• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제37권1호
• /
• pp.33-40
• /
• 2024

해양폐기물 중 하나인 패각의 발생량은 매년 증가하고 있으나, 대부분이 해안 근처에 야적되거나 방치되어 환경적·사회적으로 문제가 되고 있다. 천연 골재 부존량 감소에 따른 골재 대체재로서 패각이 사용된다면 재료 수송에 따른 물류비용을 효과적으로 감축시킬 수 있어 자원 재활용을 활성화할 수 있다. 본 연구에서는 3D 콘크리트 프린팅 기술을 활용한 해양 구조물의 건설 재료로서 패각 잔골재의 사용 가능성을 분석하였다. 패각을 활용한 3D 프린팅 콘크리트는 패각 잔골재와 시멘트 풀 계면 등의 공극 요인으로 일반 콘크리트 대비 낮은 강도를 가지기 때문에 역학적 성능 평가를 위한 미세구조 특성 분석이 요구된다. 유동성, 출력성 및 적층성을 고려하여 3D 프린팅 콘크리트의 배합을 선정하였으며, 패각 잔골재를 활용한 3D 프린팅 콘크리트 시편의 물성과 미세구조를 분석하였다. 시편의 물성을 평가하기 위해 3D 프린터로 압축강도와 부착강도 시편을 제작하였고 강도 시험을 진행하였다. 미세구조를 분석하기 위해 고해상도 이미지를 얻을 수 있는 SEM 촬영을 수행하였으며, 히스토그램 기반 상 분리 방법을 적용하여 공극을 분리하였다. 패각 잔골재 종류에 따른 공극률을 확인하고 확률함수를 활용하여 공극 분포 특성을 정량화하였으며, 패각 잔골재의 종류에 따른 시편의 역학적 물성과 미세구조 특성 간의 상관관계를 확인하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제9권3호
• /
• pp.338-347
• /
• 2021

본 논문은 층간 보강재를 보강한 3D 프린팅 콘크리트의 부착강도를 평가하기 위해 수행되었다. 겹침이음 길이에 따라 두 종류의 층간 보강 방법을 고려하였다. 첫 번째 방법은 층간 보강재의 겹침이음을 하지 않았으며, 두 번째 방법은 40mm의 겹침이음을 고려하였다. 또한, 기건양생 조건과 수중양생 조건의 서로 다른 양생 조건을 고려하였다. 실험 변수를 고려하여 3D 프린팅 콘크리트 시편의 압축강도, 쪼갬인장강도 및 휨인장강도를 세가지 하중 방향에서 측정하였다. 압축강도, 쪼갬인장강도 및 휨인장 강도는 하중방향에 영향을 받았다. 특히 3D 프린팅으로 제작한 콘크리트 시편의 층간 부착면에 인장력이 작용하면 쪼갬인장강도 및 휨인장강도가 크게 감소하였다. 그러나 층간 보강재가 보강된 층의 종방향으로 하중이 가해질 때, 프린팅된 시편의 휨인장강도 또는 부착강도는 크게 증가하였다. 또한 기건양생 조건의 휨인장강도 또는 부착강도는 감소하였으며, 기건 양생 조건에 의해 더 많은 공극의 형성을 유발하여 하중에 더 취약해지는 것으로 나타났다.

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

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
• /
• 한국건축시공학회 2022년도 봄 학술논문 발표대회
• /
• pp.65-66
• /
• 2022

In the construction industry, interest in technologies such as 3D Construction Printing (3DCP) is increasing, and research is being conducted continuously. In the case of atypical architecture, different shapes must be implemented, and the introduction of 3D printing technology is intended to solve it. Our researchers are conducting research to produce Free-form Concrete Panel (FCP). It automatically manufactures the FCP's formwork without any error with the design shape. At this time, the concrete nozzle based on the 3D printing technology is developed and the concrete is precisely extruded into the manufactured form to prevent the deformation of the formwork that can occur due to the concrete load. Therefore, in this study, the requirements for the development of 3D printing concrete nozzles for FCP manufacturing are analyzed. Based on the analyzed requirements, the first nozzle was developed. Such equipment is easy to shorten construction period and cost reduction in the atypical construction field, and is expected to be utilized as basic 3D printing equipment.

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

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제22권2호
• /
• pp.632-637
• /
• 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
• /
• 제18권12호
• /
• pp.200-207
• /
• 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.

• 자원리싸이클링
• /
• 제27권1호
• /
• pp.3-13
• /
• 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.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
• /
• 한국건축시공학회 2019년도 추계 학술논문 발표대회
• /
• pp.68-69
• /
• 2019

Integrating 3D printing into architecture is gaining attention because it allows construction of construction structures without formwork. Among them, 3D printing construction materials must have high flow performance and at the same time ensure the performance that does not collapse during lamination. Therefore, in this study, we tried to determine the fluidity and lamination properties of mortar formulations, and set the thickener incorporation ratio as the formulation parameters. As a result of this experiment, it was confirmed that the lamination performance was secured from the thickening agent mixing rate of 1.5%.

• 한국건설순환자원학회지
• /
• 제19권1호
• /
• pp.57-60
• /
• 2024