KR102016558B1 - 3d 프린터를 이용한 인공어초 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3D 프린터를 이용한 인공어초 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 3D 프린터를 이용한 인공어초의 제조 방법은, 인공어초의 형상을 위한 구조체용 조성물을 제조하는 구조체조성물제조단계와; 상기 구조체를 지지하기 위한 지지체용 조성물을 제조하는 지지체조성물제조단계와; 제1노즐과 제2노즐이 구비된 3D프린터를 준비한 후, 제1노즐에 상기 구조체용 조성물을 공급하고, 제2노즐에 상기 지지체용 조성물을 공급하여 구조체와 지지체를 동시에 3D 프린팅하여 3D 프린터 내부에 구조체와 지지체를 함께 제조하는 성형단계와; 제조된 성형물을 습도 80 ~ 90%, 온도 10 ~ 50℃의 조건으로 3D 프린터 내부 또는 양생실에서 12 ~ 24시간 동안 습윤 양생한 후, 기건 상태로 상온에서 양생시키는 양생단계와; 양생 후 상기 지지체를 파쇄하여 구조체로부터 분리하는 분리단계;를 포함하여 구성되되, 상기 지지체용 조성물은, 지지체용 조성물 전체 부피의 2.8 ~ 4.9%의 결합재와, 지지체용 조성물 전체 부피의 70.0 ~ 78.5%의 산업부산물과, 지지체용 조성물 전체 부피의 0.28 ~ 0.49 %의 콘크리트용 섬유와, 지지체용 조성물 전체 부피의 0.02 ~ 0.05 %의 혼화제와, 지지체용 조성물 전체 부피의 15.7 ~ 21.0%의 물과 잔량으로서 공기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 인공어초의 형상에 부합되며 3D 프린팅 방식으로 제조되는 구조체와, 3D 프린팅 과정에서 일시적으로 구조체를 지지한 후 제거되는 지지체를 이용하여 3D 프린팅 방식으로 인공어초를 제조함으로써 복잡한 형상의 인공어초를 보다 용이하게 제조할 수 있게 된다.

Description

3D 프린터를 이용한 인공어초 및 그 제조 방법{Artificial reef using 3D printer and manufacturing method of it}
본 발명은, 인공어초 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 3D 프린팅 과정에서 일측 노즐에서 분사되어 연속 적층되는 구조체용 조성물의 하중을 타측 노즐에서 분사되어 구조체용 조성물 하부에 위치하게 되는 지지체용 조성물이 양생 과정에서 원할하게 지지하는 한편, 양생 후에는 쉽게 구조체로부터 탈리되도록 함으로써 복잡하고 다양한 형상의 인공어초를 매우 쉽게 제조할 수 있도록 한, 3D 프린터를 이용한 인공어초 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
3D 프린팅(3D printing)은 최근 각광받고 있는 제조기술로서, 플라스틱 액체 혹은 기타 원료를 사출하거나 적층, 응고시켜 3차원 형태의 고체 제품을 제작하는 기술을 말하며, 전통적인 재료 가공 기술에 비해 속도, 가격, 사용 편리성 등 다양한 측면에서 우위를 나타내고 있다.
3D 프린팅은 원료에 따라 액체, 파우더, 고체로 나뉘며, 레이저, 열, 빛 등의 소스를 기반으로 응고/적층하는 다양한 방식이 존재하는데, 3D 프린팅 방식은 현재까지 다양하게 개발되어 왔으며 각각의 방식은 제품 제작에 있어 장단점을 가지고 있다.
3D 프린팅 방식은 각각의 분야마다 다른 형태의 방식이 사용될 수 있으며, 크게 FDM(Fused Deposition Modelling), DLP(Digital Light Processing), SLA(Stereolithography), SLS(Selective Laser Sintering), PolyJet(Photopolymer Jetting Technology), DMT(Direct Metal Tooling), PBP(Powder Bed & inkjet head 3d printing), LOM(Laminated Object Manufacturing) 등의 방식으로 구분될 수 있다.
일반적으로는, 열가소성 플라스틱으로 된 와이어 또는 필라멘트를 공급릴과 이송릴을 통해 공급하고, 공급된 필라멘트를 작업대에 대하여 상대적으로 XYZ 세 방향으로 위치 조절되는 3차원 이송기구에 장착된 히터노즐에서 용융시켜서 배출함으로써, 2차원 평면형태를 만들면서 이를 작업대 상에 한 층씩 적층하여 3차원으로 성형하는 용융 수지 압출 조형 방법(FDM)이 널리 사용되고 있다.
이렇게 압출헤드에서 나오는 응고성 모델링 재료의 층을 융착시켜 3차원 모델을 제조하는 방법 및 장치의 예는 기존의 특허에서 많이 찾아볼 수 있으며, 예컨대 미국특허 제5,121,329호에 기술된 바와 같이 고체 막대 형태나 공급릴 상에 감긴 유연 필라멘트 형태로 압출 헤드에 공급될 수 있다. 이때, 압출헤드는 응고시 적당한 결합으로 앞의 층에 접착하는 응고성 재료를 사용하며, 열가소성 재료가 이러한 용융 적층에 특히 적당한 것으로 알려져 주로 사용되고 있다.
