KR101155267B1 - 3차원 다공질 경량 구조체의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나선형 와이어로 구성된 3차원 격자 트러스 구조체와 그 제조방법에 관한 것으로, 공간상에서 서로 일정각도(예를 들어, 60도 또는 90도)의 방위각을 갖는 3방향 또는 6방향의 연속된 나선형 와이어 군을 서로 교차하여 조립시킴으로써, 일정한 모양으로 형성되는 무게 대비 강도와 강성이 높고 표면적이 큰 3가지 새로운 트러스 형태의 3차원 격자 트러스 구조체와 이를 저비용/대량으로 생산(제조)하는 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 그물 형태의 와이어를 단순히 짜서 적층하는 방식이 아니고 나선형 와이어를 이용하여 연속공정으로 3차원으로 직접 조립되는 방식에 의하여 형성되며, 각각 이상적인 육면체 트러스, 옥테트(octet) 트러스, 정팔면체와 14면체가 조합된 트러스에 매우 유사한 구조를 가짐으로써, 기계적 물성이나 열적, 공기역학적 특성이 매우 우수한 3차원 격자 트러스 구조체를 제조할 수 있다.

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Description

3차원 다공질 경량 구조체의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF THREE DIMENSIONAL LATTICE TRUSS STRUCTURES COMPOSED OF HELICAL WIRES}

본 발명은 나선형 와이어로 구성된 3차원 격자 트러스 구조체와 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이상적인 트러스 형태와 유사한 구조를 가지며 무게 대비 강도나 강성 등의 높고 표면적이 큰 3차원 경량 구조체 및 이를 저비용/대량으로 생산(제조)할 수 있는 방법에 관한 것이다.

종래, 다공질의 경량 구조체와 유사한 재료로서 발포 금속(metal foam)이 있다. 이러한 발포 금속은 액체 또는 반고체인 상태의 금속 내부에 기포를 발생시키는 방법(폐쇄형)이나, 스폰지와 같은 개방형 발포 수지를 주형으로 하여 주조하는 방법(개방형)에 의해 제조된다. 그러나 발포 금속은 강도, 강성 등의 기계적 물성이 상대적으로 열악하고, 생산 비용이 고가이어서 우주 항공 분야 등의 특수한 분야를 제외하고는 거의 실용화되지 못하고 있다.

상기 발포 금속을 대체하는 소재로서 주기적인 트러스 구조를 갖는 개방형 경량 구조체가 있다. 정밀한 수학적/역학적 계산을 통해 최적의 강도 및 강성도를 갖도록 설계된 트러스 구조를 갖기 때문에 기계적 물성이 우수하다. 트러스 구조의 형태로서 정사면체와 정팔면체가 조합된 형태의 옥테트(Octet) 트러스가 가장 일반적이다(R. Buckminster Fuller, 1961, US Patent 2, 986, 241). 트러스의 각 요소가 서로 정삼각형을 이루고 있어 강도와 강성도 면에서 우수하다. 최근에는, 이러한 옥테트 트러스를 변형한 카고메(Kagome) 트러스가 발표되었다(S.Hyun, A.M.Karlsson, S.Torquato, A.G.Evans, 2003. Int. J. of Solids and Structures, Vol.40, pp.6989-6998).

도 1을 참조하여 상기 옥테트 트러스(101)와 카고메 트러스(102)를 2차원적으로 비교하면, 상기 옥테트 트러스(101)의 단위셀(101a)과는 달리 상기 카고메 트러스(102)의 단위셀(102a)은 각 면에 정삼각형과 정육각형이 혼재하는 구조이다.

도 2와 도 3은 각각 3차원 옥테트 트러스(201)와 3차원 카고메 트러스(202) 구조의 1개 층을 나타낸 것이다. 상기 3차원 옥테트 트러스(201)의 단위셀(201a)과 3차원 카고메 트러스(202)의 단위셀(202a)을 비교해 볼 때 3차원 카고메 트러스(202)의 중요한 특징 중 하나는, 구조 자체가 등방성(isotropic)이기 때문에 이를 기반으로 한 구조재 또는 기타의 재료의 여러가지 기계적 물성, 전기적 물성이 방향에 무관하게 균일하다는 점이다.

한편, 트러스 형태의 다공질 경량 구조체의 제조 방법으로서 다음의 몇 가지 방법이 알려져 있다. 첫째, 수지로 트러스 구조를 만들고 이것을 주형으로 하여 금 속을 주조하여 제조하는 방법이다(S. Chiras, D.R. Mumm, N. Wicks, A.G. Evans, J.W. Hutchinson, K. Dharmasena, H.N.G. Wadley, S. Fichter, 2002, International Journal of Solids and Structures, Vol.39, pp. 4093～4115), 둘째, 얇은 금속판에 주기적인 구멍을 뚫어 그물 형태로 만들고 이것을 절곡하여 트러스 중간층을 구성한 후 상하에 면판을 부착하는 방법이다(D.J. Sypeck and H.N.G. Wadley, 2002, Advanced Engineering Materials, Vol.4, pp.759-764). 이 경우, 2층 이상의 다층구조로 만들 경우 상부 면판 위에 다시 절곡하여 만든 트러스 중간층을 놓고 그 위에 면판을 부착하는 방법을 쓴다. 셋째, 수직한 두 방향의 와이어로 그물 형태의 철망을 짜고 이것을 적층하여 접합하는 방법이다(D.J. Sypeck and H.G.N. Wadley, 2001, J. Mater. Res., Vol.16, pp.890～897).

상기 첫째 방법은 제조공정이 복잡하여 비용이 고가이고, 주조성이 우수한 금속의 경우에만 제조가 가능하여 적용범위가 협소하며, 또한 그 결과물은 주조 조직의 특성상 결함이 많고 강도가 부족한 경향이 있다. 둘째 방법은 얇은 금속판에 구멍을 뚫는 과정에서 재료의 손실이 많고 한 층의 트러스를 갖는 샌드위치 판재의 경우에는 특별한 문제가 없으나 여러 개의 층을 갖는 구조체를 제조하기 위해서는 판재를 중첩하여 접합할 수 밖에 없으므로 접합부가 지나치게 많아져서 접합비용과 강도면에서 불리하다.

