▲ 일본 다이세이건설(大成建設) 직원 이미지 [출처=홈페이지]일본 다이세이건설(大成建設)에 따르면 7축 자유도의 이동식 3D 프린터를 개발했다. 기존의 겐트리형 3D 프린터를 대폭 쇄신해 이동식 3D 프린터를 만들었다.이동식 3D 프린터는 2018년 건설용 프린팅 기술과 7축 자유도의 다관절 로봇을 연계하며 개발을 시작했다. 대형 조형물을 3D 프린터로 만들려면 노즐을 광범위하게 이동해야 한다.노즐이 자유롭게 이동할 수 있어야 함은 물론 노즐에서 토출하는 재료의 양도 정미랗게 제어할 필요가 있다. 로봇 팔 자체를 수평 이동하면서 완벽하게 제어하는 것은 매우 어렵다.3D 프린터와 다관절 로봇은 이미 개발된 일반적인 제품이다. 범용적인 용도로 개발된 로봇팔과 3D 프린터를 조합해 완벽하게 제어하는 것이 핵심 기술이다.개발이 완료된 이동식 3D 프린터는 대형으로 복잡한 곡선 형상을 가지는 구조체, RC벽, 라멘 고가교 등의 구조물을 현장에서 직접 프린터할 수 있다.이동식 3D 프린터의 특징은 물질을 내뿜는 노즐을 움직이는 로봇 팔 전체를 레일에 올려 수평 방향으로 이동이 가능하다는 점이다.따라서 겐트리 내 혹은 로봇팔이 닿는 범위 내에서만 프린트할 수 있었던 종래와 비교해 시공 범위가 대폭 확대됐다. 토출 포인트도 노즐을 기울려 접근이 가능해져 최적의 철근 덮개도 만들 수 있다.  

미국의 드론 자동화 시스템 개발업체 스카이물(SkyMul)에 따르면 현장용 드론을 투입해 철근을 묶는 타잉 작업(tying)이 가능한 것으로 나타났다.건설 현장에서 격자 형식으로 구조화된 철근을 묶는 일은 항상 존재한다. 다수 인력이 구부린 자세로 수많은 철근 교차점을 묶는 일은 시간적, 육체적으로도 소모가 크다.스카미물이 개발한 철근 매핑 자동화 시스템인 SkyTy system은 이러한 작업을 효율적으로 처리한다. 다음은 드론이 철근을 묶는 과정이다.먼저 현장의 철근공 기술자가 철근 타잉이 필요한 영역을 프로그램으로 설정한다. 드론은 지정된 현장으로 자동 비행해 특수 센서로 작업지도 구현에 필요한 데이터를 수집한다.SkyTy system은 수집된 데이터를 반영해 자동으로 작업 지도를 생성한다. 담당 철근공은 이 프로그램으로 정확도를 검토하는데, 단 몇 분만에 수십 스퀘어피트의 현장을 확인할 수 있다.프로그램 설정이 완료되면 작업용 드론이 입력된 지점으로 이동해 타잉 작업을 수행한다. 갈고리 형태의 타잉 도구가 기체 하부구조에 설치돼 있다.스카이물은 현재 프로토타입 3번째 모델까지 개발한 상태다. 매핑용 드론의 작업 효율성을 보면 기존 인력이 투입됐을 때보다 비용은 32%, 노동력은 84% 각각 절약됐다. 작업 속도는 2.4배 빨라졌다.▲드론이 철근 타잉 작업하는 모습(출처 : SkyMul 홈페이지)

중국 칭화대(清華大)에 따르면 세계에서 가장 큰 콘크리트 3D프린팅된 보행자 전용 교량이 완성됐다. 해당 교량은 상하이 바오산 지구(Baoshan District, Shanghai)의 위스덤 베이 산업단지(Wisdom Bay Industrial Park)에 위치해 있다.교량은 칭화대의 Zoina Land Joint Research Center에 의해 설계 및 개발됐다. Shanghai Wisdom Bay Investment Management Company와 공동으로 건설됐다.교량 길이는 26.3미터이고 너비는 3.6미터이다. 하중을 견디기 위한 단일 아치의 구조가 채택됐다. 3D프린팅 콘크리트 시스템을 사용해 프린팅됐다.시스템은 디지털 건축 디자인, 프린팅 경로 생성, 작동 제어 시스템, 프린팅 도구, 콘크리트 재료 등과 같은 혁신적인 기술과 통합돼 있는 것으로 알려졌다.모든 콘크리트 구성 요소는 450시간 내에 2개의 로봇 팔 3D프린팅 시스템에 의해 프린팅됐다. 비슷한 크기의 기존 교량과 비교할 때, 비용은 2/3에 불과하다.주로 교량 본체의 프린팅 및 건설에 템플릿이나 철근을 사용하지 않기 때문이다. 교량는 진동 와이어 스트레스 센서 및 고정밀 변형 모니터링 시스템을 포함해 실시간 모니터링 시스템이 내장돼 있다. 이를 통해 다리의 힘 및 변형 데이터를 실시간으로 수집할 수 있는 것으로 분석된다. 중국의 인구변화는 건설산업의 변화와 발전을 촉진할 것으로 예상된다. 특히 3D프린팅은 이러한 변화에 적응하기 위한 건설산업의 지능화된 개발에 중요한 역할을 수행할 것으로 판단된다.▲ China-tsinghuaUniversity-3D-bridge▲ D프린팅된 보행자 전용 교량(출처 : 칭화대(清華大) 홈페이지)

일본 건설업체인 시미즈건설(清水建設)은 2016년 9월파나소닉의 자회사인 액티브링크와 연계해 건설작업을 지원하는 로봇을 개발했다고 발표했다.중기적으로 인력난이 예상되는 건설현장의 생산성을 향상하기 위해 암(ARM)형태의 로봇이 인간 대신 무거운 철근을 운반하는 것이다. 로봇은 현장의 철골기둥에 고정해 사용한다. 손에 해당하는 파츠로 철골을 잡아서 들어올리고 정해진 장소에 철근을 배치하는 작업을 할 수 있다. 조종자는 기계 끝에 있는 그립을 움직여 조작한다.중량 200킬로그램급의 철근은 토목공사 등에서 내수성을 높이기 위해서 사용하는데 이철근배치의 필요인원은 평균 7명이지만 로봇을 도입하면 보조인원 2명만으로도 가능해진다.건설업계는 고령화에 따른 숙련공의 대량이직을 예측함에 따라 현장의 생산성 향상 및 인력난 해소를 위한 기술개발을 서두르고 있다. 시미즈건설은 신로봇의 시공성을 검증한 뒤 현장에 본격적으로 도입할 계획이다.▲ 1▲철근 어시스트로봇 개념도와 가동테스트 모습(출처 : 시미즈건설)▲ 2▲중량철근을 잡고 선회하는 모습과 철근 양쪽의 위치를 맞추는 모습(출처 : 시미즈건설)

▲ 일본 건설업체인 시미즈건설(清水建設) 빌딩 [출처=홈페이지]일본 건설업체인 시미즈건설(清水建設)은 2016년 9월파나소닉의 자회사인 액티브링크와 연계해 건설작업을 지원하는 로봇을 개발했다고 발표했다.중기적으로 인력난이 예상되는 건설현장의 생산성을 향상하기 위한 것으로 암(ARM)형태의 로봇이 인간 대신 무거운 철근을 운반한다. 철근작업을위한 필요인원은 평균 7명이지만 로봇을 도입하면 보조인원 2명만으로도 가능해진다.