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[뉴스엑스포_산업전망] 3D 프린팅, 소규모 건축 분야 중심 ‘행보 가속화’-하루 만에 집 짓는 ‘3D 프린팅 건축’
   
▲ 지금까지 소형 건축물을 건립하려면 최소 수개월이 소요된 바 있다. 하지만 3D프린팅 기술을 적용하면 단 며칠만에 2~3층 높이의 건축물 건립이 가능하고 여기에 소요되는 인원 또한 관리 운영자 등 최소한의 인원만 있으면 되는 등 3D프린팅 기술은 급속도로 발전하고 있다. <그래픽 뉴스엑스포 그래픽 팀 / 팀장 이진영>

[뉴스엑스포_산업전망] 최근 미국의 스타트업(Start-up)인 ‘ICON’은 2018년 3월 12일 텍사스 오스틴에서 800평방피트(약 74.3제곱미터, 22.5평) 크기를 가진 단독 주택의 프로토타입(Prototype)을 공개한 바 있다. ICON은 비영리 NGO단체인 ‘New Story’와 협력하여 노숙자들의 주거 지원 프로그램의 일환으로 이번 프로타입을 공개하였는데, ICON의 설명에 의하면 해당 단독 주택 건축에 지출한 건축비는 1만 달러이며 공사 기간은 24시간 이내인 것으로 알려졌다.

ICON는 이 단독 주택의 건축비를 현행 1만 달러(1077만원) 수준에서 4천 달러(431만원) 수준까지 낮추는 것이 목표라고 밝혔는데, 이것이 가능하다고 보는 이유는 ICON은 기존의 일반 건축 방식을 따르는 것이 아니라 3D 프린팅 방식의 건축 방식을 사용하기 때문이다.

철근과 같이 골조를 세우고 형틀을 만들어 콘크리트를 붓는 기존 건축 방식과 달리, 현행 3D 프린팅 건축 방식은 적층(Bottom-up), 모듈(Module) 공법을 따르는 것이 일반적이다.

적층 방식은 3D 프린팅용 특수 콘크리트와 같은 출력 재료를 층층이 쌓아 올리는 방식으로 소요되는 건축 자재의 양에 대해 비교적 정확한 예측이 가능하기 때문에, 폐기물이 적음과 동시에 낭비되는 자재가 적다는 장점이 있다. 또한 잘못 출력된 재료의 재활용도 가능하여 기존 건축 방식에 비해 자재비용 측면에서 유리하다는 평가를 받고 있다.

모듈 방식은 기존 건축 방식처럼 거실, 방, 화장실을 일괄적으로 건축하는 것이 아니라 거실 모듈, 방 모듈, 화장실 모듈을 각각 제작한 후 건축 장소에서 거실 모듈, 방 모듈, 화장실 모듈을 조립하는 방식으로 건축하는 것을 의미한다. 만약 건축용 3D 프린터를 여러 대 투입하는 경우 각 모듈을 동시에 생산할 수 있기 때문에 공사 기간을 비약적으로 단축하는 것이 가능하다.

이런 3D 프린팅 건축 방식은 건축 자재를 절약할 수 있고, 공사 기간의 단축이 가능하다는 측면에서 관련 업계의 주목을 받고 있다.

◆ 250㎡ 면적 건축에 단 한명 소요…해외의 3D 프린팅 건축 사례

2016년 초 아랍에미리트의 두바이에 3D 프린팅 건축물이 시공된 바 있는데, 놀라운 점은 250㎡(약 76평) 건물을 건축하는데 공사 기간은 단지 17일 정도가 소요되었을 뿐이고, 건축 비용은 1억 6000만 원 수준에, 투입된 현장 인원은 3D 프린터 운용자 1인 뿐이었다는 점이다.

국내와 아랍에미리트의 건설업 사정이 동일하다고 볼 수 없기 때문에 단순 비교는 어렵지만 국내 경량 철골 주택 기준으로 공사비가 평당 300만원 ~ 400만원이 발생하는 것을 감안하여, 76평 기준으로 평당 350만원으로 계산할 경우 76 X 350 = 2억 6600만원이 발생하므로 건축 비용으로 1억 6000만원이 발생한 두바이의 3D 프린팅 건물 쪽이 기존 건축 방식보다 건축 비용 부담이 적다고 할 수 있다.