한편, 셋째 방법의 경우에서도, 형성된 트러스가 기본적으로 정사면체나 피라미드와 같은 이상적인 형상이 아니기 때문에 기계적인 강도가 열등하고 상기 둘째 방법과 같이 적층해서 접합해야 하기 때문에 접합부가 지나치게 많아져서 접합 비용과 강도면에서 불리하다.

도 4는 상기한 셋째 방법을 이용하여 제조된 구조체를 나타낸 것으로, 그물 형태의 철망을 중첩하여 제조된 경량 구조체이다. 이러한 방법은 제조비용을 절감할 수 있다고 알려져 있으나 단순히 두 방향의 철사를 섬유를 짜듯이 조합하기 때문에 상술한 3차원 옥테트 트러스(201)나 3차원 카고메 트러스(202)와 같이 기계적 물성 또는 전기적 물성 등이 최적화된 이상적인 구조가 아니고 접합할 부분이 너무 많아 비용이나 강도면에서 불리하다.

한편, 통상의 섬유강화복합재료는 얇은 2차원 판(lamina) 형태로 제작되어 두꺼운 소재가 필요한 경우 적층해서 사용한다.

그러나 이 경우 판의 층과 층 사이가 분리되는 현상이 발생하여 강도가 떨어지기 때문에 섬유를 처음부터 3차원으로 직조하고 나중에 수지, 금속 등 기지(matrix)와 복합하는 방법을 사용한다.

도 5는 이러한 3차원 섬유강화복합재료에서 섬유가 직조된 형상을 나타낸다. 섬유 대신에 금속선과 같이 강직성(stiffness)이 큰 소재를 사용하여 도 5와 같은 3차원 직조를 통하여 다공질의 경량 구조체를 만들 수도 있다. 하지만 이 또한 상술한 이상적인 옥테트 또는 카고메 트러스 구조가 아니기 때문에 기계적 강도가 낮고 방향에 따라 물성이 다르게 된다. 이와 같은 이유로 3차원 직조된 섬유로 제작된 복합재료의 기계적 물성도 열악한 실정이다.

위와 같은 문제점을 감안하여 본 발명자의 강기주를 포함한 2인은 공간상에서 서로 60도 또는 120도의 방위각을 갖는 6방향의 연속된 와이어 군을 서로 교차 시킴으로써 이상적인 카고메 트러스 또는 옥테트 트러스 형태와 유사한 일정한 모양으로 형성되는 3차원의 다공질 경량 구조체와 그 제조 방법을 개발하였고, 이에 관한 내용을 선출원하여 등록특허 제0708483호에 개시하였다.

또한, 같은 발명자는 3차원 다공질 경량 구조체를 더욱 효과적으로 제조할 수 있는 방법으로서, 연속된 와이어를 먼저 나선형으로 성형한 후 이를 회전하며 삽입함으로써 조립하는 나선형 와이어로 직조된 3차원의 다공질 경량 구조체와 그 제조 방법을 제안하였고, 이에 관한 내용을 선출원하여 공개특허 제2006-0130539호에 개시하였다.

이와 같은 본 발명자 중 1인인 강기주를 포함한 2인의 선출원 발명에 의해 제조되는 3차원 다공질 경량 구조체는 기계적 물성이 우수하고, 연속 공정에 의해 저비용으로 대량 생산할 수 있는 등, 종래에 비하여 여러가지 이점을 갖는다. 그러나 한편으로, 통상 널리 사용되는 직육면체 형태로 제작 시 가장자리에 존재하는 단위 셀이 모양이 온전하지 못하여 이로 인한 미관상, 기계적 강도 상 불리함이 있고, 와이어 사이의 간섭에 기인하여 와이어의 배치 밀도를 높이는 데 한계가 존재한다. 이에 본 발명자는 나선형으로 성형된 와이어로 제작이 가능하면서도 카고메 트러스와 다른 형태를 갖는 새로운 3차원 다공질 경량 구조체의 제조 방법으로서 본 발명에 도달하게 되었다.

전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 공간상에서 서로 일정각도(예를 들어, 60도 또는 90도)의 방위각을 갖는 3방향 또는 6방향의 연속된 나선형 와이어 군을 서로 교차하여 조립시킴으로써, 일정한 모양으로 형성되는 무게 대비 강도와 강성이 높고 표면적이 큰 3가지 새로운 트러스 형태의 3차원 격자 트러스 구조체와 이를 저비용/대량으로 생산(제조)하는 방법을 제공한다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 나선형으로 성형된 와이어로 제작이 가능하면서도 카고메 트러스와 다른 형태를 갖는 새로운 3차원 격자 트러스 구조체와 그 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 또다른 기술적 과제는, 직육면체 형태로 제작 시 가장자리에 존재하는 단위 셀이 모양이 온전하고, 미관상, 기계적 강도가 우수할 뿐만 아니라 와이어의 배치 밀도를 높일 수 있는 3차원 격자 트러스 구조체와 그 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 또다른 기술적 과제는, 그물 형태의 와이어를 단순히 짜서 적층하는 방식이 아니고 나선형 와이어를 이용하여 연속공정으로 3차원으로 직접 조립되는 방식에 의하여 형성되며, 각각 이상적인 육면체(hexahedron) 트러스, 옥테트(octet) 트러스, 정팔면체와 14면체(cuboctahedron 또는 vector equilibrium)가 조합된 트러스에 매우 유사한 구조를 가짐으로써, 기 계적 물성이나 열적, 공기역학적 특성이 매우 우수한 3차원 격자 트러스 구조체와 그 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 또다른 기술적 과제는, 필요에 따라 상기 와이어들의 교차점을 용접, 브레이징, 납땜, 액체 또는 스프레이 형태의 접착제 등으로 접합하여 가벼우면서도 강도와 강성도가 높은 구조재, 표면적이 넓은 다공질 재료로 활용할 수 있는 3차원 격자 트러스 구조체와 그 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 또다른 기술적 과제는, 구조체 내부의 빈 공간의 전부 또는 일부를 수지나 금속, 무기질재료 등으로 채워 3차원 섬유강화형 복합재료로 활용할 수 있는 3차원 격자 트러스 구조체와 그 제조 방법을 제공한다.

