건축구조물의 3D 프린팅

1994년 겨울 A는 영국유학길에 올랐다. 하나만 보고 달리는 나이였다. 그래서인지 두려운 것도 무서운 것도 없었다. 하나만 보고 달리면 그 하나 이외에는 아무것도 보이지 않기 때문이다.

곡면을 최적화하는 일을 시작하면서 A는 RP(Rapid Prototyping)에 대해서 알게 된다. 그 당시에도 신발 회사에서 mock-up을 만들때 3D 프린터를 사용하고 있었다. 곡면의 정의를 개발하는 일련의 그룹이 존재한다는 사실도 알게 되었고 기하학적인 정의가 컴퓨터에서 사용하기 쉬운 형태로 만들어졌다는 것도 알게 되었다. 신기하기만 했다. 벌써 20년도 훨씬 넘는 때의 일이다.

한국에 돌아와서 3D프린터에 대해서 까맣게 잊고 있다가 A는 자신이 사용하는 CAD모델링 도구에 STL파일을 생성해 주는 기능이 있다는 것을 알게 되었다. 그리고 한참 뒤인  2014년 학교플랜트에 3D프린터가 들어왔다. 제대로된 고가의 장비가 들어 오니 사용해 보고 싶다는 생각이 제일 먼저 들었다.

그래서 그동안 진행했던 연구결과 중의 일부를 STL파일로 생성해서 프린트해 보았다. 곡률을 가지는 단순한 면인데도 거의 42시간의 시간이 소요되었고 시뮬레이션을 통해서 디자인 한 막구조의 mock-up을 처음으로 손에 쥐었다. 4차 산업혁명이 A의 연구분야에서도 이루어 지고 있었다.

그런데 2016년에 구입할 것으로 계획했던 3D프린터는 학과에 전산실을 만드는 일로 2년 정도 미루어졌다. 그리고 2018년 여름 3D프린터의 구입이 완료되었다. 하지만 구조 커리큘럼에 이용될 이 새로운 기자재를 사용하기 위해서 실험실을 운영하게 된다. 유학시절 가장 부러워했던 이노베이션 센터(Innovation center)를 벤치마킹하기로 했다. 아래는 구조혁신실험실의 운영을 알리는 안내문이다.

“구조연구실(structure lab)에서 구조혁신센터를 함께 운영합니다. 2년간 한시적으로 통합 운영되며 실험실 공간이 마련되면 공간분리 예정입니다. 구조혁신센터에 새 장비가 설치되었습니다. 구조디자인을 통해서 설계한 구조물을 RP를 통해 모델을 직접 만들 수 있게 되었습니다. 학교 플랜트에 있는 고가의 장비와 비교하면 유지관리면에서도 유리하고 3D프린터를 가까이에서 경험할 수 있게 되어 연구/교육 환경이 일부 개선될 것 같습니다.”

구조혁신센터에 설치된 3D프린터는 학교 플랜트에 설치된 장비와 비교하면 정밀도가 다소 떨어졌다. 그리고 구동방식이 레진에 레이저를 쏘아서 굳게 만드는 Stereolithography방식이다. 따라서 프린팅을 하는 동안 가상의 지지대를 꽤 많이 생성하는데 이러한 상황이 프린트 결과물에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 그러나 기본적인 mock-up을 만들기에는 부족함이 없었다. 다만 곡면을 표현하는데 있어서 정밀도가 현저하게 떨어져 원하는 결과물을 얻지 못하는 상황이 빈번하게 발생하였다.

따라서 정밀도와 대상구조물에 따라서 3D프린터를 선별적으로 이용하는 것이 필요한 것으로 보인다.

하나만 보고 달릴때는 단 하나만 보여야 한다. -S LEE

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