[국토경제신문 전병수 기자] 콘크리트 시공의 3D  프린팅 시대를 열 수 있는 기술이 일본에서 개발됐다. 시미즈건설은 콘크리트 3D 프린터용 모르타르 ‘락틈(LACTM)’을 개발했다고 7일 밝혔다. 3D 콘크리트 프린팅에 의해 구조체 겸용 기둥형틀인 ‘매설형틀’을 만드는 것으로 강도와 인성이 뛰어난 섬유보강 모르타르다.

 
건설업계는 만성적인 일손부족을 호소하고 있다. 특히 철근콘크리트조 시공 분야에서는 생력화와 인력절감이 중요한 과제로 대두되고 있다. 핵심은 프리캐스트화다. 3D 콘크리트 프린팅에 의한 매설형틀 시공은 프리캐스트화의 개념을 현장시공에 적용한 새로운 솔루션이다.


3D 콘크리트 프린팅 장치로 형틀처럼 얇은 구조물을 조형하려면 통상적인 모르타르의 경우 두께를 10㎝로 해도 형상을 유지하지 못하고 무너지고 만다. 따라서 모르타르의 응결을 기다리면서 프린팅하면 작업의 효율화는 기대할 수 없다. 


시미즈건설은 지난 7월 재료사출 방식의 3D 콘크리트 프린팅 장치를 배치한 전용 실험시설 ‘콘크리트 DX라보’를 기술연구소에 설치했다. 이 곳에서 락틈의 재료배합과 압송방법, 프린트 속도의 최적화를 도모하는 동시에 적층조형물 매설형틀의 구조물 성능을 검증해왔다.


락틈의 구성 재료에는 일반 모르타르에 쓰는 시멘트와 모래 외에 길이 6㎜의 합성단섬유, 고성능 감수제, 실리카 흄을 더했다. 이들 소재는 모르타르의 점성부여와 고인성화, 응결시간 제어, 고강도화에 기여한다.


실험에서는 프린팅 장치가 폭 2~4㎝, 두께 0.7㎝, 초속 10㎝의 범위에서 락틈을 사출하면 깨끗한 상태에서 높이 2.1m의 실물크기 기둥형틀을 2시간 안에 만들 수 있는 것으로 확인됐다.


락틈으로 적층 조형한 매설형틀은 실제 적용에 필요한 구조성능과 내구성능을 다 갖추고 있다. 재하실험을 실시한 결과 매설형틀에 콘크리트를 충전해 구축한 기둥 부재의 구조내력과 인성은 기존 기술로 구축한 콘크리트 기둥을 상회했다. 내구성능도 문제가 없었다. 적층면을 육안으로 확인할 수 없을 정도로 일체화됐다. 열화의 원인인 물과 공기의 침입을 유발하는 기포와 공극은 내부에 거의 생기지 않았다.


시미즈건설은 락틈으로 적층 조형한 매설형틀을 현장에 적용한다는 방침 아래 시공현장에서 실물크기 형틀을 직접 프린팅하는 온 사이트 3D 프린팅을 실현하기 위한 연구개발에 박차를 가하기로 했다.

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