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전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 청구항 4에 기재된 발명은, 「옥테트(octet) 트러스 구조 또는 정팔면체와 14면체(cuboctahedron 또는 vector equilibrium)가 조합된 트러스 구조를 포함하는 3차원 다공질 경량 구조체의 제조 방법에 있어서, 상기 옥테트 트러스 구조를 형성하는 방법은: (a) 한 평면 상에 있는 제1 및 제2축 방향으로 다수의 나선형 와이어를 평행하게 배열하여 다수의 사각형 구멍을 갖는 그물 형태의 평면을 형성하는 단계와; (b) 상기 그물 형태의 다수의 평면을 면에 수직 방향으로 일정 간격을 두고 평행하게 배열하는 단계; 및 (c) 상기 복수의 평면에 기 배치된 제1 및 제2축 방향의 나선형 와이어의 각 교차점과 교차되도록 제3 내지 제6축 방향에서 다수의 나선형 와이어를 각각 삽입하여 옥테트 트러스 구조를 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 제1 및 제2축 방향의 나선형 와이어는 서로 90도의 방위각을 가지며, 상기 제3 내지 제6축 방향의 나선형 와이어는 상기 각 교차점에 배치된 두 축 방향의 나선형 와이어와 60도의 방위각을 가지면서 제1축과 제2축이 이루는 평면과 45도의 방위각을 갖는 것을 특징으로 하는 3차원 다공질 경량 구조체의 제조 방법.」을 제공한다.

청구항 5에 기재된 발명은, 「제 4 항에 있어서, 상기 정팔면체와 14면체가 조합된 트러스 구조를 형성하는 방법은: (a) 한 평면 상에 있는 제1 내지 제3축 방향으로 다수의 나선형 와이어를 평행하게 배열하여 다수의 2차원 카고메 평면을 형성하는 단계와; (b) 상기 다수의 2차원 카고메 평면을 면에 수직 방향으로 일정 간격을 두고 평행하게 배열하는 단계; 및 (c) 상기 다수의 2차원 카고메 평면에 기 배치된 세축 방향의 나선형 와이어의 각 교차점과 교차되도록 제4 내지 제6축 방향에서 다수의 나선형 와이어를 각각 삽입하여 정팔면체와 14면체가 조합된 트러스 구조를 형성하는 단계;를 포함하되, 상기 제1 내지 제3축 방향의 나선형 와이어는 서로 60도의 방위각을 가지며, 상기 제4 내지 제6축 방향의 나선형 와이어는 상기 각 교차점에 배치된 세 축 방향의 나선형 와이어와 60도 또는 90도의 방위각을 가지면서 제1 내지 제3축이 이루는 평면과 54.7도의 방위각을 가져 상기 나선형 와이어의 각 교차점에는 면내의 2축 방향과 면외의 2축 방향으로 와이어가 통과하도록 구성된 것을 특징으로 하는 3차원 다공질 경량 구조체의 제조 방법.」을 제공한다.

청구항 6에 기재된 발명은, 「제 4 항에 있어서, 상기 정팔면체와 14면체가 조합된 트러스 구조를 형성하는 방법은: (a) 한 평면 상에 있는 제1 및 제2축 방향으로 다수의 나선형 와이어를 평행하게 배열하여 다수의 사각형 구멍을 갖는 그물 형태의 평면을 형성하는 단계와; (b) 상기 그물 형태의 다수의 평면을 면에 수직 방향으로 일정 간격을 두고 평행하게 배열하는 단계; 및 (c) 상기 다수의 평면에 기 배치된 제1 및 제2축 방향의 나선형 와이어의 각 교차점과 교차되도록 각 교차점당 2축 방향씩 제3 내지 제6축 방향에서 다수의 나선형 와이어를 각각 삽입하여 정팔면체와 14면체가 조합된 트러스 구조를 형성하는 단계;를 더 포함하되, 상기 제1 및 제2축 방향의 나선형 와이어는 서로 90도의 방위각을 가지며, 상기 제3 내지 제6축 방향의 나선형 와이어는 상기 각 교차점에 배치된 두 축 방향의 나선형 와이어와 60도의 방위각을 가지면서 상기 제1 및 제2축이 이루는 평면과 45도의 방위각을 가져 상기 나선형 와이어의 각 교차점에는 면내의 2축 방향과 면외의 2축 방향으로 와이어가 통과하도록 구성된 것을 특징으로 하는 3차원 다공질 경량 구조체의 제조 방법.」을 제공한다.

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본 발명에 따르면, 나선형으로 가공된 6축 방향의 와이어 중 먼저 2개 또는 3개의 축 방향 와이어들을 프레임에 조립하여 복수의 2차원 평면을 형성하고, 상기 각 프레임의 2차원 평면을 이루는 와이어에 면외방향으로 나머지 축 방향의 나선형축 와이어를 직접 삽입하거나 회전 삽입하는 방법으로 조립하여 세가지 3차원 다공질 경량 구조체를 제조함으로써 연속 와이어로 구성된 3차원 다공질 경량 구조체의 제작을 용이하게 수행할 수 있으며, 이에 따라 저비용으로 대량생산이 가능하게 된다. 세가지 다른 형태를 가지므로 와이어의 배치밀도와 가장자리에 위치한 셀의 형태를 선택할 수 있는 폭이 넓어진다.

또한, 본 발명에 따른 3차원 다공질 경량 구조체는 연속 와이어가 나선형으로 제작됨으로써 의도하는 트러스 구조에 손상을 가하지 않으면서도 와이어 상호간의 밀착성능을 향상시킴으로써 그 자체로서 별도의 외부 지지체 없이도 조립된 형태를 유지할 수 있어 제조공정이 간편해지고, 용접, 브레이징, 납땜, 액체 등의 방법으로 와이어 교차점을 고정하여 소망하는 기계적 물성을 얻을 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한 다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명하기로 한다.

