• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권3호
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• pp.174-181
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• 2018

본 연구에서는 프린트 층 사이에 부착에 초점을 두고 3D 프린팅 콘크리트의 구조거동 연구를 수행하였다. 3D 프린팅 콘크리트의 부착 및 인장강도 실험을 수행하고 일괄 타설 콘크리트 실험결과와 비교하였다. 실험변수는 콘크리트 층 사이의 프린트 시간차와 철근 보강 여부이다. 콘크리트 층 사이에는 공극이 존재하고 이에 따라, 강도 감소가 발생한다. 층 사이 대부분의 인장부착 강도 감소는 응력 집중과 프린트 시간차에 기인한다. 프린트 시간차가 24시간을 초과할 때 인장부착 강도의 감소는 구조거동에 영향을 미친다. 층 사이 철근 보강은 연성거동 증진에 유용하고 구조물의 갑작스런 파괴를 예방한다. 또한, 공극이 유발한 응력 집중에 기인한 휨 강도 감소는 횡방향 하중을 받는 3D 프린트 벽체 구조물 설계시에 고려되어야 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.54-59
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• 2020

콘크리트의 품질에 큰 영향을 미치는 중요 자재인 굵은 골재는 채취장소, 생산방법 등에 따라 다양하게 생산된다. 현재 건설업계는 굵은 골재의 안정적인 공급과 표준적인 품질 확보 방안이 필요한 실정이다. 본 연구는 굵은 골재를 3D 프린팅으로 제작하여 사용하는 것이 이 문제 해결에 도움이 되는지를 검토하는 것이 목적이다. 3D 프린팅을 위한 필라멘트는 검토 결과 ABS 필라멘트가 선정되었다. 굵은 골재의 설계는 CATIA를 사용했으며, 제작은 CUBICON Single Plus를 사용하였다. 공시체는 3개의 AE제를 사용 것과 3개의 그렇지 않은 것 등 총 6개를 제작한 후 28일 동안 수중 양생하였다. 압축강도 시험 결과 AE제를 사용할 경우 콘크리트표준시방서에서 규정한 경량콘크리트 설계기준의 최저 압축강도 이상이 발현됨을 확인했다. 이는 3D 프린터로 제작한 굵은 골재가 경량콘크리트의 굵은 골재로 사용될 가능성이 있음을 시사한다. 특히 대량생산 체계를 갖출 경우 궁극적으로 굵은 골재의 안정적 수급과 표준적인 품질 확보라는 건설업계가 당면하고 있는 문제 해결에도 일조할 수 있을 것이다. 향후에는 3D 프린팅으로 제작한 굵은 골재의 부착력 향상 방안, 경제성 분석 등에 관한 연구를 진행할 예정이다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.3-14
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• 2020

본 연구의 목적은 기존의 3D 콘크리트 프린터의 분류체계를 검토하고 비교분석하여 3D 콘크리트 프린터의 분류체계를 제안하는 것이다. 기존의 3D 프린터에 대하여 여러 분류체계가 제안되어 왔고, 관련 시장에서는 이를 사용하기도 한다. 그럼에도 불구하고, 상당히 많은 종류의 프린터가 FDM(Fused Deposition Modeling)이나 SLM(Selective Laser Melting)처럼 3D 콘크리트 프린터를 특징짓는데 적절하지 않다. 3D 콘크리트 프린터 간에 구분 짓는 특징을 밝히기 위해서, 본 연구는 기존의 3D 콘크리트 프린터를 검토하고 기존 연구에서 확인된 3D 콘크리트 프린터의 특징을 비교분석을 하였다. 그 결과, 기존의 분류체계는 최신 3D 콘크리트 프린터를 반영하지 못하였고, 분류 용어들은 모호하며, 전체 출력과정은 고려되지 않았음을 알 수 있었다. 기존 연구 분석을 통하여 3D 콘크리트 프린터의 필수적인 특징들을 도출함으로써, 새 분류체계를 제안하였다. 본 연구결과는 3D 콘크리트 프린터 관련 연구들뿐만 아니라, 상업용 3D 콘크리트 프린터들을 분류하는데 기초가 될 수 있을 것이다.

• Advances in concrete construction
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• 제13권4호
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• pp.281-289
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• 2022

3D printing cement-based materials (3DPCBM) is an innovative rapid prototyping technology for construction materials. This study is tested on the rheological behavior, printability and buildability of steel slag (SS) content based on the extrusion system of 3D printing. 0, 8 wt%, 16 wt%, 24 wt%, 32 wt% and 40 wt% SS was replaced cement, The test results revealed that the addition of SS would increase the fluidity of the printed paste, prolong the open time and setting time, reduce the plastic viscosity, dynamic yield stress and thixotropy, and is beneficial to improve the pumping and extrudability of 3DPCBM. With the increase of SS content, the static yield stress developed slowly with time which indicated that SS is harmful to the buildability of printing paste. The content of SS in 3DPCBM can reach up to 40% at most under the condition of satisfying rheological property and buildability, it provides a reference for the subsequent introduction of SS and other industrial solid waste into 3DPCBM by explored the influence law of SS on the rheological properties of 3DPCBM.

• 한국건설순환자원학회지
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• 제15권3호
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• pp.33-39
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• 2020

• 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.

• 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.

• 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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• 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.

• 한국지진공학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.321-330
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• 2023

In this study, the structural performance of the specimen fabricated through 3D printing was evaluated through monotonic loading experiments analysis to apply to 3D printed structures. The compression and flexural experiments were carried out, and the experimental results were compared to the finite element model results. The loading directions of specimens were investigated to consider the capacity of specimens with different curing periods, such as 7 and 28 days. As a result, the strength tended to increase slightly depending on the stacking direction. Also, between the 3D-printed panel composite and the non-reinforced panel, the bending performance depended on the presence or absence of composite reinforcement.