건축비 떡상의 시대, 3D 프린팅 스마트 건설이 치트키인 이유

 

스마트 건설이란 무엇일까?

 

스마트 건설, 양복을 입고 건설현장에 출근하는 날이 머지 않았다

건설사들은 스마트 홈뿐만 아니라 프롭테크 자체에 관심이 많다. 미래 부동산 시장을 획기적으로 바꿀 기술들이기도 하지만, 건설 현장의 모습을 크게 개선할 수 있기 때문이다.

글로벌 컨설틸 기업 맥킨지글로벌연구소에 따르면 1995~2015년 동안 전 세계적으로 건설 산업 성장률은 연평균 1%에 그쳤다. 같은 기간 제조업 성장률이 3.6%인 것과 비교하면 한참 낮은 수준이다.

건설 산업의 생산성은 농업이나 광업보다 낮다. 그런 건설 산업이 최근 주목하고 있는 것이 바로 '스마트 건설'이다.

스마트 건설이란 드론, 로봇, 빅데이터, 사물인터넷 등 4차 산업 기술을 도입해 건설 공정을 자동화, 디지털화하는 것을 말한다. 이를 통해 생산성을 높이겠다는 계획인 것이다.

한국 정부도 2018년 '스마트 건설 기술 로드맵'을 발표해 건설 산업 혁신을 도모하고 있다. 2020년에는 한국판 뉴딜 계획을 발표했는데, 주요 내용을 보면 디지털 트윈 기술을 고도화해 도로와 지하 공간, 항만, 댐 등을 관리하고, 2025년 까지 14조 8,000억 원을 들여 도로, 공항, 항만, 상수도 등 핵심 사회간접자본(SOC)에사물인터넷 센서와 지능형 CCTV 등을 부착해 디지털, 스마트화하는 것이다.

 

스마트 건설에서 빼놓을 수 없는 '콘테크'

스마트 건설을 이야기할 때 빼놓을 수 없는 개념 중 하나가 바로 '콘테크'다. 콘테크는 건설(Construction)과 기술(Technology)의 합성어다. 건설 공정을 디지털화해 생산성을 높이는 각종 혁신 기술을 의미한다.

아직 국내에서는 낯선 개념이지만, 해외에서는 카테라, 프로코어 등과 같은 유니콘 스타트업을 중심으로 빠르게 성장하는 분야다.

스타트업 시장조사 업체 크런치베이스에 따르면 2011년 2개에 불과했던 미국의 콘테크 스타트업은 2018년 2,156개로 급증했다. 2016년 3억 5,200만 달러였던 투자금액은 2018년 60억 달러를 웃돌았다.

2019년 7월 '월스트리트저널'은 이를 두고 벤처투자자들이 콘테크 기업에 "돈을 쏟아붓고 있다"고 표현했을 정도다.

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스마트 건설의 핵심, 3D 프린팅

 

3D프린터로 단숨에 집을 짓는 세상이 왔다

콘테크 기술 중에서도 가장 주목받고 있는 기술을 단연 3D 프린팅 건축이다.

3D 프린팅은 3차원 도면을 바탕으로 실제 3차원 물체를 만들어내는 기술이다. 프린터로 인쇄해서 출력물을 받아내는 방식을 떠올리면 이해하기 쉽다. 설계도를 3D 프린터에 넣고 출력하면 신발, 장난감, 의자, 그릇, 심지어 자전거와 같은 3차원 물건을 그 자리에서 바로 만들 수 있다.

그렇다면 3D 프린터로 집도 지을 수 있을까? 초창기 3D 프린터가 출력하는 물건의 주재료는 플라스틱이었다. 하지만 점차 기술이 발전하면서 고무, 종이, 콘크리트, 금속, 식품으로도 3D 프린팅을 할 수 있게 되었다.

그 말은 플라스틱 형태의 조형물이나 공산품 뿐만 아니라 건축도 가능하다는 뜻이다. 그래서인지 미래에는 3D 프린팅 방식으로 지어진 주택이 전통 방식으로 지은 값비싼 건축물의 대안으로 꼽히고 있다.