우선, 본 발명의 기술내용을 보다 쉽게 이해할 수 있도록 본 발명자가 선출원한 등록특허 제0708483호의 내용을 첨부된 도면 도 6 내지 도 12를 참조하여 간단히 설명한 후, 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 3차원 다공질 경량 구조체의 구조에 대하여 설명하면, 도 6은 도 1의 우측에 도시된 2차원 카고메 트러스를 3방향의 와이어 군(1,2,3)으로 유사하게 구현한 것이다. 상기 와이어 군(1,2,3)을 소재로 3축 직조하여 제조된 2차원 카고메 트러스는 각각의 교차점에서 두 선이 60도 또는 120도 방위각으로 교차하고 있다. 트러스를 구성하는 각 요소들이 연속적인 와이어로 대체되었기 때문에 교차점에서 서로 비껴지나가면서 약간의 곡률이 생기는 것을 제외하고는 이상적인 카고메 트러스와 매우 유사한 구조를 갖는다.

도 7은 도 6의 A로 표시된 부분을 3차원으로 형성화한 것으로서, 서로 마주 보고 있는 정삼각형이 정사면체 형태로 바뀌고 교차점에서는 두 개의 와이어가 아닌 세 개의 와이어가 서로 60도 또는 120도로 교차하고 있다. 이러한 구조는 3차원 공간상에 서로 동일한 각도를 갖도록 배치된 6방향의 와이어 군(4,5,6,7,8,9)으로 구성된다.

상기 6방향의 와이어 군(4,5,6,7,8,9)으로 구성된 단위셀은 기본적으로 서로 닮은꼴을 이루는 두개의 정사면체가 하나의 꼭지점에서 대칭적으로 마주보는 구조이다. 이러한 단위셀의 구조를 상세히 설명하면 아래와 같다.

상기 와이어 군(4,5,6)이 동일 평면(X-Y 평면)상에서 서로 엇갈리게 교차하여 정삼각형을 형성한다. 와이어 7이 와이어 5와 와이어 6의 교차점을 다시 교차하고, 와이어 8이 와이어 4와 와이어 5의 교차점을 다시 교차하고, 와이어 9가 와이어 6과 와이어 4의 교차점을 다시 교차한다. 이 경우 와이어 군(6,9,7)이 서로 엇갈리게 교차하여 정삼각형을 이루고, 와이어 군(4,8,9)이 서로 엇갈리게 교차하여 정삼각형을 이루고, 와이어 군(5,7,9)이 서로 엇갈리게 교차하여 정삼각형을 이룬다. 이에 따라 6방향의 와이어 군(4,5,6,7,8,9)이 하나의 정사면체(제1 정사면체)를 형성하게 된다.

상기 X-Y 평면 위쪽에서 와이어 군(7,8,9)이 서로 교차하여 형성하는 제1 정사면체의 꼭지점(기준 꼭지점) 위쪽에 위치하며 와이어 군(4,5,6)과 동일 방향을 갖는 다른 와이어 군(4',5',6') 중에서 선택되는 각각의 와이어는, 상기 와이어 군(7,8,9) 중에서 선택되는 두 개의 와이어와 서로 엇갈리게 교차하여 정삼각형을 이루도록 배치된다. 이에 따라, 와이어 군(4',5',6',7,8,9)은 또 다른 정사면체(제2 정사면체)를 형성한다. 결과적으로, 와이어 군(7,8,9)에 의해 형성된 교차점을 중심으로 와이어 군(4,5,6,7,8,9)에 의해 형성된 정사면체(제1 정사면체)와 와이어 군(4',5',6',7,8,9)에 의해 형성된 정사면체(제2 정사면체)가 서로 마주보는 형태의 3차원 다공질 경량 구조체(10)의 단위셀이 형성된다.

계속하여, 상기 단위셀(10)을 3차원의 각 방향으로 복수개 형성하기 위하여 상기한 바와 동일한 방식으로 와이어 군(4,5,6,7,8,9)에 의해 형성된 정사면체의 나머지 꼭지점에서도 서로 마주보는 정사면체가 형성되도록 와이어를 배치함으로써, 상기 단위셀이 3차원 공간에서 반복적으로 조합된 트러스 형태의 다공질 경량 구조체를 형성할 수 있다.

상기와 같은 와이어의 배치를 통해 도 3의 3차원 카고메 트러스의 단위셀을 6방향 와이어로 유사하게 구현할 수 있고, 이를 도 8에 나타내었다.

도 9는 이상의 방법으로 구현된 와이어를 이용한 3차원 카고메 트러스 집합체를 도시한 것으로서, 도 7 또는 도 8의 단위셀이 반복적으로 조합된 형태로 이루어진 3차원 트러스형 다공질 경량 구조체(11)를 나타낸다.

도 10에 도시된 바와 같이, 상기 카고메 트러스 형태의 3차원 다공질 경량 구조체(10)는 바라보는 방향에 따라 여러 가지의 형상을 나타낸다. 특히 도 10의 맨 아래 그림은 도 6의 2차원 카고메 트러스와 거의 비슷한데 6방향의 와이어 군 중에서 어느 하나의 와이어를 기준으로 하여 바라본 것이다. 즉, 3차원 다공질 경량 구조체(11)의 구조는 3차원 공간상에 서로 동일한 각도(60도 또는 120도)를 갖는 6개의 와이어의 축 방향에서 바라볼 때, 모두 동일한 형상으로 보인다.

세 개의 와이어가 교차하는 모든 부분은 정사면체의 꼭지점에 해당하는 곳으로 꼭지점의 정면에서 바로보면 도 11과 같은 두 가지 방식으로 와이어가 교차한다. 먼저 첫 번째 그림과 같이 세 와이어가 시계방향으로 서로 겹쳐지는 형상으로 교차하는 방식과 두 번째 그림과 같이 반시계방향으로 서로 겹쳐지는 형상으로 교차하는 방식이다. 와이어가 시계방향으로 서로 겹쳐지는 형상으로 교차하면 도 12 의 첫번째 그림과 같이 단위셀을 구성하는 정사면체가 홀쪽한 형상이 되고, 와이어가 반시계방향으로 서로 겹쳐지는 형상으로 교차하면, 도 12의 두 번째 그림과 같이 단위셀을 구성하는 정사면체가 볼록한 형상이 된다. 다만, 어느 경우에서나 이상적인 카고메 트러스 또는 후술하는 옥테트 트러스와 유사한 형태의 다공질 경량구조체가 얻어질 수 있어 바람직하다.