한편, 각종 건축 및 토목 구조물의 구조체로 사용되는 콘크리트는 물과 시멘트, 모래 등이 섞여있는 물질로서, 시멘트가 물과 반응하여 굳어지는 수화반응을 이용하는데, 3D 프린팅 기법으로 별도 거푸집 없이 다양한 형상의 콘크리트를 제조하고자 할 경우 압출헤드에서 압출되는 속도에 비해 콘크리트의 응고 속도가 느려서, 3D 프린터에 의한 3D 형상 제작시간이 응고속도에 큰 영향을 받게 된다.
즉, 3D 프린터의 압출헤드는 빠른 속도로 움직이면서 콘크리트를 압출하게 되나, 압출된 콘크리트의 응고에 상당한 시간이 소요되는 관계로, 완전히 응고되지 않은 층 위로 다시 콘크리트가 압출되는 경우, 제품의 형상이 뭉개지는 문제가 있다.
또한, 적층시 하부층이 존재하지 않은 독립된 상층의 적층이 불가능하고, 적층시 수평방향으로 이동이 거의 불가능하여 자유로운 공간형성과 다양한 형상으로 의 출력이 불가능하다.
이러한 다양한 문제점으로 인해 "3D 프린팅 장치 및 방법, 이를 이용한 방파제 단위 유닛 제조 방법"(한국 등록특허공보 제10-1479900호, 특허문헌 1)은 콘크리트의 제조에 적합하도록 프린팅시 마이크로 웨이브를 조사하여 경화 시간을 촉진시키도록 한 프린트 장치가 제안된 바 있다.
하지만, 상기와 같은 기술은 전용 프린터를 구비해야 하는 문제점이 있다.
본 발명의 출원인은 이러한 문제점을 해소하기 위하여 "3D 프린팅용 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트와 그 제조 방법"(한국 등록특허공보 제10-1620074호, 특허문헌 2)을 출원하여 등록받은 바 있다.
상기 특허문헌 2는 안정화 시간이 짧게 되어 3D 프린팅을 통한 구조물 제조가 용이하도록 하였으나, 제거가 용이한 3D 프린팅 콘크리트 지지체 제조 기술이 개발되지 못한 관계로 복잡한 구조의 콘크리트 구조물을 3D 프린팅 방식으로 구현하는 데 한계가 있었다.
즉, FDM 방식에 의한 3D 프린팅 몰탈 또는 콘크리트 출력물은 적층간 상부층과 하부층 사이에 공간형성이 곤란하고, 적층시 노즐의 진행방향에 횡방향으로의 적층이 곤란하여 비정형 구조물의 제조가 불가능한 단점이 있는 바 이러한 문제점을 해소할 필요가 있는 것이다.
한편, 일반적인 인공어초 또는 인공산호초라 함은 어류, 패류 및 해조류를 비롯한 각종 생물의 은식처, 서식처 또는 산란장소를 제공하여 연안의 수산자원의 보호 및 생육을 위해 설치되는 인공구조물을 말한다.
이와 같은 인공어초는 콘크리트나 강재 등을 사용하여 구형, 다면체 등의 단순한 형태로 제작되고 있으나 최근에는 해조류 번식, 패류의 착생 어류의 위집, 와류의 형성 등과 같은 목적을 가지도록 복잡한 형태로 설계되어 제작되고 있다.
인공어초의 목적에 맞는 다양하고 복잡한 형태의 인공어초를 제작하기 위해서는 기존의 인공어초의 제조방법에서 벗어나 3D 프린터를 이용하는 방법의 적용이 필요하다.
산업기술의 발달에 따라 3D 프린터를 이용한 인공어초의 제조방법은 인공어초의 목적에 부합되는 다양하고 복잡한 형상의 인공어초의 설계 및 제작에 유리하고 거푸집을 사용하는 기존의 인공어초의 제조방식에 비하여 경제적이며, 어류 및 패류의 서식공간, 은신처의 설계 및 형성이 용이하고, 사용하는 재료를 다양화하여 다양생물이 서식기반을 제공할 수 있다.
하지만, 종래의 콘크리트 3D 프린팅 기법으로는 요구하는 형상을 원할하게 제조하기 힘든 문제점이 있었다.
KR 10-1479900 (20141230) KR 10-1620074 (2016.05.03)
본 발명의 3D 프린터를 이용한 인공어초 및 그 제조 방법은 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 인공어초의 형상에 부합되며 3D 프린팅 방식으로 제조되는 구조체와, 3D 프린팅 과정에서 일시적으로 구조체를 지지한 후 제거되는 지지체를 이용하여 3D 프린팅 방식으로 인공어초를 제조함으로써 복잡한 형상의 인공어초를 보다 용이하게 제조할 수 있게 하려는 것이다.