한편 3D 프린팅 건축에서 두각을 드러내고 있는 기업으로 중국의 ‘윈선(Winsun, 盈創)’을 거론할 수 있는데, 이 기업은 2001년 3D 프린팅 건축 기법을 도입하여 심각한 중국의 건축 폐기물 문제를 해결하기 위해 설립된 것으로 알려졌다. 윈선은 2014년 상하이에 10채의 주택을 3D 프린팅 기술로 건축하였고, 2015년엔 1100제곱미터(약 330평) 규모의 서양식 별장과 지상 5층 높이의 3D 프린팅 건물을 시공하여 그 기술력을 인정받고 있다.

3D 프린팅 건축 기업인 윈선의 주장에 따르면 기존 건축 방식과 비교하여 3D 프린팅 건축 방식은 건축 비용 면에서는 50% ~ 80%까지, 건축 재료는 30% ~ 60%까지, 시공 기간은 50% ~ 70%까지 절감 내지 단축하는 것이 가능한 것으로 알려졌다.

최근에는 앞서 언급한 미국의 ICON이나 중국의 윈선 외에 유럽에서도 3D 프린팅 건축에 대한 관심은 높아지고 있는데, 지난 4월 9일 네덜란드 로봇 업체 ‘MX3D’가 암스테르담 레드라이트 De Wallen 구역에 설치될 보행자용 다리를 3D프린팅 기술로 제작한 것으로 알려졌다.

해당 다리 길이는 12.5m에 너비는 6.3m로, 제작에는 4.5t의 스테인레스 스틸이 사용되었다고 알려졌다. 다리 규모가 작아 3D 프린팅 기술이 건축 부분을 넘어 토목 부분까지 본격적으로 사용되고 있다고 말하기는 곤란하지만 3D 프린팅 관련 분야가 넓어지고 있다고 주장하는 것은 무리가 없다고 판단된다.

즉 미국, 중국, 유럽 등 해외의 각 기업들은 스타트업을 중심으로 3D 프린팅 기술과 건설 분야를 접목시키는 계획을 꾸준히 진행하고 있다고 볼 수 있다.

◆ 소형 건축물 분야 중심 활발한 움직임…3D 프린팅 건축 분야 향후 발전 전망

3D 프린팅 건축이 적층, 모듈 공법을 채택하고 있어 자재 절감, 시공 기간 단축 등의 요소에서 강점을 가지는 반면, 고층 빌딩과 같은 대형 건축물 시공에 현행 3D 프린팅 건축 기술을 적용하는 것은 다소 이르다는 지적이 나오고 있다.

해당 지적은 미리 제작된 모듈을 현장에서 조립하는 공법을 사용하는 경우 모듈 사이의 접합 부분에 대한 처리를 제대로 하지 않으면 누수와 단열성 저하와 같은 문제가 발생할 확률이 높고, 고층 빌딩과 같은 대형 건축물을 시공하는 경우 조립식으로 건축된 건축물이 무거운 하중을 제대로 감당, 분산할 수 있을지 의문이라는 것에 초점을 맞추고 있다.

실제로 해외 건축 사례를 봐도 현재 3D 프린팅 건축 방식은 고층 빌딩과 같은 대형 건축물에는 적용되지 않고, 10층 이하의 소형 건축물에만 적용되고 있는 실정이다. 관련 기업인 윈선의 경우 대형 건축물을 3D 프린팅 건축 기법으로 건축하지 않는 것은 기술력의 문제가 아닌 관청의 허가 문제라고 주장하고 있지만, 현재까지 대형 건축물에서 3D 프린팅 건축 기술이 적용된 예가 없다는 것은 부정할 수 없는 사실이다.

게다가 2016년 KIST(한국과학기술연구원)에서도 모듈 공법을 사용하는 3D 프린팅 건축 기술에 대해서 비슷한 지적을 한 바 있고, 이런 지적을 보완하기 위해 KIST는 일반 건축 공정에 소재 적층 방식을 가미한 3D 프린팅 건축 기술 개발에 박차를 가하겠다는 발표를 한 적이 있기 때문에 3D 프린팅 건축 기법에 대한 지적이 터무니없다고 말하기는 어렵다.

따라서 이런 한계를 고려한다면 현행 3D 프린팅 건축 기술은 당분간 단독 주택과 같은 소형 건축물 분야에서는 활발하게 적용될 것으로 전망되지만, 대형 건조물 건축에 적용되기까지는 기술 개발이나 인식 변화 측면에서 적지 않은 시간이 걸릴 것으로 전망된다.

임종인 기자  news@newsexpo.co.kr

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