[특허&CEO] 왜! 세계가 ‘건축용 3D 프린터’에 주목하나... 작은 거인 (주)코로나

신동원 대표 “대한민국 1가구 1주택 만들어 주고 싶다”

특허뉴스 이성용 기자 | 기사입력 2019/07/05 [13:43]

[특허&CEO] 왜! 세계가 ‘건축용 3D 프린터’에 주목하나... 작은 거인 (주)코로나

신동원 대표 “대한민국 1가구 1주택 만들어 주고 싶다”

특허뉴스 이성용 기자 | 입력 : 2019/07/05 [13:43]

 

국내최초 건축용 3D 프린터로 1시간 1... 32평형 짓는데 32시간이면 OK

 

 

 

3D 프린터로 집을 짓고 자동차도 만들 수 있는 세상이다. , 음식, 주택, 인체장기는 물론 우주기지 건설까지. 의식주를 넘어 우주시대로 진출하는 3D 프린터이 활약, 21세기 연금술이라 불릴만하다.

 

최근 캐나다에서 방 4개짜리 콘크리트 주택 외형을 하루 만에 제작하는 주택건축용 3D 프린터가 개발돼 관심을 끌고 있다. 3D 프린터는 통상 6개월 정도 걸리는 콘크리트 주택 건축 제작 기간을 며칠 수준으로 획기적으로 단축한 데다 비용도 기존 방식의 10% 밖에 들지 않아 민간 업계 및 공공 기관에서 주목하고 있다.

3D 프린팅 건축 분야는 중국과 러시아에서도 앞다퉈 경쟁하고 있다. 지난해 러시아에서는 3D 프린터로 하룻만에 집짓기에 성공했다. 콘크리트 혼합물을 3D 프린팅 한 다음 페인트칠과 지붕 얹기 등 집을 완성하기까지 1주일이 걸리지 않았다.

중국은 2016년 두바이에서 3D 프린팅 부재로 지은 오피스 빌딩 오피스 오브 더 퓨처를 선보이기도 했다.

국내에서도 국내 최초, 유일무이 건축용 3D프린터 기술을 보유한 기업 ()코로나(대표이사 신동원)가 있다. 코로나는 지능형 응용로봇인 건축용 3D 프린터로 하루만에 나만의 디자인을 살린 집을 짓고 있다.

 

4차 산업혁명의 중심에 선 ‘3D 프린터

 

최근 디지털산업(digital industry)의 기술집약으로 3차원 데이터 작업(3D data work)이 원활해 졌고, 주변기기 기술의 발전과 함께 3D 프린팅 관련기술의 원천특허권이 만료되면서, 구동력을 얻은 3D 프린팅 기술이 전 세계적으로 주목받고 있다.

건축용 3D 프린터의 경우 노즐을 통해 몰탈이나 콘크리트가 분사되면서 적층되는데, 적층되는 몰탈이나 콘크리트 내부에 철근의 역할을 할 수 있는 별도의 재료를 투입하지 못하기 때문에 3D 프린터에 형성되는 건축물이나 구조물 등은 강도 등에 있어서 한계가 있었다.

이러한 건축용 3D 프린터의 한계를 극복한 기업이 있다. 바로 ()코로나이다. 코로나는 3D 프린터의 노즐을 두가지 이상 마련하고, 노즐들을 통해 서로 다른 분사액을 분사함으로써 적층되는 적층물의 강도와 형태의 보존이 용이하도록 했다.

 

, 건축용 3D프린터가 필요한가

 

3D 프린팅 기술은 Mckinsey 가 선정한 12대 와해성 기술(Disruptive technology) 중 하나이다. 2025년까지 $550억의 경제적 파급효과뿐만 아니라, 제조업, 건설업 등 모든 산업의 생산체계, 비즈니스 모델을 변화시킬 것으로 예상하고 있다.