상기 3차원 다공질 경량 구조체의 제조 방법은 다음과 같다.

먼저, 제1 내지 제3 와이어(4,5,6)를 동일 평면상에서 정삼각형을 이루도록 교차시키고, 제4 와이어(7)가 상기 제2 와이어(5)와 제3 와이어(6)의 교차점을 교차시키고, 제5 와이어(8)가 상기 제1 와이어(4)와 제2 와이어(5)의 교차점을 교차시키고, 제6 와이어(9)가 상기 제3 와이어(6)와 제1 와이어(4)의 교차점을 교차시키고, 상기 제4 내지 제6 와이어(7,8,9)가 하나의 기준 교차점을 교차시킴으로써 제1 정사면체를 형성한다.

그리고, 상기 제1 와이어(4), 제2 와이어(5) 및 제3 와이어(6)와 평행한 일군의 와이어들(4',5',6') 각각을, 상기 기준 교차점을 통과하여 연장되어 있는 상기 제4 와이어(7), 제5 와이어(8) 및 제6 와이어(9)로부터 선택되는 두개의 와이어들과 교차시킴으로써 상기 제1 정사면체와 닮은꼴 형태로 형성되어 기준 교차점에서 접하게 되는 제2 정사면체를 형성한다.

그 후, 상기 제1 정사면체와 제2 정사면체로 구성되는 단위셀이 3차원 공간상에서 반복적으로 형성함으로써 트러스 형태의 구조체를 형성하게 된다.

이 경우, 상기 제1 정사면체와 제2 정사면체는 서로 닮은꼴이며, 닮음비가 1:1이면 카고메 트러스와 유사한 구조체를 형성하고 닮음비가 1:1보다 훨씬 크면 상술한 바와 같이 옥테트 트러스와 유사한 구조체를 형성하게 된다.

이하, 본 발명에 의한 나선형 와이어로 구성된 3차원 격자 트러스 구조체와 그 제조방법에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명에서 나선형으로 성형된 와이어를 이용해서 유사하게 구현하고자 하는 트러스 구조물의 이상적인 형태에 대해 설명한다.

도 13은 육면체 트러스의 형태를 나타내고 있다. 도 14는 옥테트 트러스가 복수의 층을 이루고 있는 형태를 나타내고 있다. 도 15는 도 14의 옥테트 트러스를 정방형 그물 모양의 면이 x-y 평면과 평행하도록 회전한 것을 나타내고 있다. 도 16은 복수의 정팔면체와 14면체(cuboctahedron 또는 vector equilibrium)로 이루어진 다층 트러스 구조체(참고문헌, Buckminster Fuller, Synergetics: explorations in the geometry of thinking, Macmillan Publishing Co., 1975, pp.669)이며, 도 17은 같은 트러스 구조체를 정방형 그물 모양의 면이 x-y 평면과 평행하도록 회전한 것이다.

이상의 도 13 내지 도 17의 다층 트러스 구조체를 나선형으로 성형된 와이어로 제작하면 각각 도 18 내지 도 22와 같다. 다음은 상기 도 18 내지 도 22의 구조체를 나선 와이어로 조립하는 공정에 대해 설명한다.

도 23a 내지 도 23c는 도 18의 구조체를 조립하는 과정을 나타내고 있다.

먼저, 도 23a는 서로 90도의 방위각을 가지면서 한 평면 상에 있는 두 축 방향으로 평행하게 배열된 다수의 나선형 와이어로 조립된 사각형 구멍을 갖는 구물 형태의 면을 나타낸다. 도 23b는 상기의 그물형태의 복수개의 면이 서로 일정한 간격을 갖고 x-y 평면과 평행하게 배열된 것을 나타낸다. 도 23c는 도 23b의 면내(in-plane)에 기 배치된 두 축 방향 나선형 와이어의 교차점에 이 두 축 방향 나선형 와이어와 90도의 방위각을 갖는 면외(out-of-plane)의 한 축 방향으로 나선이 일부 삽입된 형상을 나타내고 있다.

도 24a 내지 도 24e는 도 19의 구조체를 조립하는 과정을 나타내고 있다. 먼저 도 24a는 서로 60도의 방위각을 갖으면서 한 평면 상에 있는 세 축 방향으로 평행하게 배열된 다수의 나선형 와이어로 조립된 3각형 구멍을 갖는 그물형태의 면을 나타내고 있다. 도 24b는 상기 그물 형태의 복수개의 면이 서로 일정한 간격을 갖고 x-y 평면과 평행하게 배열된 것을 나타낸다. 도 24c는 도 24b의 면내(in-plane)에 기 배치된 세 축 방향 나선형 와이어의 교차점 각각에 이 세 축 방향 나성형 와이어와 60도 또는 90도의 방위각을 가지면서 x-y 평면과 54.7도(

)의 방위각을 갖는 면외(out-of-plane)의 한 축 방향으로 나선이 삽입되었거나 삽입 중인 형상을 나타내고 있다. 도 24d는 도 24c의 나선들 삽입이 완료된 후에 역시 면내의 세 축 방향 나선형 와이어의 교차점 각각에 기 배치된 네 축 방향 나선형 와이어와 60도 또는 90도의 방위각을 가지면서 x-y 평면과 54.7도(

)의 방위각을 갖는 면외(out-of-plane)의 다른 한 축 방향으로 나선이 삽입되었거나 삽입 중인 형상을 나타내고 있다. 도 24e는 도 24d의 나선 들 삽입이 완료된 후에 역시 면내의 세 축 방향 나선형 와이어의 교차점 각각에 기 배치된 다섯 축 방향 나선형 와 이어와 60도 또는 90도의 방위각을 가지면서 x-y 평면과 54.7도(

)의 방위각을 갖는 면외(out-of-plane)의 나머지 한 축 방향으로 나선이 삽입되었거나 삽입 중인 형상을 나타내고 있다.