즉, FDM 방식의 3D 프린팅 과정에서 성형 후 필요로 하는 구조체 부분과, 필요로 하는 구조체를 성형 과정에서 일시적으로 지지한 후 제거되는 지지체를 복수의 노즐로 성형하되, 성형 과정에서 상부에 구조체가 적층된 상태에서 상부층의 적층에 따른 변형이 적으며, 최소한의 강도를 갖고, 양생 후 구조체에 손상을 주지 않게 제거가 용이하게 함으로써 다양한 공간 형성 형성과 자유로운 형상으로의 출력이 가능케 하려는 것이다.
또, 구조체 형성을 위해 노즐 분사로 연속으로 적층되는 구조를 통해 자연스럽게 요철을 형성하여 수생물들의 부착이 용이한 인공어초를 제공하려는 것이다.
더 나아가, 표면에 굴패각, 어골분 등을 숏크리트 방식으로 부착시켜 해양 생물의 부착이 보다 용이하게 이루어질 수 있게 하려는 것이다.
본 발명의 3D 프린터를 이용한 인공어초의 제조 방법은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 인공어초의 형상을 위한 구조체용 조성물을 제조하는 구조체조성물제조단계와; 상기 구조체를 지지하기 위한 지지체용 조성물을 제조하는 지지체조성물제조단계와; 제1노즐과 제2노즐이 구비된 3D프린터를 준비한 후, 제1노즐에 상기 구조체용 조성물을 공급하고, 제2노즐에 상기 지지체용 조성물을 공급하여 구조체와 지지체를 동시에 3D 프린팅하여 3D 프린터 내부에 구조체와 지지체를 함께 제조하는 성형단계와; 제조된 성형물을 습도 80 ~ 90%, 온도 10 ~ 50℃의 조건으로 3D 프린터 내부 또는 양생실에서 12 ~ 24시간 동안 습윤 양생한 후, 기건 상태로 상온에서 양생시키는 양생단계와; 양생 후 상기 지지체를 파쇄하여 구조체로부터 분리하는 분리단계;를 포함하여 구성되되, 상기 지지체용 조성물은, 지지체용 조성물 전체 부피의 2.8 ~ 4.9%의 결합재와, 지지체용 조성물 전체 부피의 70.0 ~ 78.5%의 산업부산물과, 지지체용 조성물 전체 부피의 0.28 ~ 0.49 %의 콘크리트용 섬유와, 지지체용 조성물 전체 부피의 0.02 ~ 0.05 %의 혼화제와, 지지체용 조성물 전체 부피의 15.7 ~ 21.0%의 물과 잔량으로서 공기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 있어서, 상기 구조체용 조성물은, 12.1 ~ 15.2%의 결합재와, 구조체용 조성물 전체 부피의 29.8 ~ 32.3%의 잔골재와, 구조체용 조성물 전제 부피의 34.6~40.8%의 굵은 골재와, 구조체용 조성물 전체 부피의 2.5 ~ 4.0%의 굴패각과, 구조체용 조성물 전체 부피의 0.7 ~ 0.8%의 어골분과, 구조체용 조성물 전체 부피의 3.2 ~ 4.8 %의 콘크리트용 섬유와, 구조체용 조성물 전체 부피의 0.04 ~ 0.08 %의 혼화제와, 구조체용 조성물 전체 부피의 6.8 ~ 14.7%의 물과, 잔량으로서 공기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또는, 인공어초의 형상을 위한 구조체용 조성물을 제조하는 구조체조성물제조단계와; 지지체용 조성물 전체 부피의 2.8 ~ 4.9%의 결합재와, 지지체용 조성물 전체 부피의 70.0 ~ 78.5%의 산업부산물과, 지지체용 조성물 전체 부피의 0.28 ~ 0.49 %의 콘크리트용 섬유와, 지지체용 조성물 전체 부피의 0.02 ~ 0.05 %의 혼화제와, 지지체용 조성물 전체 부피의 15.7 ~ 21.0%의 물과 잔량으로서 공기를 포함하여 구성되어, 상기 구조체를 지지하기 위한 지지체용 조성물을 제조하는 지지체조성물제조단계와; 제1노즐과 제2노즐이 구비된 3D프린터를 준비한 후, 제1노즐에 상기 구조체용 조성물을 공급하고, 제2노즐에 상기 지지체용 조성물을 공급하여 구조체와 지지체를 동시에 3D 프린팅하여 3D 프린터 내부에 구조체와 지지체를 함께 제조하는 성형단계와; 제조된 성형물을 습도 80 ~ 90%, 온도 10 ~ 50℃의 조건으로 3D 프린터 내부 또는 양생실에서 12 ~ 24시간 동안 습윤 양생한 후, 기건 상태로 상온에서 양생시키는 양생단계와; 양생 후 상기 지지체를 파쇄하여 구조체로부터 분리하는 분리단계와; 상기 구조체의 표면에 시멘트, 굴패각, 어골분이 혼합된 숏크리트를 고압으로 분사하여 표면층을 형성한 후 양생시키는 숏크리트코팅단계;를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 산업부산물은 고로슬래그와 플라이애쉬가 1 : 8 ~ 9의 중량비로 혼합되어 구성 것을 특징으로 한다.