이미 미국이나 유럽, 중국 등지에서는 다양한 스타트업과 건설사들이 이 3D 프린팅 건축 시장을 선점하기 위해 기술 경쟁을 벌이고 있다. 시장조사 업체 마켓앤마켓에 따르면 2019년 300만 달러(약 35억 원) 수준이었던 글로벌 3D 프린팅 건축 시장이 2024년 15억 7,500만 달러(약 1조 6,400만 원)가량 급성장할 전망이다.

 

 

 

국내 1호 3D 프린팅 건축물은 무엇일까?

 

국내 1호 3D 프린팅 건축물

한국의 상황은 어떨까? 서울에서도 3D 프린팅 방식으로 지은 주택을 볼 수 있다.

서울시 중구 장충동에 있는 현대 BS&C(현대HN) 사옥 앞에 들어선 아담한 회색 경비실 건물이 바로 '국내 1호 3D프린팅 건축물'이다. 겉보기에는 일반 경비실과 다를 바 없지만, 국내 스타트업 '하이시스(HISYS)'가 자체 건축용 3D 프린터로 지었다.

이 경비실은 넓이가 약 10㎡(약 3평), 높이가 2.2m다. 이 건물을 짓는 데 과연 얼마의 시간이 걸렸을까? 놀랍게도 제작 시간은 단 14시간이다.

제작 방식을 보면 고분자 화합물이 섞인 특수 콘크리트가 3D 프린터에서 나와 설계도대로 쌓여 완성된다. 건축물의 형틀에 해당하는 거푸집을 먼저 짓고 이것을 다시 해체하는 등 복잡한 과정을 거쳐야 하는 전통 방식과 비교하면, 그 과정이 훨씬 간단하고 효율적이다. 시간 단축은 물론 공사비도 10분의 1 수준으로 절감됐다.

 

 

3D 프린팅 건축의 한계점, 스마트 건축의 미래

 

140시간 만에 완성한 유럽 최대규모 3D프린팅 건축물

달기지 프로젤트에 참여한 한국건설기술연구원은 서울대, 연세대, 목양종합건축사사무소, 동양구조안전기술 등 16개 기관과 함께 관련 기술을 연구하고 있다. 99㎡ 규모의 주택을 3D 프린터로 짓는 것이 목표다.

한국건설기술연구원 주기범 박사는 "99㎡ 규모 건물 벽체 공사를 기존 방식으로 하면 4일이 걸린다. 그러나 3D 프린터는 거푸집 없이 바로 벽을 세울 수 있어서 시간이 절반밖에 걸리지 않는다. 그뿐만 아니라 이재민 수용시설이나 군 막사, 극한 지역의 임시 거주 시설을 신속하게 세우는 데도 유용하다. 3D 프린팅 주택 기술은 현재 10개국 정도가 경쟁하는 초기 단계여서 우리에게도 승산이 있다."고 말했다.

3D 프린팅 건축 기술은 아직 그 한계가 분명하다. 도시는 땅의 면적이 좁은 데 비해 많은 사람을 수용해야 한다. 그래서 고층 건물이 필수다. 그러나 현재 3D 프린터로는 높은 건물을 지을 수 없다. 건물이 높아지려면 그만큼 3D 프린터 자체도 커져야 한다.

좀 더 쉽게 말해 20층 아파트를 지으려면 21층 높이에서 콘크리트 액체를 쏟아부을 3D 프린터가 필요하다는 말이다. 업계에서는 당장 3D 프린팅 방식으로 지을 수 있는 건물의 최대 높이를 5층 안팎으로 보고 있다.

건축 업계의 한 관계자는 "대형 3D 프린터를 이동시키는 것부터가 문제다. 게다가 이런 공법으로 집을 높이 지었을 때 그 건축물이 안전하다는 보장은 없다. 3D 프린팅 주택이 건축 시장을 바꾸려면 조금 더 장기적인 연구 결과가 나와야 할 것."이라고 지적했다.

지난 2015년 중국 건설 업체 '원선'이 3D 프린팅으로 중국 장쑤성에 5층짜리 아파트를 6일 만에 지은 사례가 있지만, 역시 안전성 문제 등이 확인되지 않아 실제 이 건물에 거주하는 사람은 없다. 따라서 3D 프린팅 기술은 분명 흥미롭지만, 상용화하기에는 아직 시간이 조금 더 필요할 것으로 보인다.

 

 

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