도 25a 내지 도 25f는 도 20의 구조체를 조립하는 과정을 나타내고 있다. 먼저 도 25a는 서로 90도의 방위각을 갖으면서 한 평면 상에 있는 1,2축 방향으로 평행하게 배열된 다수의 나선형 와이어로 조립된 사각형 구멍을 갖는 그물형태의 면을 나타내고 있다. 도 25b는 상기 그물 형태의 복수개의 면이 서로 일정한 간격을 갖고 x-y 평면과 평행하게 배열된 것을 나타낸다. 도 25c는 도 25b의 면내(in-plane)에 기 배치된 두 축 방향 나선형 와이어의 교차점들에 이 두 축 방향 나선형 와이어와 60도의 방위각을 가지면서 x-y 평면과 45도의 방위각을 갖는 면외(out-of-plane)의 한 축 방향으로 나선이 삽입되었거나 삽입 중인 형상을 나타내고 있다. 도 25d는 도 25c의 나선 삽입이 완료된 후에 역시 면내의 두 축 방향 나선형 와이어의 교차점들에 기 배치된 세 축 방향 나선형 와이어와 60도 또는 90도의 방위각을 가지면서 x-y 평면과 45도의 방위각을 갖는 면외(out-of-plane)의 다른 한 축 방향으로 나선이 삽입되었거나 삽입 중인 형상을 나타내고 있다. 도 25e는 도 25d의 나선 삽입이 완료된 후에 역시 면내의 두 축 방향 나선형 와이어의 교차점들에 기 배치된 네 축 방향 나선형 와이어와 60도 또는 90도의 방위각을 가지면서 x-y 평면과 45도의 방위각을 갖는 면외(out-of-plane)의 또 다른 한 축 방향으로 나선이 삽입되었거나 삽입 중인 형상을 나타내고 있다. 도 25f는 도 25e의 나선 삽입 이 완료된 후에 역시 면내의 두 축 방향 나선형 와이어의 교차점 들에 기 배치된 다섯 축 방향 나선형 와이어와 60도 또는 90도의 방위각을 가지면서 x-y 평면과 45도의 방위각을 갖는 면외(out-of-plane)의 나머지 한 축 방향으로 나선이 삽입되었거나 삽입 중인 형상을 나타내고 있다.

도 26a 내지 도 26d는 도 21의 구조체를 조립하는 과정을 나타내고 있다. 먼저 도 26a는 서로 60도의 방위각을 갖으면서 한 평면 상에 있는 1,2,3축 방향으로 평행하게 배열된 다수의 나선형 와이어로 조립된 2차원 카고메 형태의 면을 나타내고 있다. 도 26b는 상기 카고메 형태의 복수 개의 면이 서로 일정한 간격을 갖고 x-y 평면과 평행하게 배열된 것을 나타낸다. 각각의 와이어의 교차점에서는 두 와이어가 교차한다. 도 26c는 도 26b의 면내(in-plane)에 기 배치된 2차원 카고메 형태의 각 교차점을 통과하는 두 축 방향 나선형 와이어와 60도 또는 90도의 방위각을 가지면서 x-y 평면과 54.7도(

)의 방위각을 갖는 면외(out-of-plane)의 한 방향으로 나선이 삽입되었거나 삽입 중인 형상을 나타내고 있다. 도 26d는 도 26c의 나선 삽입이 완료된 후에 역시 면내의 2차원 카고메 형태의 각 교차점을 통과하는 두 축 방향 나선형 와이어의 교차점에 기 배치된 세 축 방향 나선형 와이어와 60도 또는 90도의 방위각을 가지면서 x-y 평면과 54.7도(

)의 방위각을 갖는 면외(out-of-plane)의 다른 한 방향으로 나선이 삽입되었거나 삽입 중인 형상을 나타내고 있다. 도 26e는 도 26d의 나선 삽입이 완료된 후에 역시 면내의 2차원 카고메 형태의 각 교차점을 통과하는 두 축 방향 나선형 와이어의 교차점에 기 배치된 네 축 방향 나선형 와이어와 60도 또는 90도의 방위각을 가지면서 x-y 평면과 54.7도(

)의 방위각을 갖는 면외(out-of-plane)의 다른 한 방향으로 나선이 삽입되었거나 삽입 중인 형상을 나타내고 있다.

상기의 각 교차점에는 면내의 2축 방향과 면외의 2축 방향 등 총 4축 방향의 와이어가 통과하게 된다. 같은 면내에서 가장 작은 삼각형으로 이루는 인근의 세 교차점을 통과하는 각각 면외 2축 방향 와이어와, 해당 면에 인접하며 x-y 평면에 평행한 다른 2차원 카고메 면내에 있으면서 상기 삼각형의 직 상방 또는 직 하방에 위치한 3각형을 이루는 와이어와 함께 정팔면체(octahedron)를 이룬다. 도 27은 이 형태를 나타내고 있다.

도 28a 내지 도 28f는 도 22의 구조체를 조립하는 과정을 나타내고 있다. 먼저, 도 28a는 서로 90도의 방위각을 갖으면서 한 평면 상에 있는 1,2축 방향으로 평행하게 배열된 다수의 나선형 와이어로 조립된 사각형 구멍을 갖는 그물형태의 면을 나타내고 있다. 도 28b는 상기 그물형태의 복수 개의 면이 서로 일정한 간격을 갖고 x-y 평면과 평행하게 배열된 것을 나타낸다. 도 28c는 도 28b의 면내(in-plane)에 기 배치된 두 축 방향 나선형 와이어의 교차점 들에 이 두 축 방향 나선형 와이어와 60도의 방위각을 가지면서 x-y 평면과 45도의 방위각을 갖는 면외(out-of-plane)의 한 축 방향으로 나선이 삽입되었거나 삽입 중인 형상을 나타내고 있다. 도 28d는 도 28c의 나선 삽입이 완료된 후에 역시 면내의 두 축 방향 나선형 와이어의 교차점 들에 면내의 두 축 방향 와이어와 60도의 방위각을 가지면서, 기 배치된 면외 한축 방향 나선형 와이어와 90도의 방위각을 가지며, x-y 평면과 45도의 방위각을 갖는 면외(out-of-plane)의 다른 한 축 방향으로 나선이 삽입되었거나 삽입중인 형상을 나타내고 있다. 아울러, 도 28e 및 도 28f는 도 28d와 동일한 방법으로 면외의 나머지 두 축 방향으로 나선이 삽입되었거나 삽입중인 형상을 나타내고 있다.

