'3D 프린팅' 기술로 해저도시 건설도?…"파도쳐도 붕괴 없이 차곡차곡"[미래on]

구조물 유실부 제작에 딱…극한환경 '사람' 투입 최소화
"건설 자동화·품질관리 등 산업을 발전시킬 독보적 기술"

[편집자주] 기술·사회·산업·문화 전반의 변화가 가속화하고 있다. 산업·문화 혁신과 사회·인구 구조 변화 등 여러 요인이 유기적으로 맞물린 현상이다. 다가오는 시대에 성공적으로 대처하려면 현재를 진단하고 미래를 가늠해 보는 지혜가 필요하다. 이를 위해 뉴스1은 세상 곳곳에서 감지되는 변화를 살펴보고 어떤 식으로 바뀌는지 '미래on'을 통해 다각도로 살펴본다.

개발기술의 수중 적용 모습./한국건설기술연구원 제공

(서울=뉴스1) 황보준엽 기자 = 물속에서도 3D 프린트가 돌아가며 콘크리트(시멘트+물+모래+자갈 혼합물) 등을 층층이 쌓아 올려 구조물을 만들어 낸다. 파도가 치는 등 유속이 있더라도 끄떡없다.

보통의 상식과는 어긋난다. 일반적으로 콘크리트를 수중에 타설하는 것은 불가능에 가깝다. 콘크리트는 일정시간(일반적으로 최소 8시간 이상)이 지나야 경화가 되고, 흐르는 물과 만나면 구성물이 모두 씻겨 내려가기 때문이다. 아파트 공사 시 비가 올 땐 콘크리트 타설을 하지 않는 것도 이런 이유에서다.

그러나 이를 가능하게 한 것이 한국건설기술연구원의 구조연구본부(책임자 이호재 수석연구원)가 지난 2022년 32개월의 연구 끝에 개발한 수중 건설용 3D 프린팅 기술이다.

이 기술을 이용하면 물속에서 콘크리트를 타설하는 것은 물론이고, 유속에 의해 유실, 마모되거나 붕괴하지 않고 형상을 유지하면서 구조물을 건설할 수 있다.

핵심은 굵은 골재(자갈)이다. 재료에 섞인 굵은 골재들은 지지력과 마찰력을 갖게 되고, 레이어 높이의 증가를 수월하게 한다.

다만 굵은 골재를 적용할 경우 장비 내에서 관로가 폐색되는 것을 방지하기 위해 재료가 이동하는 물질이동경로상 모든 관로의 직경이 최소 3~5배 정도 늘어야 한다. 이는 기존의 건설용 3D 프린팅 기술과 완벽히 다른 구조다.

파도가 발생하는 환경에서 재료가 출력되고 있다./한국건설기술연구원 제공

수중 건설용 3D 프린팅 기술은 실제 해저도시 건설과 같은 작업인력이 투입되기 어려운 극한환경에서 작업인력의 도움을 최소화하고 자동으로 건설할 수 있게 한다.

연안침식을 방지하기 위한 수중 구조물(잠제, 돌제, 이안제) 등의 제작에도 활용이 가능하다. 특히 곡선 출력이 가능한 만큼 해조류 및 어패류의 생육환경에 맞게 형상을 설계한 인공어초를 만들거나 수중구조물의 유실부(피복석, 사석, 근고블록 등)를 형상에 맞게 제작할 수 있다.

아울러 수중구조물 보수보강 작업을 할 때도 산업잠수사의 손을 빌리지 않아도 된다. 산업잠수사의 고령화 및 산업이탈로 인해 심각해지고 있는 작업자 공동화 현상을 대체할 수 있을 것으로 건설기술연구원은 분석했다.

이호재 연구원은 "수중 건설용 3D 프린팅 기술은 이러한 해저도시, 심해기지 건설 등 수중 극한환경에서 적용할 수 있는 미래선도적인 건설융복합분야 원천기술"이라며며 "특히, 건설 자동화, 건설재료의 안정적인 품질관리 등 건설 산업을 발전시킬 독보적인 기술"이라고 말했다.

wns8308@news1.kr