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[마이더스] 하루 만에 뚝딱… 3D프린팅 건축

송고시간2019-12-01 10:30

3D프린팅 주택
3D프린팅 주택

미국 건설사 '아이콘'과 비영리 NGO '뉴스토리'가 남미 빈곤지역에 짓고 있는 3D프린팅 주택. 불과 24시간여 만에 골조가 완성된다. [아이콘 제공]

'3D프린팅' 기술 도입으로 건축산업에 자동화 바람이 불고 있다. 그간 건축은 산업 특성상 다른 업종들에 비해 자동화 발전 속도가 더뎠다.

3D프린팅은 3차원 설계도를 기반으로 원재료를 층층이 쌓아 올려 사물을 출력하는 신기술이다. 같은 원리로 대형 3D프린터를 이용해 골조와 벽체를 뽑아내는 게 3D프린팅 건축이다.

3D프린팅 건축
3D프린팅 건축

대형 3D프린터 '불칸2'가 자재를 쌓아 올리며 벽체를 만드는 모습. [아이콘 제공]

◇비용·시간·재료 최대 80% 절감

3D프린팅 건축은 바닥 기초작업을 제외한 대부분 공정이 자동화돼 비용과 시간, 재료와 노동력 등 거의 모든 재화를 최대 80% 절감할 수 있다.

일반 제조업과 마찬가지로 건축도 재료를 자르고 붙여서 완성해가는 '절삭가공' 방식이다. 오래 걸리고 공정이 복잡하며 버려지는 재료도 많다.

반면, 3D 프린팅 건축은 딱 필요한 재료만 쌓아 올리는 '적층가공' 방식이라, 빠르고 공정이 단순하며 재료 낭비가 전혀 없다. 건축 폐기물이 안 나와 친환경적이고, 거푸집을 쓰지 않기에 기존 공법에선 기피하는 둥근 모서리나 복잡한 벽체도 수월하게 만들 수 있다.

돈이 적게 드는 3D프린팅 건축은 빈곤층 주택에 안성맞춤이다. 인구증가로 주택난이 예견되는 나라들은 기존 건축의 대안으로 지목했다. 마켓앤마켓에 따르면 세계 3D프린팅 건축시장은 올해 35억 원 남짓에서 2024년 1조9천억 원 규모로 급성장할 전망이다.

미국의 3D프린팅 건축 스타트업 '아이콘'과 비영리 NGO '뉴스토리'는 공동으로 멕시코, 엘살바도르, 아이티 등 남미 빈곤지역에 저렴한 3D프린팅 주택 800여 채를 짓는 프로젝트를 진행 중이다. 건물 크기는 32㎡(약 10평)고, 뜰을 포함한 전체면적은 120㎡(약 36평)이다.

골조와 벽체 완성은 24시간이 채 걸리지 않았다. 지붕과 창문, 내부 인테리어만 기존 공법으로 지었다. 인테리어를 제외한 건축비는 약 4천 달러(약 430만 원)로 비슷한 크기의 다른 주택보다 월등히 싸다.

3D프린팅 단독주택
3D프린팅 단독주택

프랑스 낭트대가 3D프린터로 만든 단독주택. 5인 가족이 실제로 거주한다. [낭트대 제공]

◇기존 건축공법의 대안 부상… 아직 5층이 한계

미국을 비롯한 프랑스, 아랍에미리트, 중국 등은 3D프린팅 건축시장을 선점하기 위해 각축을 벌이고 있다.

지난해 프랑스에선 세계 최초로 3D프린팅 주택에 가족이 입주했다. 낭트대가 만든 이 주택은 침실 네 개가 있는 95㎡ 단층으로, 불과 이틀 만에 골조를 올렸다. 다만, 인테리어에 넉 달이 걸렸다. 복잡하지만 효율적인 구조로 설계돼 환기와 난방이 우수함에도 표준건축비보다 약 20% 적게 들었다.

중국 스타트업 '윈선'은 2014년 네 대의 대형 3D프린터를 이용해 하루 만에 2층 주택 10채를 만들었고, 이듬해엔 세계 최초로 6층 아파트를 뽑아내는 데 성공했다. 윈선은 건축폐기물을 프린팅 소재로 활용하는 특허도 보유하고 있다.

아랍에미리트 두바이에선 최근 높이 9.5m, 연면적 640㎡의 2층짜리 세계 최대 3D프린팅 건물이 들어섰다. 인력은 절반 수준인 15명만 투입했고, 건축비는 같은 면적 대비 약 60% 절감했다.

다만, 아직 3D프린팅 건축은 5층이 한계다. 중국에 지은 6층 아파트도 실제 거주자는 없다. 지진이나 화재 등에 대한 안전성이 아직 검증되지 않아서다. 때문에 도심에 필요한 고층 아파트 건설까지는 아직 갈 길이 멀다.

비용 문제도 있다. 현재 3D프린팅 기술로는 건물보다 더 큰 3D프린터가 필요하다. 3D프린터가 커지면 이동도 보통 일이 아니다. 그래서 일정 높이를 넘어가면 오히려 기존 건축공법보다 돈이 더 든다.

3D프린터 달기지
3D프린터 달기지

한국건설기술연구원-한양대 컨소시엄 '문 엑스 컨스트럭션' 팀이 3D프린터로 달기지 구조물을 만들고 있다. [건설연 제공]

◇국내서도 3D프린팅 건물 등장… 인도와 주택공급 협의

최근 서울 중구 현대BS&C 사옥 앞에 아담한 경비실 한 채가 들어섰다. 국내 스타트업 '코로나'가 만든 국내 1호 3D프린팅 건축물로, 높이 2.2m에 넓이 10㎡다. 건축은 불과 14시간 만에 완료됐고, 건축비도 10분의 1밖에 들지 않았다.

현대BS&C는 코로나를 인수해 3D프린팅 건축시장 진출을 선언했다. 정부도 나섰다. 한국건설기술연구원(건설연)을 주축으로 서울대·연세대 등 16개 기관이 공동으로 3D프린팅 건축기술을 연구하고 있다.

건설연과 한양대는 독자 개발한 3D프린팅 건축공법으로 인도에 약 100만 채의 주택을 공급하는 계획을 인도 타타그룹과 협의 중이다. 한 채당 건축비는 약 80만 원에 불과하다.

한양대 이태식 교수팀은 10여 년 전부터 달기지 건설을 목표로 3D프린팅 기술을 가다듬어왔다. 달 토양과 입자크기가 유사한 복제토(KOHLS-1)를 세계 다섯 번째로 만들었고, 물 없이 전자기파로 복제토를 녹여 자재를 생산하는 기술도 확보했다. 온실가스가 안 나와 친환경적이고 단가도 저렴하다.

김영대 기자 Lonafree@yna.co.kr

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