현대건설, 3D프린팅으로 비정형 건축구조물 만든다

힐스테이트 레이크 송도 2차에 첫 적용

비정형 거푸집 제작 기술 관련 특허 출원 진행

현대건설이 대형 복합소재 3D프린팅 활용 기술 개발로 비정형 시공기술 선점에 나선다.

현대건설은 대형 3D프린팅 전문기업 쓰리디팩토리와 함께 비정형 거푸집 제작 기술 관련 특허 출원을 진행 중이라고 8일 밝혔다.

3D프린팅 기술은 3차원 모델을 적층해 제작하는 기술로 현대건설은 쓰리디팩토리와 함께 지난 2019년부터 손을 맞잡고 복합소재 3D프린팅 연구를 진행해왔다.

복합소재 3D프린팅은 사용 가능한 소재가 다양한 것이 장점이다. 저강도 플라스틱은 물론 고강도의 탄소섬유, 유리섬유 등 여러 소재를 사용할 수 있다. 2가지 이상의 재료를 혼합해 강도ㆍ탄성 등 성능을 최적화한 새로운 소재로도 제작이 가능하다.

하지만 3D프린팅 재료와 장비 등의 한계로 인해 건설 분야에서 대형 3D프린팅 기술이 상용화된 사례는 많지 않았다.

▲TBM 세그먼트 거푸집 내부에 3D프린팅으로 제작한 채움재를 적용한 모습. (현대건설)

그런데 현대건설이 이번에 개발한 복합소재 3D프린팅 비정형 거푸집 제작 기술은 산업용 대형 3D프린터를 사용해 출력과 동시에 표면 가공할 수 있다. 가공 오차를 최대 0.001㎜ 이내로 정밀하게 구현하며 가로 2.5m, 세로 5m, 높이 1.5m 크기의 거푸집을 한 번에 제작할 수 있다.

이를 통해 제작 기간을 획기적으로 단축해 경제성과 함께 고품질을 확보할 수 있다는 게 회사 측 설명이다.

현대건설은 최근 첨단 기계식 터널 굴착 공법인 TBM(Tunnel Boring Machine) 장비로 지반을 굴착한 후 터널 내벽을 구성하는 마감재 제작에 사용하는 거푸집에도 3D프린팅 기술을 적용하는 연구도 진행 중이다.

"품질 완성도 '↑', 제작비용은 '↓'"

현대건설 기술연구소 관계자는 "스틸 거푸집 내부에 들어가는 비정형 채움재를 복합소재 3D프린팅으로 제작ㆍ조립해 다양한 형상의 곡면형 세그먼트를 효과적으로 제작할 수 있다"며 "품질 완성도를 높이면서 제작 비용도 대폭 절감할 수 있게 됐다"고 설명했다.

이에 앞서 현대건설은 복합소재 3D프린팅 기술을 활용해 비정형 조경구조물 제작 기술을 개발하고 작년 7월 관련 특허(특허번호 10-2020-0090790)를 출원했다. 현대건설이 처음으로 적용한 비정형 조경구조물은 폭 1m, 높이 1m, 길이 8m 크기의 옥외용 벤치다. 각기 다른 형상을 가진 약 200개의 부재들을 3D프린팅으로 적층, 가공해 제작했다. 불에 쉽게 타지 않는 친환경 소재를 사용해 공산품 품질 인증인 Q마크를 획득해 품질 우수성을 입증받았다.

현대건설은 지난해 입주한 ‘힐스테이트 레이크 송도 2차’를 시작으로, 향후 디에이치 현장의 조경 구조물 제작에도 이 기술을 활용할 계획이다.

현대건설 기술연구소 관계자는 "대형 복합소재 3D프린팅 기술 개발을 계기로 향후 건축용 소재를 활용한 3D프린팅 시공기술 개발을 통해 미래 건설업계의 패러다임 변화를 선도하겠다"고 덧붙였다.