최근 건설 산업에서 기능을 갖춘 비정형 구조물과 조형적 아름다움에 대한 요구가 증가하고 있다. 기존의 금형 기반 구조물 생산 방법은 여러 장점을 갖고 있으나, 복잡한 비정형 구조물을 구축하는 데에는 비용과 기술적 특성으로 인해 한계가 따른다. 성형(몰딩) 생산 방법은 대량 생산 시스템에는 적합하지만, 소량 배치 생산에서는 생산비, 공사 기간, 공사비 및 환경 오염이 발생할 수 있다. 최근 건설 산업의 흐름은 다양한 유형의 정교한 구조물을 생산할 수 있는 맞춤형 소량 배치 생산의 새로운 공법을 요구한다. 3D 콘크리트 프린터(3D Concrete Printers, 3DCP) 관련 기술을 개발함으로써 얻는 경제적 효과뿐 아니라, 미래 기술의 이미지, 국제 건설 토목 산업에서의 위상, 자주적 역량, 기술 수출을 통해 국가 이미지를 제고할 수 있다. 지금까지 3DCP 기술은 육상에서 주거용 주택 및 구조물 등을 생산·활용하거나, 육상에서 제조한 후 이를 수중에 설치하는 방식으로 수행되어 왔다. 본 연구 과제의 최종 목적은 3DCP 장비를 이용해 수중에서 다양한 해양 구조물을 직접 3D로 프린팅하여 해양 구조물을 제작하는 것이다. 현재의 수중 구조물 시공 기술과 비교할 때, 3DCP 장비를 사용하여 수중에서 직접 구조물을 구축하는 경우 다음과 같은 장점이 있다: 1) 비용 절감 효과, 2) 공사 시간 단축, 3) 무정형 수중 구조물의 제작 용이성, 4) 재난 예방 효과. 3DCP 장비의 핵심 요소 기술은 이송된 복합 재료를 일정한 정량 속도로 압출하고, 출력(배출)하는 동안 재료의 프린팅 흐름을 매끄럽게 제어하는 것이다. 본 연구에서는 3DCP 장비의 압출 모듈이 수중에서 작동하도록 하면서, 압출 시에도 재료의 프린팅 흐름을 제어하고 수중 프린팅 중 발생할 수 있는 외부 힘을 최소화하는 압출 모듈을 개발한다. 수중에서 콘크리트 구조물을 프린팅하기 위한 3DCP 장비 개발에 대한 연구와, 고점성 저유동 콘크리트 복합 재료를 사용하여 콘크리트 구조물을 프린팅한 예비 실험을 설명한다.

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