전체 비용을 낮출 수 있으며, 향후 기술의 발전과 더불어 이러한 비용은 더욱 감소될 것으로 보인다. 이에 따라서 앞으로 3D 프린팅 기술의 건축적 활용 방안에 대한 지속적인 기술 개발 및 관심이 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.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권10호
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• pp.94-105
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• 2020

최근 3D 프린팅 기술이 발전함에 따라 건축분야에도 3D 프린팅 기술을 접목하여 건축 기술 혁신과 생산성을 높이고자 많은 연구들이 진행되고 있다. 해당 분야의 주된 연구들은 일반적으로 3D 프린터 개발, 건축물 3D 프린터에 적합한 재료 개발에 관한 것들이다. 장비와 재료분야에 비해 건축물 모델링 도구의 대표적인 BIM 데이터를 건축물에 대한 3D 프린팅에 적합하게 적용될 수 있도록 하는 설계지원도구에 관한 연구는 미비하다. 또한 기존 3D 프린팅 슬라이싱 프로그램은 제조업 중심으로 상용화되어 있어, 건축용 3D 프린팅에 적용하기에 적합하지 않는 부분이 나타난다. 따라서 본 연구에서는 건축물 3D 프린팅에 적합한 설계지원도구를 개발하고자 한다. 개발된 설계지원도구는 임의의 모델링 데이터를 기반으로 검증을 하였다. 검증 결과, 벽체패턴 생성은 오류가 발생하지 않고 정확하게 모델링되는 것으로 나타났으며, 공기산출은 본 연구에서 제시한 수식이 유효한 것으로 나타났다. 또한 본 연구에서는 STL 파일 출력 시 에러를 최소화하기 위해 최대 가장자리 길이를 100mm로 정하여 출력하는 것으로 검토하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.199-208
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• 2021

3D 프린팅 콘크리트의 출력성능 및 부재 강도는 물시멘트비(Water cement ratio, W/C)와 레이어의 프린팅 시간 간격(Printing Time Gap, PTG)에 의하여 큰 영향을 받을 수 있다. 이 연구에서는 W/C와 PTG를 변수로 하여 제작된 프린팅실험체와 몰드 실험체의 표면수분량과 전단부착강도와의 관계를 측정·고찰하였으며, 그 결과, 레이어표면수분량이 전단부착강도에 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 따라서, 3D 프린팅 출력 시 요구되는 레이어 계면 전단부착성능을 확보하기 위해서는 PTG에 따라 적절한 레이어표면수분량이 유지될 수 있도록 유의해야 하며, 레이어표면수분량에 영향을 줄 수 있는 여러 가지 프린팅 환경인자들 대한 후속 연구도 필요할 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.182-189
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• 2019

3D 프린팅 기술은 공급자 중심의 대량 생산에서 수요자 중심의 다양한 디자인을 만족하게 하는 패러다임의 변화를 가져오고 있다. 건축분야 3D 프린팅 기술은 모듈러 건축과 더불어 기존의 습식공법을 대체할 수 있는 새로운 시공방법으로 기대되고 있다. 최근 북미, 유럽, 아시아 등 다수의 국가에서 모르타르 계열의 재료를 활용한 3D 프린팅 건축물 구축 사례가 경쟁적으로 발표되고 있다. 3D 프린팅 기술의 핵심은 3D 프린팅 장비, 재료, 3D 모델링 및 슬라이싱 기능이다. 건축분야에서는 기존 제조업에서 상용화된 슬라이싱 기능을 보완하여 사용하고 있다. 본 연구에서는 건축분야의 3D 모델링을 3D 프린팅 장비로 출력하기위해 슬라이싱 기능이 포함된 설계지원도구를 개발한다. 기존 제조업 분야에서 3D 모델링 이후 출력까지의 과정을 분석하고, 특히 기존에 상용화된 슬라이싱 프로그램들의 기능을 분석한다. 또한 기존 사례 및 전문가 검토, 관련 문헌 등을 분석하여 건축분야에 필요한 슬라이싱 기능 7가지를 도출하였다. 도출된 기능들은 슬라이싱 기능에서 보다 확장하여 설계지원도구라고 명명하였다. 향후 도출된 기능들에 대한 상세한 알고리즘 및 프로세스의 개발이 필요하다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.131-136
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• 2019

굳지 않은 콘크리트의 적층성은 콘크리트 3D 프린팅의 핵심 요소로써 필라멘트의 변형 및 붕괴 없이 일정한 높이로 적층하는 성능이다. 적층성은 항복응력과 밀접한 관련이 있으며, 항복응력이 높을수록 우수하다. 또한, 굳지 않은 콘크리트는 압출된 후 시간경과에 따라 경화되면서 전단응력이 증가하기 때문에 적층성이 높아지게 된다. 따라서, 콘크리트 3D 프린팅 시 굳지 않은 콘크리트의 적층성 확보를 위해서는 출력되는 레이어 사이의 적절한 시간 간격(Printing Time Gap, 이하 PTG)이 필요하다. PTG가 증가함에 따라 적층성은 증가하지만, PTG가 과다하게 커지면 출력된 레이어 간의 부착성능이 감소하며, 출력시간이 길어짐에 따라서 압출성능이 저하될 수 있다. 이 연구에서는 100 MPa급 고강도 콘크리트 배합에 적합한 적층성을 확보하기 위하여 PTG를 변수로 한 3D 프린팅 실험을 수행하였으며, 이와 더불어 콘크리트 3D 프린팅 방법을 유사하게 모사할 수 있는 모의 적층실험 방법의 유효성을 검토하기 위하여 모의 적층실험을 수행하였다.

• 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.

• 건축사
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• 통권531호
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• pp.108-109
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• 2013