권홍규 연구실
남서울대학교 빅데이터경영공학과
권홍규 교수
수중 3D 콘크리트 프린팅
노즐 설계
압출 모듈
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권홍규 연구실
남서울대학교 빅데이터경영공학과 권홍규 교수
권홍규 연구실은 3D 콘크리트 프린팅을 해양 환경으로 확장하기 위해 수중 출력 품질과 경화 특성을 공정·재료 관점에서 평가하고, 노즐 형상 및 수중 압출 모듈을 포함한 장치 설계를 수행합니다. 또한 주조 공정에서는 CAE 기반 충전 및 고화 해석을 통해 주조 레이아웃을 최적화하는 연구를 병행합니다. 전반적으로 제조 공정의 품질을 예측·검증하는 방법으로 연구를 진행합니다.
수중 3D 콘크리트 프린팅노즐 설계압출 모듈재료공급 장치CAE 주조 해석
대표 연구 분야
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수중 3D 콘크리트 프린팅의 재료·적층 성능 비교 연구
Material and Layering Performance Comparison in Underwater 3D Concrete Printing
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수중 3D 콘크리트 프린팅의 재료·적층 성능 비교 연구
Material and Layering Performance Comparison in Underwater 3D Concrete Printing
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수중 3D 콘크리트 프린팅 노즐 형상과 압출 모듈 최적화 연구
Optimization of Nozzle Geometry and Extrusion Modules for Underwater 3D Concrete Printing
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주조 레이아웃과 금속 충전·고화 해석 기반 다이캐스팅 품질 설계 연구
Quality-Oriented Die Casting Layout Design via CAE Filling and Solidification Analysis
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연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
5
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1
Article
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인용수 14
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2022Effects of Nozzle Details on Print Quality and Hardened Properties of Underwater 3D Printed Concrete
Jun-Mo Yang, In-Beom Park, Ho Jae Lee, Hong-Kyu Kwon
IF 3.4 (2022)
Materials
본 연구는 공중뿐만 아니라 수중에서도 출력할 수 있는 3차원 콘크리트 프린팅(3DCP) 시스템을 개발하였다. 수중 3DCP 시스템은 프린터 호퍼(hopper) 내 재료의 양을 감지하여 일정한 속도로 프린팅 재료를 노즐 팁으로 공급하는 기술을 포함하는 다수의 독자적 기술로 구성된다. 개발된 3DCP 시스템을 이용하여 수중에서 노즐의 세부 형상이 프린팅 품질 및 경화 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 수중에서의 직선 출력 성능은 다섯 가지 노즐을 사용하여 평가하였다: 흙손(trowel)이 없는 노즐(Nozzel#1), 양측에 고정 흙손이 부착된 노즐(Nozzle#2), 후면과 양측에 흙손이 부착되어 5면을 구속하는 노즐(Nozzle#3), 30°만큼 경사지게 한 3면 흙손을 갖는 노즐(Nozzle#4), 그리고 Nozzle#4에 개구부(opening)로부터 지붕(roof)을 추가한 노즐(Nozzle#5). 그 결과 Nozzle#4가 가장 우수한 출력 품질과 경화 특성을 나타냈다. 또한 Nozzle#4를 사용하여 수중 곡선 형상 출력 시험을 수행하고, 해당 시험에서 발생한 문제점을 분석하였으며 해결 방안을 제시하였다.
https://doi.org/10.3390/ma16010034
Nozzle
Underwater
3D printing
Materials science
Mechanical engineering
Engineering
Structural engineering
Marine engineering
Engineering drawing
Geology
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Article
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인용수 3
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2022Effects of Nozzle Details on Print Quality and Hardened Properties of Underwater 3d Printed Concrete
Jun-Mo Yang, In-Beom Park, Ho-Jae Lee, Hong-Kyu Kwon
SSRN Electronic Journal
https://doi.org/10.2139/ssrn.4250121
Underwater
3d printed
Nozzle
Quality (philosophy)
Underwater archaeology
Marine engineering
Engineering
Engineering drawing
Materials science
Forensic engineering
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2022Investigation on the Development of 3D Concrete Printing(3DPC) Technology Using Coarse Aggregation