본 발명의 3D 프린터를 이용한 인공어초는, 상기 제조 방법에 의해 제조되며, 제1노즐로 구조체용 조성물이 적층되어 구조체를 형성되고, 층 사이에 요철이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 인공어초의 형상에 부합되며 3D 프린팅 방식으로 제조되는 구조체와, 3D 프린팅 과정에서 일시적으로 구조체를 지지한 후 제거되는 지지체를 이용하여 3D 프린팅 방식으로 인공어초를 제조함으로써 복잡한 형상의 인공어초를 보다 용이하게 제조할 수 있게 된다.
즉, FDM 방식의 3D 프린팅 과정에서 성형 후 필요로 하는 구조체 부분과, 필요로 하는 구조체를 성형 과정에서 일시적으로 지지한 후 제거되는 지지체를 복수의 노즐로 성형하되, 성형 과정에서 상부에 구조체가 적층된 상태에서 상부층의 적층에 따른 변형이 적으며, 최소한의 강도를 갖고, 양생 후 구조체에 손상을 주지 않게 제거가 용이하게 함으로써 다양한 공간 형성 형성과 자유로운 형상으로의 출력이 가능해진다.
또, 구조체 형성을 위해 노즐 분사로 연속으로 적층되는 구조를 통해 자연스럽게 요철을 형성하여 수생물들의 부착이 용이한 인공어초가 제공된다.
더 나아가, 표면에 굴패각, 어골분 등을 숏크리트 방식으로 부착시켜 해양 생물의 부착이 보다 용이하게 이루어질 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 의해 제조된 격벽을 형성하여 제조한 인공어초 Type A의 사시도.
도 2는 본 발명에 의해 제조된 격벽을 형성하여 제조한 인공어초 Type B의 사시도.
도 3은 도 2의 평면도.
도 4는 본 발명에 의해 제조된 격벽을 형성하여 제조한 인공어초 Type C의 사시도.
도 5는 본 발명에 의해 제조된 격벽을 형성하여 제조한 인공어초 Type D의 사시도.
도 6은 본 발명에 의해 제조된 격벽을 형성하여 제조한 인공어초 Type E의 사시도.
도 7은 본 발명에 의해 제조된 격벽을 형성하여 제조한 인공어초 Type F의 사시도.
도 8은 본 발명에 의해 제조된 격벽을 형성하여 제조한 인공어초 Type G의 사시도.
도 9는 본 발명에 의해 제조된 격벽을 형성하여 제조한 인공어초 Type G의 평면도.
도 10은 본 발명에 의해 제조된 가지를 형성하여 제조한 인공어초 Type H의 사시도.
도 11은 본 발명에 의해 제조된 복합된 판상을 형성하여 제조한 인공어초 Type I의 사시도.
도 12는 본 발명에서 지지체용 조성물을 3D 프린팅한 상태를 나타낸 사진.
도 13은 본 발명에서 구조체용 조성물을 3D 프린팅한 상태를 나타낸 사진.
이하, 본 발명의 3D 프린터를 이용한 인공어초 및 그 제조 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 3D 프린터를 이용한 인공어초 제조 방법은 크게 구조체조성물제조단계, 지지체조성물제조단계, 성형단계, 양생단계, 분리단계;를 포함하여 구성되되며, 추가로 숏크리트코팅단계가 더 진행될 수 있다.
1. 구조체조성물제조단계
인공어초의 복잡한 형상과 동일한 형상이 되도록 3D 프린터의 노즐로 공급되는 구조체용 조성물을 제조한다.
이때의 구조체용 조성물은 공지의 3D 콘크리트 프린팅용 조성물로 이루어질 수 있고, 일예로는 본 출원인이 출원하여 등록받은 특허문헌 2와 같은 조성물로 이루어질 수 있다.
보다 바람직하기로는 해양 생물의 부착이 용이해질 수 있도록 하기 위하여 어골분이나 굴패각이 포함된 형태로 제조될 수 있다.
구체적으로, 구조체용 조성물 전체 부피의 12.1 ~ 15.2%의 결합재와, 구조체용 조성물 전체 부피의 29.8 ~ 32.3%의 잔골재와, 구조체용 조성물 전제 부피의 34.6~40.8%의 굵은 골재와, 구조체용 조성물 전체 부피의 2.5 ~ 4.0%의 굴패각과, 구조체용 조성물 전체 부피의 0.7 ~ 0.8%의 어골분과, 구조체용 조성물 전체 부피의 3.2 ~ 4.8 %의 콘크리트용 섬유와, 구조체용 조성물 전체 부피의 0.04 ~ 0.08 %의 혼화제와, 구조체용 조성물 전체 부피의 6.8 ~ 14.7%의 물과, 잔량으로서 공기를 포함하여 구성될 수 있다.
상기한 조성은 특허문헌 2의 조성과 유사하게 구성되되, 굴패각과 어골분을 포함하는 것을 특징으로 한다.
굴패각과 어골분은 주요 성분이 칼슘으로 이루어져 있어 해양수생물 중의 패류의 부착성을 높여주게 된다.
특히 굴패각은 탄산칼슘 함량이 높은 반면 어골분은 인산칼슘 성분이 높은데, 인산칼슘은 물에 잘 녹지 않기 때문에 구조체에 부착된 이후에 잘 떨어지지 않으면서 해양생물의 영양원을 공급할 수 있게 된다.