각 교차점에는 면내의 2축 방향과 면외의 2축 방향 등 총 4축 방향의 와이어가 통과하게 된다. 같은 면내의 가장 작은 사각형을 이루는 인접한 4교차점을 통과하면서 각각의 교차점 상부로 뻗는 면외의 한 축 방향 와이어와 하부로 뻗는 다른 한 축 방향 와이어에 의하여 해당 사각형 상부와 하부에 각각에는 면외 4축 방향 와이어의 교차점이 생기게 되어 면내의 사각형과 함께 정팔면체를 이루게 된다. 도 29는 이 형태를 나타내고 있다.

상기와 같이 제조되는 3차원 트러스형 다공질 경량 구조체의 와이어 소재는 특별히 제한되지 않으나 금속, 세라믹, 섬유, 합성수지, 섬유강화합성수지 등이 사용될 수 있다.

또한, 상기 와이어들은 교차점에서 서로 견고히 접착되어 사용될 수 있다. 이 경우, 접착수단은 특별히 한정되지 않으며 액체나 스프레이 형태의 접착제, 브레이징, 납땜, 용접 등의 수단이 이용될 수 있다.

또한, 와이어의 직경이나 다공질 경량 구조체의 크기도 제한되지 않는다. 예컨대, 수십 미터 단위의 철근 등을 사용할 경우 건축물 등의 구조재로도 적용될 수 있다.

반대로, 수 밀리미터 와이어를 이용하여 사용할 경우 섬유강화형 복합재료의 골격으로 응용될 수도 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 3차원 다공질 경량 구조체를 기본 골격으로 하여, 구조체의 빈 공간을 액상 또는 반고형의 수지나 금속 등으로 채워 응고시키면 강성과 인성 등이 우수한 섬유강화형 복합재료를 제조할 수 있다. 나아가 도 22에 도시된 정팔면체와 14면체(cuboctahedron 또는 vector equilibrium)가 조합된 트러스 형태의 3차원 다공질 경량 구조체를 이용하는 경우 크기가 작은 정팔면체에만 수지 또는 금속으로 채워 섬유강화형 복합재료를 제조할 수도 있다. 이 섬유강화형 복합재료는 방향에 따른 물성 변화가 적기 때문에 임의의 형상으로 절단하여 사용할 수 있고, 섬유들이 서로 엇갈려서 간섭하기 때문에 통상의 복합재료에서 발생하는 층간분리(delamination)나 섬유이탈(pull-out) 등의 손상현상이 발생하지 않는다.

본 발명에 따른 이러한 3차원 경량 구조체들은 그물 형태의 와이어를 단순히 짜서 적층하는 방식이 아니고, 나선형 와이어를 이용하여 연속공정으로 3차원으로 직접 조립되는 방식에 의하여 형성되며, 각각 이상적인 육면체(hexahedron) 트러스, 옥테트(octet) 트러스, 정팔면체와 14면체(cuboctahedron 또는 vector equilibrium)가 조합된 트러스에 매우 유사한 구조를 갖는 것으로서 기계적 물성이나 열적, 공기역학적 특성이 매우 우수한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 3차원 다공질 경량 구조체는, 필요에 따라 상기 와이어들의 교차점을 용접, 브레이징, 납땜, 액체 또는 스프레이 형태의 접착제 등으로 접합하여 가벼우면서도 강도와 강성도가 높은 구조재, 표면적이 넓은 다공질 재료로 활용될 수 있다. 또한 구조체 내부의 빈 공간의 전부 또는 일부를 수지나 금속, 무기질재료 등으로 채워 3차원 섬유강화형 복합재료로 활용될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 나선형 와이어로 구성된 3차원 격자 트러스 구조체와 그 제조방법은 공간상에서 서로 60도 또는 90도의 방위각을 갖는 3방향 또는 6방향의 연속된 나선형 와이어 군을 서로 교차시켜 육면체(hexahedron) 트러스, 옥테트(octet) 트러스, 정팔면체와 14면체(cuboctahedron 또는 vector equilibrium)가 조합된 트러스와 유사한 형태를 갖는 구조로 조립함으로써, 본 발명의 기술적 과제를 해결할 수가 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시 예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(당업자)라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 개시된 발명의 범위 또는 이들의 균등물에 해당하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 나선형 와이어로 구성된 3차원 격자 트러스 구조체와 그 제조방법은 기계 구조물, 건축자재, 섬유, 복합재료 분야에 적용할 수 있다.

도 1은 종래의 옥테트 트러스와 카고메 트러스 구조를 2차원적으로 비교하여 나타낸 도면

도 2는 종래의 3차원 옥테트 트러스의 1개 층에 대한 평면도와 측면도 및 옥테트 트러스의 단위셀에 대한 사시도

도 3은 종래의 3차원 카고메 트러스의 1개 층에 대한 평면도와 측면도 및 카고메 트러스의 단위셀에 대한 사시도

도 4는 종래 기술에 따라 그물 형태의 철망을 중첩하여 제조된 경량 구조체의 사시도

도 5는 종래 기술에 따라 섬유를 직조하여 제조된 3차원 섬유강화복합재료의 사시도 및 상세 구조도

도 6 내지 도 12는 본 발명의 이해를 돕기 위해 본 발명자가 선출원한 등록특허 제0708483호의 기술내용을 나타낸 도면으로서,

도 6은 3방향의 평행한 와이어 군으로 제작된 도 1의 2차원 카고메 트러스에 유사한 구조체의 평면도,

도 7은 도 6의 2차원 구조체를 도 3의 3차원 카고메 트러스와 유사한 구조체로 변환하였을 때 도 6의 A부분에 대응하는 단위셀의 사시도,

도 8은 도 3의 카고메 트러스의 단위셀을 6방향 와이어로 구성한 상태의 사시도,

도 9는 6방향 와이어 군으로 제조된 카고메 트러스 형태의 3차원 다공질 구 조체의 사시도,

도 10은 도 9의 구조체를 다른 각도에서 본 형상들의 사시도,

도 11은 도 9의 구조체에서 세 방향 와이어 군이 형성하는 정사면체의 꼭지점을 꼭지점 정면에서 바라본 사시도,

도 12는 도 11의 서로 다른 와이어 교차 방식에 따라 형성된 단위셀들의 사시도이다.