CEO of Concrete Materials Mechanics Engineering, Jun Pil Hwang, Hong-Kyu Kwon
Journal of Society of Korea Industrial and Systems Engineering
https://doi.org/10.11627/jksie.2022.45.3.066
3D printing
Computer science
Engineering drawing
Construction engineering
Materials science
Civil engineering
Engineering
Composite material
최신 정부 과제
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주관|
2020년 5월-2022년 12월
|111,000,000원수중 타설용 콘크리트 복합재료 개발
1) 중점분야 1: 수중 적층 콘크리트 복합재료 개발
수중 3D 프린팅 콘크리트 복합재료 최적배합
- 구성재료 특성 고려한 3D 프린팅 콘크리트 복합재료 최적 배합 개발
- 3D 프린팅 적층 콘크리트 복합재료 이송 시뮬레이션 해석
- 수중 적층 3D 프린팅 배합 Library 구축
수중 적층 콘크리트 복합재료 결합재 개발
- 수중 분리저감 및 응결시간 제어 복합재료 결합재
- 수중 적층 3D 프린팅용 조강형 결합재
- 프리믹스 최적 결합재 개발 및 제품화
수중 적층 콘크리트 복합재료 특수 혼화제 개발
- 수중 불분리성 증점제/유동화제
- 응결시간 조절 특수 혼화제
- 특수 혼화제 최적화 및 제품화
3D 프린팅 콘크리트 복합재료 적층해석 프로그램 개발
- 입자 기반 수중 적층 콘크리트 복합재료 모델링
- 수중 해석 경계조건 설정
- 적층 안정성 파라미터 분석
- 프린팅 속도 및 정확도 향상 기법 해석
2) 중점분야 2: 수중 적층 콘크리트 복합재료 시험장비 및 부속장치 개발
배합장치 및 이송장치 개발
- 고점도/저유동성 콘크리트 복합재료 강재 배합장치 제작
- 콘크리트 복합재료 배합재료 고압 이송장치 제작
시험용 수중 적층장비 개발
- 시험용 수중 출력장치 개발
- 수중 비정형 구조물 적층장비 개발
- 방수 회전 서보모터 및 방수 슬립링 개발
수중 프린팅 장비 통합운영 프로그램 개발
- 제어부 모듈 운영 프로그램
- 구동모터 동작 및 위치제어 프로그램
- 비정형 구조물 적층 위한 경로생성 프로그램
3) 중점분야 3: 수중 적층 콘크리트 복합재료 성능평가 및 품질기준 개발
수중 적층 콘크리트 복합재료 성능평가 시험법 개발
- 콘크리트 복합재료 출력성능 표준시험 방법
- 수중 적층 콘크리트 복합재료 역학적 성능 표준시험 방법
- 콘크리트 복합재료 Prototype 배합의 굳기 전후 물성 평가
수중 적층 콘크리트 복합재료 품질관리 방안 개발
- 재료 선정 절차 및 재료 구성 절차
- 콘크리트 복합재료 프리믹스 결합재 제품 품질관리 절차
- 콘크리트 복합재료 제조 및 시공 품질관리 방안
시험법(안) 및 품질지침(안) 마련
- 수중 적층 콘크리트 복합재료 시험법(안) 3종 제정
- 시험법(안) 제정을 위한 전문가 자문 및 검증
- 수중 적층 콘크리트 복합재료 품질지침(안)
4) 중점분야 4: 개발기술의 경제성 평가 및 활용방안 도출
수중 적층 3D 프린팅 건설 방식의 경제성 평가
- 육상 제작 이송 설치 방식과 경제성 비교 평가
- 수중 건설의 무인화 및 자동화의 장단점 분석
- 수중 적층 건설 방식의 경제적인 비즈니스 모델 도출
수중 3D 프린팅 콘크리트 복합재료 활용 기술 개념설계 및 기획보고서 작성
- 수중 구조물 건설 자동화 소요 기술 도출
- 단기 상용화 및 중장기 개발 목표 도출
- 수중 적층 건설 방식의 경제적인 비즈니스 모델 도출
수중 콘크리트
적층 콘크리트
수중 3D프린팅
콘크리트 복합재료 개발
시험평가방법
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주관|
2018년 5월-2019년 5월
|100,638,000원적층기술을 이용한 비정형 비탈형 구조물 제작에 필요한 7축 적층장비 개발 [적층폭 100mm인 비정형구조물(1*2*1m)을 1시간이내 제작]
본 과제는 적층기술을 활용하여 복잡하고 정해진 형태가 없는 비정형 비탈형 구조물을 효율적으로 제작하기 위한 7축 적층장비를 개발하는 연구임. 이 장비는 재료를 층층이 쌓아올려 다양한 형태의 구조물을 자동으로 만들어내는 것을 목표로 함.
연구 목표는 비정형 구조물 제작을 위한 7축 적층장비 및 이를 운영하는 제어S/W 개발임. 구체적으로, 정량의 재료를 분사할 수 있는 노즐부 설계 및 개발, 연속 적층폭 100mm, 적층고 1m 이상, 1m*2m*1m 크기의 비정형 구조물 제작이 가능한 적층장비 개발을 목표로 함. 또한, 이상적인 적층조건 도출을 위한 장비운영UI 프로그램 및 노즐이동경로(NTP) 자동생성 프로그램 개발을 포함함. 핵심 연구 내용은 콘크리트 적층기술을 활용한 7축 적층장비의 토출모듈, 노즐모듈 개발과 장비운영UI 및 NTP 자동생성 S/W 개발임. 특히, 7축 장비의 복잡한 이동경로를 자동으로 생성하는 기술 개발에 중점을 둠. 기대 효과는 강재 거푸집 방식의 소량생산에서 적층기술 기반의 대량생산으로 전환하여 생산비용을 절감하는 것임. 이를 통해 다양하고 복잡한 디자인의 비정형 비탈형 구조물 생산이 가능해져 짧은 기간 내 다품종 생산을 실현하고, 거푸집 제작에 따른 재료비 및 생산비용 절감에 크게 기여할 것으로 전망됨.
7축 적층장비
토출모듈
노즐모듈
노즐이동경로 생성 프로그램
비정형 비탈형 구조물
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급결제 교반용 3D 콘크리트 프린터의 압출장치
상태
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2022출원번호
10202201059033D 콘크리트 프린터의 재료공급 장치
상태
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2022출원번호
10202201024993D 콘크리트 프린터의 압출장치
상태
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2022출원번호
1020220051167