<수중 3D프린팅 장면, 이미지:코넬대학교>

코넬 대학교 연구팀이 해양 건설 분야의 혁신을 불러올 '수중 3D 프린팅' 기술을 개발하고 있습니다. 이 기술은 심해나 연안의 인프라를 수리하거나 새로운 구조물을 건설할 때, 지상에서 제작해 운반하는 방식 대신 로봇을 이용해 현장에서 직접 콘크리트를 출력하는 방식입니다. 이를 통해 해양 생태계 교란을 최소화하면서도 보다 효율적이고 스마트한 건설이 가능해질 전망입니다.

수중 3D 프린팅의 가장 큰 기술적 난제는 시멘트 입자가 물에 씻겨 나가는 '워시아웃(washout)' 현상을 방지하는 것입니다. 코넬 연구팀은 점도와 펌프 성능 사이의 정밀한 균형을 맞춘 특수 혼합물을 개발하여, 물속에서도 형태를 유지하며 층층이 견고하게 결합할 수 있는 기술을 확보했습니다. 특히 DARPA(미 국방고등연구계획국)의 요청에 따라 운송 비용을 줄이기 위해 해저 퇴적물을 주원료로 활용하는 혁신적인 시도를 하고 있습니다.

또한 탁한 바닷속에서도 정밀한 작업이 가능하도록 센서와 로봇 공학 기술이 결합되었습니다. 수중에서는 시야 확보가 어렵기 때문에, 연구팀은 다중 센서 시스템이 탑재된 제어 장치를 설계하여 로봇 팔이 실시간으로 출력 상태를 감지하고 경로를 수정할 수 있게 했습니다. 이러한 자율 제어 시스템은 잠수사가 직접 내려가기 어려운 위험한 환경에서도 고품질의 구조물을 완성할 수 있게 해줍니다.

이번 프로젝트는 재료 설계, 로봇 공학, 건축학 등 다양한 분야의 전문가들이 협업하는 융합 연구로 진행되고 있습니다. 오는 3월에는 실제 수중에서 아치형 구조물을 출력하는 최종 시연이 예정되어 있으며, 성공할 경우 항만 시설 수리, 통신 케이블 보호, 인공 암초 조성 등 다양한 해양 건설 분야에 획기적인 변화를 가져올 것으로 기대됩니다.

<3DGURU Opinion>

국내에서는 별다른 소식이 없지만, 해외에서는 3D프린팅 건축에 대한 소식이 꾸준히 들려오고 있습니다. 그러다가 수중 3D프린팅 기술 개발 소식이 있어서 소개해드립니다. 잠깐만 생각해봐도 물속에서 콘크리트나 시멘트가 굳는게 가능할지? 어떻게 물속에서 콘크리트를 원하는 형태로 압출하지? 깊은 바다속에서 제대로 굳은걸 어떻게 확인하지? 압출불량이 생기면 바다속에서 어떻게 해결하지? 등등 물 속이라는 환경에서 3D프린팅한다는것은 도전적인 작업입니다. 이러한 제약을 해결해나가는 게 참 대단하다는 생각이 듭니다. 원문 링크에서 출력하는 동영상도 있으니 참고하시기 바랍니다. 

참고 : 코넬대학교