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
적층기술을 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.