하루가 지나면 신기술들이 쏟아지는 세상입니다. 누군가 이런 말을 했더라고요. "1년 전에 어떤 신기술이 나왔었는지 기억이 나지 않는다" 1년 전에 신기술이라고 하는 것들이 지금 보면 쓰이지 않을 정도로 구닥다리가 될 정도로 새로운 기술이 계속 나오는 것을 빗대어 말하는 것입니다. 특히, 4차 산업혁명 분야들이 모두 그렇습니다. AI, 자율주행 자동차, 3D 프린팅, 드론 등 기술들은 인류의 삶을 혁명적으로 바꾸고 있고 시장경제도 바꾸고 있습니다.
이 중 3D 프린팅 기술에 대해 말씀드려볼까 합니다. 지금 3D 프린팅 기술은 의료, 식품, 제조 산업 전반에 이용되고 있습니다. 게다가 3D 프린터로 건축물까지 만들어내고 있다는 것 알고 계신가요?
우리나라에서는 3D 프린터 건축 기술이 아직 생소한 분야이지만 유럽이나 미국 등 선진국에서는 3D 프린터를 이용한 건축 기술이 빠르게 발전하고 있습니다. 3D 프린터 건축 기술은 어느정도 단계에 와 있으며 이 기술이 우리의 미래를 어떻게 바꾸어 나갈지에 대해 생각해 보았습니다.
3D 프린터 건축 기술의 원리
3D 프린터 건축은 건축물을 구성하는 벽, 기둥, 바닥 등을 3D 프린터로 콘크리트를 재료로 하여 쌓아나가면서 만들어냅니다. 이전 방식은 벽체나 기둥 철근을 설치한 다음 콘크리트를 담을 거푸집을 만들고 나면, 레미콘(Ready Mixed Concrete)을 담은 믹스 트럭(Mix Truck)이 건설현장으로 와서 콘크리트 펌프카(Pump Car)에 콘크리트를 담아 타설 위치에 쏟아부는 뒤 양생해서 구조물을 만듭니다.
하지만, 3D 프린터 건축은 거푸집이 필요없습니다. 3D 프린터 노즐에서 점성이 높은 콘크리트를 정해진 도면에 따라 뽑아내어 층층이 겹으로 쌓아 구조체를 만듭니다.
거대한 3D 프린터를 현장에 설치하여 집을 만들기도 하지만 공장에서 3D 프린터를 이용해 부재(보, 벽, 기둥, 바닥)를 하나씩 PC(Pre-Cast)로 만들어 현장으로 가져와 조립하는 방식도 있습니다.
3D 프린터 건축 최신 동향
최근 독일에서는 3D 프린터로 3층짜리 다가구 주택을 만드는 시도를 하고 있습니다. 이전에 3D 프린터 건축 기술은 단층짜리 건축물을 짓는 사례가 많았는데 프린터의 크기가 커지면서 더 큰 건축물을 '출력'하는 시도가 많아지고 있습니다.
독일 바이에른에 시공되는 이 건축물은 거대한 BOD2라는 갠트리 타입의 3D 건축용 프린터가 현장에 설치됩니다. BOD2가 콘크리트를 뽑아내어 건축 부재를 만들어나갑니다. 3층짜리 건축물을 고작 6주 만에 만들 수 있다고 합니다.
두바이에서도 상당히 높은 수준으로 3D 프린팅 건축 기술이 나오고 있습니다. 두바이에서는 2025년까지 새로 지어지는 건물 25%는 3D 프린터를 이용하여 건설하겠다고 하고 있습니다.
우리나라의 3D 프린팅 건축 수준은 그리 높지 않습니다. 연구 단계에 있는 수준입니다. 하지만 몇 년 안에 건설 시장에도 3D 프린터를 이용한 시공 기술들이 물밀듯이 들어올 것으로 예상해볼 수 있습니다. 3D 프린터 건축 기술이 반드시 상용화될 수밖에 없는 이유는 다음과 같습니다.
3D 프린터 건축의 장점
1. 시공기간이 짧다
앞서 독일 바이에른에서 시공될 3층짜리 건물의 예에서도 봤듯이 3D 프린터를 이용한 건축은 공사시간이 매우 단축됩니다. 이전 공사 방식은 거푸집을 세우고 콘크리트 타설을 해서 양생 후 다시 거푸집 탈형을 하는 과정들이 사라집니다.
공정의 감소는 시공기간의 단축으로 이어질 수 있고 이는 곧 비용절감이 됩니다. 이런 장점이 빛을 발하는 사례는 많이 있습니다. ICON이라는 미국의 스타트업과 New Story라는 단체 주도하에 주거 환경이 열악한 멕시코의 빈민촌에 3D 프린터를 이용한 주택을 지어주는 운동이 진행되고 있습니다. 저렴한 비용으로 빠른 시간 내 새로운 집을 만들어 냅니다.