현재 전 세계적으로 전통적인 건축재료에 기반을 둔 기초적 수준의 3D 프린팅 건축상품이 연구, 개발되고 있는 상황에서 건설 또는 건축 분야에서 상품의 규모, 형상, 기능 등 종합적이면서 구체적인 상품기획을 설정한 3D 프린팅 소재 및 장비를 선제적으로 개발되면 글로벌 건설시장에서 기술선도와 독점적 시장지위를 확보할 것으로 보인다.

최근 건설산업에서 비정형 건축물 생산단가 상승, 정밀한 생산방식 필요, 생산의 비효율성 급증 등의 기술적 한계에 도달한 실정에서 건축물에 특화된 3D 프린팅 생산플랫폼이 뜨고 있다. ()코로나에서 개발한 건축용 3D 프린터가 인정받는 이유이다.

영국 시장조사 기관인 Canalys에 따르면, 건축분야 3D 프린팅 글로벌 시장점유율은 3%에 불과해 건축분야 3D 프린팅 시장의 확대 가능성이 가장 큰 분야라고 밝혔다.

2020년 세계 인구는 82억 명에 도달(UN, 2006)하고, 세계건설시장은 202012.7조 달러로 예상되는 가운데, 2050년까지 10만 명 규모의 도시 14천개 조성이 전 세계적으로 필요하며, 시장규모는 1,000조 달러로 예상되고 있다.

때문에 에너지 과소비 및 폐기물이 대량 발생되는 건설시장 내의 한계점을 극복할 대안으로 건축용 3D 프린터 시장이 지속가능한 친환경 및 에너지 자립 등으로 글로벌 건설시장 점유율을 높이고 있다. 건축용 3D 프린터는 기후·인구·사회학적 환경변화 대응은 물론 에너지의 생산·소비 균형, 폐기물 배출과 재사용·재활용 순환, 이산화탄소 배출과 흡수 순환 등의 융·복합 건축기술로 떠오르고 있다.

 

()코로나, 곡면 노출콘크리트 등 비정형 건축물 기술적 한계 극복

 

동대문디자인플라자(DDP), 카타르박물관(Qatar Museum) 등 극단적인 비정형 건축물의 경우, 전통적인 건설생산체계의 낮은 생산성으로 인해 막대한 시간과 비용 손실이 발생했다.

특히, 최근 건설산업에서 비정형 건축물 생산에서 구조부재의 맞춤형 제작 생산, 내외부 마감의 맞춤형 제작 생산, 맞춤형 곡면 노출콘크리트 등에 대한 생산단가 상승, 정밀한 생산방식 필요, 생산의 비효율성 급증 등의 기술적 한계를 보이고 있다.

 

 

건축물 대상 3D 프린팅 기술을 적용하면, 외부형상의 곡면 등 모듈화를 통해 생산체계의 효율성을 높이고, 내부형상과 기능의 다양성을 통해 건설시장에서의 사용자 니즈(Needs)에 대응할 수 있다.

또한 건축용 3D 프린터는 노동 집약적인 저부가가치 건설산업을 기술집약적 고부가가치 산업으로의 패러다임을 전환할 수 있다.

ICT 융합기술 결정체인 ()코로나의 건축용 3D 프린트가 전 세계적으로 주목받는 이유이다.

 

선제적 미래기술로 떠오른 건축용 3D 프린터

 

20159월 국토교통부와 국토교통과학기술진흥원이 발간한 '건축물 대상 3D프린팅 장비 및 설계기술 개발 기획 최종보고서'에 따르면 3D 프린터로 출력된 건축물이 기존 건축물 성능을 구현하기 위해 장비개 발뿐만 아니라, 동시다발적으로 설계 및 시공기술, 소재 등의 관련 기술개발이 필요함을 최종보고서에 직시했다.