도 13 내지 도 17은 본 발명에서 나선형으로 성형된 와이어를 이용해서 유사하게 구현하고자 하는 트러스 구조물의 이상적인 형태를 나타낸 것으로,

도 13은 육면체 트러스의 형태를 나타낸 것이고,

도 14는 옥테트 트러스가 복수의 층을 이루고 있는 형태를 나타낸 것이고,

도 15는 도 14의 옥테트 트러스를 정방형 그물 모양의 면이 x-y평면과 평행하도록 회전한 것을 나타낸 것이고,

도 16은 복수의 정팔면체와 14면체로 이루어진 다층 트러스 구조체이며,

도 17은 트러스 구조체를 정방형 그물 모양의 면이 x-y평면과 평행하도록 회전한 것을 나타낸 것이고,

도 18 내지 도 22는 도 13 내지 도 17의 다층 트러스 구조체를 나선형으로 성형된 와이어로 제작한 예를 나타낸 것이다.

도 23a 내지 도 23c는 도 18의 구조체를 조립하는 과정을 나타낸 것이다.

도 24a 내지 도 24e는 도 19의 구조체를 조립하는 과정을 나타낸 것이다.

도 25a 내지 도 25f는 도 20의 구조체를 조립하는 과정을 나타낸 것이다.

도 26a 내지 도 26d는 도 21의 구조체를 조립하는 과정을 나타낸 것이다.

도 27은 도 21의 구조체를 이루는 단위셀의 일부로서 인접한 와이어들이 정팔면체를 이루는 형상을 나타낸 것이다.

도 28a 내지 도 28f는 도 22의 구조체를 조립하는 과정을 나타낸 것이다.

도 29는 도 22의 구조체를 이루는 단위셀의 일부로서 인접한 와이어들이 정팔면체를 이루는 형상을 나타낸 것이다.

Claims (9)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 옥테트(octet) 트러스 구조 또는 정팔면체와 14면체(cuboctahedron 또는 vector equilibrium)가 조합된 트러스 구조를 포함하는 3차원 다공질 경량 구조체의 제조 방법에 있어서,

   상기 옥테트 트러스 구조를 형성하는 방법은:

   (a) 한 평면 상에 있는 제1 및 제2축 방향으로 다수의 나선형 와이어를 평행하게 배열하여 다수의 사각형 구멍을 갖는 그물 형태의 평면을 형성하는 단계와;

   (b) 상기 그물 형태의 다수의 평면을 면에 수직 방향으로 일정 간격을 두고 평행하게 배열하는 단계; 및

   (c) 상기 복수의 평면에 기 배치된 제1 및 제2축 방향의 나선형 와이어의 각 교차점과 교차되도록 제3 내지 제6축 방향에서 다수의 나선형 와이어를 각각 삽입하여 옥테트 트러스 구조를 형성하는 단계;를 포함하며,

   상기 제1 및 제2축 방향의 나선형 와이어는 서로 90도의 방위각을 가지며,

   상기 제3 내지 제6축 방향의 나선형 와이어는 상기 각 교차점에 배치된 두 축 방향의 나선형 와이어와 60도의 방위각을 가지면서 제1축과 제2축이 이루는 평면과 45도의 방위각을 갖는 것을 특징으로 하는 3차원 다공질 경량 구조체의 제조 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 정팔면체와 14면체가 조합된 트러스 구조를 형성하는 방법은:

   (a) 한 평면 상에 있는 제1 내지 제3축 방향으로 다수의 나선형 와이어를 평행하게 배열하여 다수의 2차원 카고메 평면을 형성하는 단계와;

   (b) 상기 다수의 2차원 카고메 평면을 면에 수직 방향으로 일정 간격을 두고 평행하게 배열하는 단계; 및

   (c) 상기 다수의 2차원 카고메 평면에 기 배치된 세축 방향의 나선형 와이어의 각 교차점과 교차되도록 제4 내지 제6축 방향에서 다수의 나선형 와이어를 각각 삽입하여 정팔면체와 14면체가 조합된 트러스 구조를 형성하는 단계;를 포함하되,

   상기 제1 내지 제3축 방향의 나선형 와이어는 서로 60도의 방위각을 가지며,

   상기 제4 내지 제6축 방향의 나선형 와이어는 상기 각 교차점에 배치된 세 축 방향의 나선형 와이어와 60도 또는 90도의 방위각을 가지면서 제1 내지 제3축이 이루는 평면과 54.7도의 방위각을 가져 상기 나선형 와이어의 각 교차점에는 면내의 2축 방향과 면외의 2축 방향으로 와이어가 통과하도록 구성된 것을 특징으로 하는 3차원 다공질 경량 구조체의 제조 방법.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 정팔면체와 14면체가 조합된 트러스 구조를 형성하는 방법은:

   (a) 한 평면 상에 있는 제1 및 제2축 방향으로 다수의 나선형 와이어를 평행하게 배열하여 다수의 사각형 구멍을 갖는 그물 형태의 평면을 형성하는 단계와;

   (b) 상기 그물 형태의 다수의 평면을 면에 수직 방향으로 일정 간격을 두고 평행하게 배열하는 단계; 및

   (c) 상기 다수의 평면에 기 배치된 제1 및 제2축 방향의 나선형 와이어의 각 교차점과 교차되도록 각 교차점당 2축 방향씩 제3 내지 제6축 방향에서 다수의 나선형 와이어를 각각 삽입하여 정팔면체와 14면체가 조합된 트러스 구조를 형성하는 단계;를 더 포함하되,

   상기 제1 및 제2축 방향의 나선형 와이어는 서로 90도의 방위각을 가지며,

   상기 제3 내지 제6축 방향의 나선형 와이어는 상기 각 교차점에 배치된 두 축 방향의 나선형 와이어와 60도의 방위각을 가지면서 상기 제1 및 제2축이 이루는 평면과 45도의 방위각을 가져 상기 나선형 와이어의 각 교차점에는 면내의 2축 방향과 면외의 2축 방향으로 와이어가 통과하도록 구성된 것을 특징으로 하는 3차원 다공질 경량 구조체의 제조 방법.
7. 삭제
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