2. 지지체조성물제조단계
상기 구조체를 지지하기 위한 지지체용 조성물을 제조한다.
지지체용 조성물은. 지지체용 조성물 전체 부피의 2.8 ~ 4.9%의 결합재와, 지지체용 조성물 전체 부피의 70.0 ~ 78.5%의 산업부산물과, 지지체용 조성물 전체 부피의 0.28 ~ 0.49 %의 콘크리트용 섬유와, 지지체용 조성물 전체 부피의 0.02 ~ 0.05 %의 혼화제와, 지지체용 조성물 전체 부피의 15.7 ~ 21.0%의 물과 잔량으로서 공기를 포함하여 구성된다.
지지체용 조성물은 본 발명에서 주요한 구성으로, 그 구성에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
결합재는 통상적으로 사용되는 시멘트로 구성될 수 있다.
구조체용 조성에서 결합재는 전체 부피의 13.6~ 20.3% 사용되었는데, 본 발명에서 지지체 제조용 조성물은 전체 부피의 2.8 ~ 4.9%로 확연한 차이가 나타난다.
결합재의 사용량이 구조체용과 같이 다량 포함될 경우 골재를 포함한 구성요소가 견고하게 결합되어 제거가 어렵게 된다.
반면, 본 발명에서는 결합재 사용량을 최소화하여 성형 후 지지체의 제거가 쉽게 이루어질 수있게 되어 있다.
산업부산물은 잠재수경성을 지닌 플라이애쉬, 고로슬래그 미분말 중 선택된 어느 하나 또는 2종의 혼합물로 구성될 수 있다.
구조체용에는 버텀애시 및 슬래그 골재를 30 ~ 50% 사용하는 예가 기재되어 있다.
본 발명에서 지지체용 조성물은 버텀애시 및 슬래그 골재 대신 고로슬래그 미분말과 플라이애시를 사용하며, 그 사용 비율이 종래 구조체용과 비교하여 현저히 증대된다.
바람직하기로는 고로슬래그와 플라이애쉬가 1 : 8 ~ 9의 중량비로 혼합되어 구성됨이 바람직하다.
플라이애시는 미분쇄된 석탄이 연소로에서 연소된 후 집진설비에 의해 포집되는 것으로, 보일러 저부에서 채집되는 버텀애시와 구분된다.
플라이애시의 특징은 자체적인 수경성을 갖고 있지는 않으나 알칼리성 물질의 존재 하에서 물과 반응하여 경화하는 성질 즉, 포졸란 반응성을 갖는다.
이러한 플라이애시는 시멘트와 비교하여 상대적으로 초기 반응 속도가 느리기 때문에 응결 지연과 초기강도 감소가 발생할 수 있다.
고칼슘 플라이애시는 순환 유동층 연소방식(CFBC, Circulating Fluidized Bed Combustion)의 보일러에서 탈황제 역할을 하는 석회석과 화석연료가 850℃~ 900℃ 사이의 상대적으로 저온의 연소 조건에서 연소됨으로 인해 유리질의 생성이 적고, 비균질한 뾰족한 부정형의 형태를 취하게 되며, 특히 산화칼슘과 삼산화황 성분이 증가하며, 이들 성분이 결합하여 무수석고의 형태로 존재하며 반응 후 잔류 산화칼슘성분은 free-CaO 형태로 존재하고, 상대적으로 이산화규소의 함량이 적은 특징이 있기 때문에 포졸란 반응성이 일반 플라이애시에 비해 낮은 반면, 석고 및 free-CaO로 인해 자체 수화력을 갖는다.
아래 표 1은 순환 유동층 연소방식의 발전소에서 수득한 고칼슘 플라이애시의 화학적 성분을 일예로 나타낸 것이다.
구분(단위:중량%) SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3
플라이애시 21.45 10.20 12.37 25.32 2.12 19.57
상기 플라이애시의 Free-CaO 함량을 ASTM C 114 방법으로 측정하였으며, 공인시험기관인 한국세라믹기술원에 의뢰하여 분석을 실시한 결과 Free-CaO 함량은 3.27중량%로 나타났다.고칼슘 플라이애시 고유의 특성이라 할 수 있는 Free-CaO는 반응성이 빨라 초기 응결을 앞당기고, 이는 발열, 팽창 및 균열에 의한 파괴로 이어진다.
그러나, 고로슬래그 및 시멘트와 함께 존재하는 경우 고로슬래그의 자극화 및 침상형 수화물 형성에 필요한 성분이 되어 결합재의 초기반응성을 높이고, 팽창에 의한 구속압을 높이게 되는 바, 지지체 제조에는 유리한 성분이라 할 수 있다.
즉, 본 발명에서는 플라이애시가 다량 함유되어 미량 첨가된 결합재의 초기 반응성을 높이고, 팽창에 의한 구속압을 높여 초기에 빠르게 지지체 형성이 가능해지게 된다.