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전 세계적으로 많은 빈민가에 주거 복지를 실현할 수 있는 대안으로 3D 프린팅이 논의되고 있습니다.
2. 인건비가 적게 들어감
시공기간과 더불어 인건비가 거의 들지 않는 방식입니다. 콘크리트를 뽑아내는 일은 거의 다 컴퓨터와 3D 프린터가 합니다. 사람이 개입할 여지는 없습니다. 그저 프린터를 관리하는 한두사람만이 현장을 지킬 뿐입니다.
건축은 전통적으로 노동집약적인 산업입니다. 거푸집, 철근, 타설, 창호 모든 부위에 사람의 손을 필요로 했고 노동이 투입되어야 했습니다. 하지만 앞으로는 사람보다는 3D 프린터가 더 많은 일을 하게 될 것입니다. 인건비의 절감으로 전체적인 공사비가 낮아집니다.
또한, 건설 노동자의 감소가 건설 시장에 큰 리스크 중 하나였습니다. 3D 프린터를 이용한 건설 기술은 건설 노동자 감소 문제를 해소해줄 수 있을 것으로 보여집니다.
3. 안전사고 감소
최근 정치권에서 중대재해기업 처벌법 처리를 두고 말이 많습니다. 그 어떤 노동자의 죽음도 우리는 소홀해지지 말아야 합니다. 안타깝게도 중대재해가 가장 많이 발생하는 곳 중 하나가 건설현장입니다. 건설현장에서 일어나는 중대재해 중 가장 많은 케이스가 추락 및 낙하 사고입니다.
3D 프린터 건축은 기본적으로 인력 사용이 적어 사고 날 가능성이 적습니다. 또한, 사람이 직접 높은 곳에 올라가야 하는 고소 작업이 줄어들어 추락 및 낙하사고가 사라질 수 있습니다.
4. 자유로운 형태의 부재를 만들 수 있음
건물들이 천편일률적으로 직선으로만 만들어지는 것은 비용과 관련이 깊습니다. 최대 효율의 면적 사용을 위해 사각형 형태의 공간을 만들어내는 것을 선호하기도 하지만 곡선 형태의 벽체를 만들기 위해서는 비용이 높아지게 됩니다.
거푸집을 대고 타설하는 방식은 곡선의 벽체를 만들기 위해서는 자재비 및 노무비가 높아지지만 3D 프린터를 이용하면 추가적으로 필요한 비용은 없습니다. 그저 정해진 도면대로 노즐이 따라 움직이기만 하면 될 뿐입니다.
3D 프린터를 이용하면 좀 더 다채로운 형태의 공간을 비용 걱정 없이 만들 수 있게 됩니다.
5. 균일한 품질의 건축 시공
건설이 노동집약적 산업이다 보니 사람에 따라 시공 품질이 달라집니다. 다양한 공종이 같은 공간에서 일을 하다 보니 실수도 생깁니다. 경우에 따라서는 고의적인 품질 저하를 야기하는 시공을 하기도 합니다.
하지만, 3D 프린팅 건축에서는 어디에서든 균일한 품질의 시공이 가능합니다. 정해진 프로그램에 따라 시공되니 누락이나 실수가 발생할 가능성도 적어집니다. 기술을 발전으로 정교함은 더 상승될 것입니다. 그리고 더 많은 복잡한 일들도 사람 없이 할 수 있게 될 것입니다.
3D 프린터 건축의 숙제
지금까지 3D 프린터 건축 기술의 현황과 장점에 대해 알아보았습니다. 분명 건설 시장에 3D 프린터가 가져다주는 충격은 빠르고 클 것입니다. 우리나라는 관련 제도에 대한 정비와 시공 전문 회사들의 준비가 지금부터 시작되어야 합니다. 이 기술을 통해 주거 복지를 실현할 수 있음과 동시에 건설노동자들의 일자리 감소에도 대비해야 합니다.
영세 건설회사들의 생존도 불확실해지게 될 것입니다. 몇 년 안에 건설 경제는 큰 변화를 맞이하게 되겠지만 과연 얼마나 이에 대해 준비하고 있을까요? 건설 관련 종사자들에게 남겨진 숙제일 뿐 아니라 법을 제정하는 정치권에게도 숙제가 되어야 합니다.
시대를 이렇게 빠르게 변하고 있지만 우리는 너무 구식의 정치에 머물고 있지 않느냐도 생각해봐야 할 것 같습니다.
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