하루 만에 10평짜리 소형주택 뚝딱

하루 만에 10평짜리 소형주택 '뚝딱'…3D 프린터로 집 짓는 시대 도래했다

 

영국서 3D 로봇팔 개발돼…다양한 재료 사용 가능케
3D 프린터로 1층짜리 소형주택 11시간 만에 건축
시속 50km로 돌진했는데도 3D 프린팅 건물 '멀쩡'
미국에서는 실제 주거용 '3D프린팅 하우스' 보급
3D 프린팅 건물 중 세계서 최고층 아파트는 독일에
"3D 프린팅, 건축 폐기물 줄이고 비용 크게 절감"

낭트대는 3D프린터의 로봇팔로 단열재와 콘크리트를 뿌려 벽체를 만들었다. (사진=Ville de Nantes 유튜브 캡쳐).

인공지능(AI), 3D 프린팅 등 첨단 기술이 실제 건축과 사회 기반 시설 분야로까지 확대 도입되고 있다. 현재 미국과 유럽 등 세계 각국의 나라들은 3D 프린팅 기술을 이용한 건축물을 앞다투어 선보이고 있다. '로봇 팔'로 다양한 방향과, 입체 형태 프린팅이 가능해지면서 건설용 3D 프린과 관련 기술과 시장은 점점 발전할 전망이다.

"나와라 로봇 팔"…신개념 3D 프린팅 건축 기술 관심

프랑스 낭트대가 3D프린터로 만든 95㎡ 면적의 단독주택.  3D프린터의 로봇팔이 벽체를 만들었으며, 이후 지붕과 창호 작업은 기존 방식대로 이뤄졌다. (사진=Ville de Nantes 제공).

최근 주목을 받는 3D프린팅 건축 기술로는 로봇 팔의 끝에 건축재를 뿜어내는 노즐을 단 '로봇 팔 방식'을 들 수 있다. 기존 3D 프린터로는 제작할 수 없었던 구조를 구현할 수 있게 된 것. 2018년 영국의 러프버러대학에서 특허을 받은 기술이다. 로봇팔 끝에 달린 노즐은 콘크리트 재료 등 다양한 재료를 뿜어낼 수 있다. 

모양이 일정하지 않은 '비정형 구조물'을 제작하는데 활용 가능성이 큰 것으로 평가된다. 노즐을 로봇 팔이 아니라 기중기 끝에 설치하는 '크레인 방식'도 등장했다. 이 기술은 2020년 미국 특허를 받았다. 러시아 기업이 이 기술을 적용해 두바이에 바닥면적 640㎡, 높이 9.5m인 2층 건물을 완공한 바 있다. 이 건물은 현존하는 세계 최대 크기의 3D프린팅 건축물로 기네스북에 등재돼 있다.

협소주택·소형주택 인기라던데…"3D 프린터로 뚝딱"

3D프린팅으로 제작한​​​ 황토 찜질방. (사진=뉴디원 제공) 

3D 프린팅 기술은 4차 산업혁명 시대를 대표하는 중요한 디지털 기술 중 하나다. 국내 3D 프린터 벤처기업 '뉴디원'은 지난달 3D프린터로 만든 황토 찜질방과 가정용 소형 주택을 공개했다. 뉴디원은 집을 만들기 위해 대형 건축용 3D 프린터 '654'를 자체 개발했다. 654는 3차원 설계도를 기반으로 황토, 콘트리트 등 다양한 건축 재료와 원자재를 층층이 쌓을 수 있다.

뉴디원이 이번에 함께 공개한 가정용 소형 주택은 콘크리트로 만들었다. 33제곱미터(약 10평) 크기 1층 짜리 건물로, 총 11시간 동안 제작했다. (사진=뉴디원 제공).

뉴디원이 이번에 함께 공개한 가정용 소형 주택은 콘크리트로 만들었다. 33제곱미터(약 10평) 크기 1층 짜리 건물로, 총 11시간 동안 제작했다. 황토 찜질방은 일체형 외벽을 출력해 만든 반면 콘크리트 주택은 높이 3.5m 기둥형 골조 2개를 만든 뒤 대형 벽체 2개 등을 연결해 지었다. 3D프린터로 만든 찜질방과 집은 일종의 모듈형 주택이다. 작업 공간에서 제조해 건축물을 사용할 장소로 옮겨 사용한다. 김민규 뉴디원 대표는 "올해 안에 황토 찜질방 판매도 시작할 계획이다"고 밝혔다. 

SUV 시속 50km로 돌진했는데도 '멀쩡'

크레인에 매달린 SUV 차량이 주택을 향해 돌진하고 있다. 뉴디원 제공

뉴디원은 최근 차량을 건축용 3D 프린터로 지은 주택과 충돌시키는 테스트를 진행했다. '3D 프린터 노즐을 통해 치약을 짜듯이 시공한 벽체가 외부 충격에서 견딜 수 있겠느냐'는 일각의 문제 제기에 대응하는 차원에서다. 3D프린팅 건축물의 강도를 확인하기 위한 테스트가 진행됐다. 테스트는 안전을 고려해 2.5t무게의 SUV 차량을 크레인 2대에 묶어 공중에 매단 뒤 시속 50㎞ 이상의 속도로 충돌시키는 방법으로 진행됐다.