고로슬래그 미분말은 선철 제련 시 부산물로 발생하는 고온 용융 상태의 슬래그를 물로 급랭 처리한 후 건조 및 분쇄한 것으로써, 급랭시켜 유리화한 것이기 때문에 반응성이 높아 시멘트 혼화재료로 주로 사용된다.
이러한 고로슬래그는 수화발열속도의 저감 및 콘크리트의 온도 상승을 억제하고, 장기 강도를 높이며, 수밀성을 향상시키는 것은 물론 황산염 등에 대한 화학 저항성을 향상시키고, 알칼리실리카반응을 억제하여 고강도 콘크리트 제조에 유효한 장점을 가지는 반면, 초기 강도가 낮고 미분말의 품질 불균일에 따른 콘크리트 품질 불균일이 있으며, 중성화 진행이 빠르고 양생 온도에 따라 품질 변화가 큰 단점이 있는 것으로 알려져 있다.
통상적으로 고로슬래그 미분말은 콘크리트의 품질 향상을 위해 사용하는 것이 아닌 원가 절감을 주목적으로 하며, 시멘트 대체율이 30% 미만으로 그 이상 사용하는 경우는 매스 혹은 기초콘크리트 등 수화열제어를 목적으로 하는 경우가 있다.
본 발명에서는 고로슬래그를 플라이애시 대비 사용량을 최소화하여 장기 강도의 발현은 억제시키되, 초기 반응성을 높게 유지시키는 것을 특징으로 한다.
아래는 본 발명에서 사용된 고로슬래그의 화학적 조성을 나타낸 것이며, 고로슬래그 미분말의 비중은 2.85로 나타났다.
구분(단위:중량%) SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3
고로슬래그 미분말 30.57 11.20 0.45 45.32 2.22 2.54
상기와 같이 산업부산물을 고로슬래그 미분말과 고칼슘 플라이애시로 1 : 8 ~ 9의 중량비로 구성할 경우 고칼슘 플라이애시가 석고의 역할을 하게 하고, 고로슬래그 미분말의 잠재수경성 반응이 원할하게 이루어지며, 초기에 빠른 반응을 유도시킬 뿐만 아니라, 골재 성분을 배제한 채 결합재가 최소량 사용됨으로 인해 지지체 형성후 쉽게 분리, 제거될 수 있게 된다.
콘크리트용 섬유는 통상적으로 인장에 대한 저항을 높이기 위해 사용되는 재료로 강섬유나 셀룰로오스 등이 주로 사용된다.
이를 위해 본 발명에서 사용되는 섬유는 셀룰로오스 섬유, 폴리프로필렌 중 선택된 어느 하나로 이루어짐이 바람직하다.
상기 섬유 중 폴리프로필렌 섬유는 강도를 높여주는 역할을 주로 하며, 흡습성이 없는 것으로 알려져 있다.
반면, 셀룰로오스 섬유는 친수성 섬유며 상기 폴리프로필렌 섬유보다 강도가 작은 반면, 유연하고, 친환경적인 특징을 갖는다.
본 발명에서 혼화제는 상술한 구성요소들과 함께 사용되어 3D 프린터 내부에서의 흐름에 따른 변형을 줄여주고, 안정화 시간을 짧게 해주고, 강도를 높여줄 수 있도록 도와주는 역할을 한다.
이를 위해 본 발명에서 혼화제는 통상적인 콘트리트 제조에 사용되는 혼화제와는 다르게 조강제, 수축저감제, 고유동화제가 1: 1: 1의 중량비로 혼합되어 구성됨이 바람직하다.
조강제는 경화촉진제로 불리기도 하는데 일반적으로 타설 후 초기 강도를 높여 거푸집을 빨리 철거할 수 있게 해주는 역할을 하며, 통상적으로 동계에 콘크리트 타설이 가능하게 해준다.
본 발명에서는 이처럼 통상적으로는 동계에 타설이 가능하도록 하는 조강제를 지지체 형성에 사용함으로써 초기 강도를 높여 3D 프린터의 노즐로 분사된 몰탈이 빠른 시간에 경화가 이루어지도록 하여 3D 프린터 내부에서 순차적으로 분사되어 형성된 형태가 몰탈 특유의 유동성에 의해 변형되는 것을 방지할 수 있도록 하였다.
이를 위한 조강제의 예로 염화칼슘이나, 초산염, 아초산염계의 무기염, 규산칼슘 등의 유기산염 등으로 구성될 수 있다.
수축저감제는 통상적으로 팽창제로 불리기도 하는데, 묽은 콘크리트의 응결 및 경화 과정에서 발생하는 수축에 의한 균열 저감을 목적으로 사용한다.
본 발명에서 수축저감제는 석회석과 코크스가 1 : 1 ~ 2의 중량비로 혼합된 혼합물로 구성될 수 있다.
고유동화제는 몰탈의 유동성을 높여 치기 다지기 등의 시공성과 노즐을 통한 압송이 용이하게 해주며, 조기 강도를 높여주게 된다.
