인류의 발전과 함께 건축 기술은 놀라운 진보를 이루고 있습니다. 건축은 다양한 기술인 IT분야, 로봇분야, 우주분야 등과 융합되어 있으며 새로운 건축의 시대가 도입되고 있습니다. 건축 분야에서도 디자인과 건설 분야에서 소비자가 원하는 맞춤형으로 생산할 수 있는 디지털 기술이 융합되어 있으며, 그 중 3D 프린터는 건축 생산 방식에 많은 변화를 일으킬 것으로 예상하고 있습니다.
3D 프린터의 기원
3D 프린터는 컴퓨터로 설계된 3D 모델링 또는 디지털 3차원 스캐너를 통해 모델 데이터를 바탕으로 3차원 물체를 만들어가는 기계로 현재 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 3D 프린터는 최근 들어 4차 산업혁명 시대의 핵심 기술로 인식되고 있는데, 30년 전인 1984년 미국 발명가 척 헐(Charles W. Hull)에 의해 개발된 기술입니다. 척할은 공동으로 3D시스템즈사를 설립해 1986년 액체 플라스틱 소재를 연속적으로 층을 쌓는 방식으로 고형 물체를 인쇄하는 기술인 ‘입체인쇄술’ 방식 개발 및 특허를 출원했고 1998년 이 기술을 처음 상용화했습니다. 그가 만든 방식은 잉크젯 프린터가 일반 인쇄용 잉크를 한 장 쌓는 것과 같은 개념으로 여러 종류의 재료를 연속적으로 층을 쌓는 방식입니다.
건축 분야에서 활용되는 3D 프린터
건축 분야에서의 3D프린터의 활용 방법 및 사례는 우선 건물 전체를 인쇄하는 방법입니다. 그러나 3D프린터가 건물보다 크지 않으면 안 될 문제에서 소형 주택 위주로만 건설할 수밖에 없는 한계가 있습니다. 일례로 미국 기업의 3D프린터 업체 Apis Cor는 러시아에 38㎡의 원통형의 집을 건물이 들어설 부지에 높이 3m, 길이 5m의 대형 3D프린터 기계를 설치하고 24시간으로 집 전체를 인쇄하는 방식을 사용해서 완성했습니다. 둘째, 프린트하는 데 적합한 크기의 모듈을 조립하고 건물을 만드는 방법인 유닛토프링팅으로 비정형 건축물의 건설 및 규모가 큰 건물을 지을 때 사용하는 방식입니다. 중국의 하라 라젠 기업은 건축물 내외장재를 3D프린터에서 벽돌로 출력 시 현장에서 조립하는 방식으로 6층짜리 건물을 5일에 완성했다는 것이다. 또 2015년 베이징의 디자인 주간에 제작된 정자들이 LCD가 1,023개의 프린트된 유닛으로 구성되어 디자인되었습니다. 모형 전체는 비정형적 형태로 버섯형 구름을 연상시킵니다. 셋째, 건축의 일부 요소에 3D프린터를 활용한 시행 방법으로 고도의 기술이 필요한 장식 디자인 모티브를 느끼는 요소를 제작하는 방법입니다. 이 방법은 건축물 뿐 아니라 실내 장식이나 건축물 복원 등에 다양한 가능성을 가지고 있습니다. 2001년부터 안토니오·가우디의 작품인 사구 라드 파밀리아 성당은 프린팅 기술과 “Materialisemagics”소프트웨어를 활용하고 완성 중입니다.3D프린터, 왜 각광받을까?3D프린터, 왜 각광받을까?건축 분야에서 3D 프린터의 활용이 대두되는 이유는 첫째, 3D 프린터를 이용한 건축 설계는 시간·인력·비용적인 측면에서 경제적입니다. 둘째, 비정형 형태 및 장식이 가득한 공간의 건축물을 제작하는 데 유리합니다. 셋째, 산업폐기물을 재활용할 수 있고 낭비없이 최소한의 재료로 건축물을 지을 수 있어 자원낭비를 줄일 수 있는 친환경 건축방식입니다. 넷째, 사회적 취약계층과 이재민을 위한 임시주택, 1인 가구를 위한 소형주택을 저렴하고 신속하게 건설할 수 있어 사회적 주택문제를 해결할 수 있습니다.미국 항공우주국 NASA도 미래 우주 식민지 건설을 위한 3D 프린터 기술을 활용한 공모전 등을 열었듯이 중국, 미국, 네덜란드, 아랍에미리트 등 여러 나라가 3D 프린팅 기술을 활용한 건축에 새로운 도전을 하고 있습니다. 이에 비해 국내 3D프린터 기술은 1989년 대우차에 첫 상업용 RP(Rapid Prototyping=3D프린터) 장비가 운영됐고 건축 분야에서는 코로나 기업이 2015년부터 ‘6M급 건축용 3D프린팅’을 개발해 현장에서 직접 출력해 가로·가로 6m 크기로 3.5평의 구조물을 만들 수 있는 기술을 확보하고 있습니다. 또 앞으로 2~3년 뒤에 30평대 단독주택을 지을 수 있을 것으로 예상하고 있습니다.3D프린터 기술은 35년 전에 만들어졌지만 건축 분야에서는 아직 초기 단계이고, 또 3D프린터를 활용해서 100% 건물을 짓는 것은 쉽지 않습니다. 또한 건물의 내구성, 자연환경 등의 변화에 대응하기에는 아직 이르다고 생각할지도 모릅니다. 하지만 앞으로의 미래에는 3D 모델링 파일만 공유하면 건축사와 건설사 없이도 세계 어디서나 장소를 가리지 않고 조건에 맞으면 건물을 출력하고 완성하는 시대를 기대합니다. 음악을 다운로드 하듯 사람들은 자신이 좋아하는 3D 모델링을 다운받아 건축, 인테리어, 가구, 소품 등을 출력하는 시대가 곧 오지 않을까요?written Soh Junyoung, 서준영 부천대학교 실내건축디자인과 교수written Soh Junyoung, 서준영 부천대학교 실내건축디자인과 교수