보고서에선 건축물 대상 3D 프린터 기술개발 결과로 먼저, 글로벌시장 선점은 경제적 효과뿐만 아니라 미래 기술 보유국의 이미지, 건설산업의 국제적 위상 강화, 관련 핵심 원천기술의 자립화 및 기술 수출을 통해 국가 이미지 제고에 기여가 가능하다고 밝히고 있다. 또한 건축 규모를 극복하는 건축물 대상 3D 프린팅 관련 핵심기술의 개발이 성공하면 침체된 건설경기 부양효과 및 글로벌 시장 내 새로운 분야로의 진출, 청년창업의 영역이 대폭적으로 확대될 것이며, 이른바 IT융합 건설 산업의 대표적인 산출물이 될 것이라고 밝혔다.

 

 

특히, 경제적 측면에서 건축물 전 생애주기 단계에서 에너지 소비 절감을 달성하고, 더 나아가 국가 온실가스 감축 목표치를 달성이 가능할 것으로 판단된다고 밝혔다.

코로나는 국내 최초로 상용가능한 건축용 3D 프린터 기술을 개발했다. 자동화기술, 로봇응용, S/W 기술을 바탕으로 정밀제어가 가능한 건축용 3D 프린터는 건축과 건설 분야에서 활용되고 있다.

특히 코로나의 건축용 3D 프린터는 거푸집을 사용하는 기존의 방식에서 탈피해 시멘트 등 구조용 재료를 직접 출력해 비대칭 비선형의 대형 구조물을 제작할 수 있고, 소규모 주택은 한 번에 출력이 가능하다.

 

코로나, ·복합 소재로 로봇을 만들다

 

코로나(CORONA)는 융합(CONVERGENCE)와 로봇(ROBOTICS), 그리고 나노(NANO)의 앞 두글자를 조합해 탄생했다. 말 그대로 융·복합 소재로 로봇을 만들었다는 의미다.

집값은 천정부지로 치솟는데 소득은 줄어 서민의 내 집 마련이 갈수록 어려워지고 있는 가운데 최근 KB부동산에 따르면 서민의 내 집 마련 기간은 평균 17.3년이 걸리는 것으로 나타났다.

신동원 코로나 대표는 국내 유일한 건축용 3D 프린터로 32평 집을 건축하는데 32시간이 걸린다. 1시간에 1평 정도다. 코로나는 가난하고 병든 사람들을 위해 한 가구 한 주택을 지어주고 싶다며 건축용 3D 프린터로 아시아를 넘어 세계에서 가장 부유한 국가상을 제시했다.

 

 

초대형 건축용 3D 프린터를 연구·개발하는 코로나는 빚은 없고 빛이 있는 세상을 열기 위해 건축산업에 뛰어 들었다. 단순한 건축산업이 아니다.

신동력 4차 산업혁명의 중심에 선 3D 프린터, 그 중에서도 아직까지 미개척 분야였던 건축용은 ICT ·복합의 결정체로 손꼽힌다.

코로나는 건축용 3D프린트의 구성요소로 구조와 디자인(Structure and Design) 건축재료(Material) 프린트(Printing system)3가지를 설정하고 있다.

프로세스의 핵심인 구조와 디자인은 캐드(CAD)작업으로 진행된다.

 

11시간... 32평형 32시간이면 완성

 

기능올림픽 출신의 신동원 코로나 대표는 엔지니어다.

은행에서 사용하는 계수기, 갤럭시 스마트폰, 수중 니모 로봇, 농심 신라면 라인설계 등 신대표의 손을 거쳐 개발된 것이 우리주위에서 수없이 많다.

특히 수중 3D카메라 제작은 물론 지하철 개폐구, 네비게이션 공동개발 등 삶의 질을 높여주는 기술개발에 앞장서 왔다.

 

 

 

신동원 대표의 빚은 없고 빛이 있는 세상을 열기 위한 의지가 반영된 건축용 3D 프린터는 32평형 집을 32시간에 지을 수 있는 국내최초 건축용 3D 프린트로 아직까지 독보적인 기술로 평가받고 있다.

신동원 대표가 개발한 국내 유일무이한 건축용 3D 프린터는 해외에서도 각광을 받고 있다.