고유동화제로는 분산제인 리그닌술포네이트계 화합물, 폴리멜라민술포네이트계 화합물, 폴리나프탈렌술포네이트계 화합물, 폴리카르본산계 화합물 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
즉, 고유동화제는 초기 몰탈의 유동성을 높여 압송 및 3D 프린터 내부의 공급관 및 노즐을 몰탈이 용이하게 통과할 수 있도록 해주며, 이러한 고유동화제의 사용에 따라 수축에 의한 균열을 수축저감제를 통해 방지하고, 노즐을 통해 분사된 몰탈은 조강제를 이용하여 신속하게 경화되어 형태의 유지가 원할히 이루어질 수 있게 해주는 것이다.
3. 성형단계
제1노즐과 제2노즐이 구비된 3D프린터를 준비한 후, 제1노즐에 상기 구조체용 조성물을 공급하고, 제2노즐에 상기 지지체용 조성물을 공급하여 구조체와 지지체를 동시에 3D 프린팅하여 3D 프린터 내부에 구조체와 지지체를 함께 제조한다.
4. 양생단계
구조체와 지지체가 함께 제조된 성형물을 습도 80 ~ 90%, 온도 10 ~ 50℃의 조건으로 3D 프린터 내부 또는 양생실에서 12 ~ 24시간 동안 습윤 양생한 후, 기건 상태로 상온에서 양생시킨다.
5. 분리단계
양생 후 공구 등을 이용하여 지지체를 두드려 파쇄하여 구조체로부터 분리한다.
6. 숏크리트코팅단계
상기와 같은 구성에서 굴패각과 어골분을 구조체용 조성물에 포함시키지 않고 숏크리트로 제조하여 분리단계 이후에 뿜칠하여 구조체의 표면에 코팅 처리하도록 할 수 있다.
이와 같이 뿜칠 성형할 경우에는 3D 프린팅 방식에 비해 굴패각과 어골분의 입자 크기를 보다 크게 형성할 수 있게 되어 표면 요철 형성이 보다 원할해지게 된다.
즉, 분리단계를 거쳐 지지체가 제거된 구조체의 표면에 시멘트, 굴패각, 어골분이 혼합된 숏크리트를 고압으로 분사하여 표면층을 형성한 후 양생시키게 된다.
이때, 시멘트, 굴패각, 어골분의 혼합비는 굴패각 30 ~ 60 중량%, 어골분 5 ~ 20 중량%, 잔량의 시멘트로 구성됨이 바람직하며, 몰탈 형성시 물의 양은 가감할 수 있다.
다만 어골분 및 굴패각 함량이 상기 함량의 최대치를 초과할 경우 뿜칠이 용이해지지 못하게 된다.
굴패각 대비 어골분 함량을 높일 경우에는 뿜칠 양생 후 쉽게 부서져버리는 현상이 발생하게 되므로 상기 비율 내로 함이 바람직하다.
상기와 같은 제조 방법에 따르면 다양한 형상의 인공어초 제조가 가능해진다.
도 1 내지 11은 Type A 내지 I의 여러 인공 어초가 도시되어 있다.
이 중 도 1 내지 10은 격벽 형태고, 도 11은 복합 판상 형태를 취한다.
보다 구체적으로 도 1의 어초(100)에는 격벽(10)이 다양한 형태로 연속되게 형성되고, 그 사이로 수평 방향의 타원형 관통공(20)이 형성된 예가 도시되어 있다.
도 2의 어초(200)에는 수직방향의 관통공(30) 사이로 격벽(10)이 위치하고, 격벽(10)에는 수평 방향의 타원형 관통공(20)이 형성되어 있는 예가 도시되어 있다.
더불어, 도 3의 어초(200-1)는 도 2의 평면도로, 격벽(10)에 수직방향의 관통공(30)이 형성된 상태가 잘 도시되어 있다.
도 4의 어초(300)는 전체적으로 하광상협의 형태를 취하며, 격벽(10) 상부에 수평 방향의 타원형 관통공(20)이 형성되고, 하부에는 수평 방향의 다각형 관통공(60)이 형성된 예가 도시되어 있다.
반면, 도 5의 어초(400)는 도 4와 유사하게 형성되되, 격벽(10)에 수평 방향의 다각형 관통공(60)만 형성된 예가 도시되어 있다.
도 6의 어초(500)는 격벽(10)이 라운드진 띠 형상을 취하면서 수평 방향의 타원형 관통공(20)이 형성된 예가 도시되어 있다.
도 7의 어초(600)는 마치 산호초와 같은 형태를 취하고, 도 8은 절단된 통나무와 같은 형상을 취하는 예가 도시되어 있다.
도 9는 도 8의 평면측 상태를 나타낸 것이다.
또 도 10과 같이 가지를 갖는 산호초 형상(50)으로 형성될 수도 있고, 도 11과 같이 다수 개의 격벽(10)에 복합된 판상(40)으로 구성될 수 있다.
도면에 있는 것처럼 격벽이 형성되거나 복합 판상의 형태 등 3D 프린팅 기법을 이용하는 경우 다양한 형상의 인공어초를 제조할 수 있게 되며, 서식을 원하게 하는 어류나 패류의 종류 및 이들의 특성에 맞추어 맞춤형으로 어초를 제작하여 설치할 수도 있게 된다.