2차례에 걸친 실험 결과, SUV 차량의 앞 범퍼는 파손됐지만 3D주택은 파손이 없는 것으로 나타났다. 벽체에 설치한 창틀과 유리창도 훼손되지 않은 것으로 나타났다. 신동원 뉴디원 공동대표는 "3D 프린팅 건축물의 강도를 소비자와 업계 관계자들이 체감할 수 있도록 하기 위해 차량 충돌 테스트를 시도했다"며 "테스트 결과를 바탕으로 3D프리팅 주택의 상용화를 추진해 나가겠다"고 밝혔다.

"4인 가족 살만한 29평 규모 주택도 3일이면 충분"

낭트대 연구진은 컴퓨터로 주택 설계도를 만든 뒤 이 데이터를 건축용 3D프린터인 '배티프린트3D'에 전송했다. 배티프린트3D는 건축 현장에서 4m짜리 로봇팔을 움직여 설계도면대로 벽면을 쌓아 올렸다. (사진=Ville de Nantes 유튜브 캡쳐).

최근 프랑스 국립 낭트대학교 연구진들이 세계 최초로 사람이 사는 29평 주택을 3D 프린팅 기술로 지어 화제를 모았다. 낭트대 연구진은 시(市)가 제공한 부지에 맞춰 컴퓨터로 주택 설계도를 만든 뒤 이 데이터를 건축용 3D프린터인 '배티프린트3D'에 전송했다. 배티프린트3D는 건축 현장에서 4m짜리 로봇팔을 움직여 설계도면대로 벽면을 쌓아 올렸다. 로봇팔은 중간 중간 레이저로 위치가 정확한지 점검했다.

벽체는 3개 층으로 이뤄졌다. 3D프린터는 먼저 폴리우레탄이라는 고분자 단열재를 맨 바깥쪽과 맨 안쪽에 쌓았다. 그 사이는 콘크리트로 채웠다. 이를 통해 단 54시간 만에 95㎡(약 29평) 면적의 집 형태가 완성됐다. 벽체가 다 만들어진 다음에는 기존 방식대로 창호를 달고 지붕을 올리는 작업이 이뤄졌다. 

54시간 만에 95㎡(약 29평) 면적의 집 형태가 완성됐다.  (사진=Ville de Nantes 유튜브 캡쳐).

이번 주택은 부드럽게 휘어진 Y자 형태이다. 좁은 부지와 집 앞에 100년 넘은 고목이 있어 벽을 휘게 제작했다. 기존 방식대로 하면 거푸집을 조각조각 이어 붙여야 하는 힘든 작업이지만 3D프린터는 문제없이 해냈다. 오히려 곡면 덕분에 공기 흐름이 원활해져 습기가 줄어드는 이점도 있다고 연구진은 밝혔다.

낭트대 연구진은 같은 방식으로 파리 북부에 공공주택 18채를 더 지을 계획이다. 상업용 건축물도 준비하고 있다. 브누아 퓌레 낭트대 교수는 "앞으로는 33시간에 벽체 작업을 다 마칠 수 있도록 하겠다"며 "10년 뒤면 3D프린팅 주택이 기존 방식보다 40% 이상 저렴해질 것"이라고 말했다.

미국·프랑스·중국 등 해외서는 이미 3D프린팅 건축 도입 활발

미국 3D프린터 전문기업 아이콘은 올해 3D프린팅 주택 100채를 지을 계획이다. (사진=아이콘)

최근 미국에서는 3D프린팅 주택이 실제 주거용으로 보급되고 있다. 지난해 10월 3D프린팅 전문기업 아이콘(ICON)은 건축업체 레나(Lennar)와 함께 미국 텍사스주 오스틴 근처에 3D 프린터로 주택 100채를 짓겠다고 발표했다. 아이콘은 자사 홈페이지에서 "3D 프린팅 건축 기술은 폐기물을 줄이고 설계 자유도를 높인다"며 "기존 건설 방법보다 더 빠르게, 저비용으로 프로젝트를 진행할 수 있다"고 설명했다. 앞서 아이콘은 미국과 멕시코 전역에 3D프린팅으로 지은 집 24채를 공급했다. 

미국 아이콘의 건설용 3D프린터 출력 모습 (사진=아이콘)

중국, 아랍에미리트에서도 3D프린터로 집을 짓고 있다. 특히 아랍에미리트는 2015년 세계에서 처음으로 2층 짜리 사무실 건물을 3D 프린팅해 관련 시장을 주도하고 있다. 미국 캘리포니아주 오클랜드의 신생기업인 마이티 빌딩스(Mighty Buildings)는 최근 3D 프린터로 벽과 기둥뿐만 아니라 천장, 지붕까지 제작한 주택을 완공했다. 

독일의 토목기술업체 페리(PERI)는 덴마크 3D 프린터 제조업체인 코보드(COBOD)와 함께 독일 발렌하우젠 마을에 세계 최초로 3D 프린터로 지은 건물 중 가장 높은 3층짜리 아파트를 건축하고 있다. 이외에 3D 프린팅 건축 분야에는 네덜란드, 멕시코, 프랑스, 중국 등이 앞서고 있는 상황이다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(출처:http://www.aitimes.com/news/articleView.html)