사우디아라비아에 3D 프린터 주택 150만채 건설 계획을 발표한 중국 건축용 3D 프린터 최대기업인 윈선의 마이허 회장이 방한해 신동원 대표를 만나기도 했다.

 

비대칭 비선형 건축물 자유자제로... 예술과 건축의 만남

 

앞서 언급한 바처럼 건축산업의 난제는 낮은 생산성으로 인해 막대한 시간과 비용 손실이다.

건축용 3D 프린터가 이러한 건축산업의 난제를 해결하고 있다.

일반적으로 건축은 재료를 가공해 각 블록을 노동력을 투입해 집을 짓는다. 다양한 건설기기의 필요성은 필수이다. 집을 다 지은 다음에도 온갖 건설 폐기물까지 처리해야하는 부담이 따른다. 반면 건축용 3D 프린터의 경우 기초공사가 된 부지에 재료만 건축용 3D 프린터에 넣으면 1시간 1평정도의 집이 완성된다. 물론 건설폐기물로 거의 없다.

신동원 코로나 대표는 건축용 3D 프린팅은 건축주 취향에 맞춘 자유로운 디자인이 최대 강점이다. 이는 전통 주택 시공방식에 비해 노동력과 재료를 최대 7080% 아껴 공사기간을 단축할 수 있다. 또한 건축용 3D 프린팅 기술은 획기적인 공사비 절감효과는 물론 시공과정에 발생하는 폐기물을 1%로 최소화하는 친환경 기술이라고 말했다.

정화조 설치 시에도 기존 7명이 7~10일 소요되는 공정을 건축용 3D 프린터의 경우 1명이 6시간이면 공사를 마칠 수 있다.

코로나의 건축용 3D 프린터는 고객이 원하는 디자인은 물론 재료비 30~70% 절약이 가능하고, 제작시간 50~70% 단축 노동력 50~80% 절약 폐기물 50~99%감소가 가능하다.

코로나의 건축용 3D프린터는 사람의 손 또는 기존 거푸집으로 제작하기 힘든 형태인 곡선, 비선형 비대칭의 모형도 만들 수 있어 건축, 토목, 조형 등 다양한 분야에서 고객이 요구하는 디자인을 시멘트로 출력할 수 있다. 이러한 기술의 진보로 인건비, 폐기물, 재료비, 공사 기간 등을 획기적으로 줄일 수 있게 되었다.

코로나의 건축용 3D 프린터는 겐트리 탑입으로 이동과 분해가 용이하도록 설게되어 외부에서 작업이 가능한 것도 특징이다. 또한 자체 소프트웨어를 기술 개발해 미국 Lewis Yakich보다 3.5배 빠른 속도(FEED)로 제작·운영하는 첨단 기술력을 보유하고 있다.

추후 코로나는 시카고 마리나시티(옥수수타워)와 같은 비선형 비대칭 건축에도 도전할 계획이다.

코로나의 건축용 3D 프린팅 기술은 정화조를 비롯한 단순한 디자인부터 주택, 가구, 예술조형물, 교량, 황토방, 인공어초, 건축, 터널, 방공호까지 건축의 패러다임을 바꾸고 있다.

 

 

인터뷰를 마치며 신동원 코로나 대표는 건축용 초대형 3D 프린터는 고객이 원하는 맞춤 디자인과 효율적인 시공 및 대량 공급이 가능한 시스템으로 진화하고 있다국내에서 유일하게 3D 프린팅 건축기술을 보유한 코로나는 지중해 산토리니 마을처럼 비선형·비대칭 주택 조성을 중장기 목표로 삼아 연구개발에 매진하고 있다고 강조하며 건축용 3D 프린팅 기술을 응용한 주택건축의 새 패러다임을 제시했다.

 

한편, 올해 코로나는 (가로)12m*(세로)12m*(높이)6m 402층을 전 세계에서 가장 큰 상용화가 가능한 일체형 건축용 3D 프린터 장비를 개발할 계획이다

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