더불어, 도 12에는 지지체용 조성물만을 3D 프린팅한 상태를 나타냈으며, 도 13에는 구조체용 조성물을 프린팅하고 있는 상태가 도시되어 있는데, 도 13에 도시된 구조체용 조성물이 노즐에서 공급되어 층층히 적층됨에 따라 그 표면이 평평하지 않고 요철을 갖는 형태를 취하게 된다.
종래의 다른 3D 프린팅 기법에서는 이러한 요철을 통상적으로 억제하여 평평한 마감면이 갖도록 가공하는 공정을 거치게 되는 반면, 본 발명에서는 요철이 그대로 노출되는 형태로 제조하는 것이 바람직하다.
이 경우 자연스러운 요철 형성으로 해양 생물의 부착성을 보다 높여줄 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명의 주요한 구성 중 하나인 지지체용 조성물의 성능을 확인하기 위해 실시예 및 비교예를 들어 설명하기로 한다.
<실시예>
일반 포틀랜트 시멘트 3.5ℓ, 산업부산물 75ℓ, 셀룰로소 섬유 0.5ℓ, 혼화제 0.03ℓ, 물 20ℓ를 혼합하여 잔량의 공기를 포함하여 총 100ℓ의 지지체용 조성물을 제조하였다.
이때, 산업부산물은 고로슬래그와 플라이애쉬를 1 : 9의 중량비로 혼합하여 구성하였으며, 이때 사용된 고로슬래그 미분말과 고칼슘 플라이애시의 조성은 표 1, 2에 나와 있는 것을 사용하였다.
혼화제는 조강제로 염화칼슘을, 수축저감제로 석회석과 코크스의 동일 중량비 혼합물을, 고유동화제로는 시중에 판매되는 폴리카르본산계 화합물 제품을 구입하여 동일 중량비로 혼합하여 조성하였다.
이어 분사 적층형 3D 프린터(스트라타시스 메이커봇 리플리케이터)를 준비하여 제조된 조성물을 원료로 공급하여 지름 10 cm, 높이 20cm의 원주형 공시체 형태로 성형 한 후 습도 80 ~ 90%, 온도 25℃의 조건으로 3D 프린터 내부에서 18시간 동안 습윤 양생한 후, 기건 상태로 상온에서 양생시켰다.
실시예 2 내지 6은 실시예 1과 동일하게 제조하되, 아래 표 3에 나타나 있는 바와 같이 산업부산물의 조성을 달리하였다.
<실시예 별 산업부산물의 조성, 단위 중량%, 산업부산물 100중량% 기준>
실시예 고로슬래그미분말 고칼슘플라이애시 버텀애시 실리카퓸
1 10 90 0 0
2 30 70 0 0
3 70 30 0 0
4 30 70
5 70 30
6 25 25 25 25
또, 실시에 7 내지 10은 혼화제의 조성을 아래 표 4와 같이 실시예 1과 달리 조성하여 지지체를 제조하였다.
<실시예 별 혼화제의 조성,단위 중량%, 혼화제 100 중량% 기준>
실시예 조강제 수축저감제 고유동화제
1 33.3 33.3 33.3
7 0 50 50
8 20 40 40
9 40 30 30
10 60 20 20
상술한 실시예들의 제조 과정에서 3D 프린터에서 원료가 원할하게 공급되는 것을 확인하였으며, 공시체 역시 원할하게 제조되는 것을 확인하였다.
비교예는 아래 표 5와 같은 조성으로 조성한 채 실시예 1과 동일한 방법으로 공시제를 제조하였다.
<비교예의 조성, 단위 부피%>
비교예 시멘트 플라이애시 셀룰로스 섬유 혼화제 물
1 0 80 0.3 0.03 18
2 10 70 0.3 0.03 18
3 20 60 0.3 0.03 18
4 30 50 0.3 0.03 18
상기한 비교예 중 비교에 1의 경우 노즐에서 분사되는 대로 뭉치지 못하고 흘러내려 공시체 제작에 실패하였으며, 육안상 비교예 2 내지 4는 공시체 제작이 이루어졌다.
<실험예 1> 충격실험
제조된 실시예와 비교예들의 공시체 위로 공의 낙하실험을 실시하였다.
충격시험은 공에 낙하에 따른 공시체의 파괴 상황을 파악하였으며, 시험 방법은 직경 5cm 무게 500g의 공을 이용하여 높이 1.3m에서 자유낙하하는 것을 상정하였으며, 공시체에 크랙이 발생하는 낙하 횟수를 측정하였다.
이러한 충격 강도는 작업자가 직접 도구를 이용하여 지지체에 타격을 가하는 정도에 해당한다.
이러한 충격실험 결과는 아래 표 6에 나타나 있다.
구분 크랙 발생 낙하 횟수
실시예1 1
실시예2 2
실시예3 2
실시예4 2
실시예5 2
실시예6 3
실시예7 2
실시예8 3
실시예9 2
실시예10 2
비교예2 8
비교예3 7
비교예4 21
상기한 실험 결과에 나타난 바와 같이 비교예의 경우 실시예들의 경우 손쉽게 충격을 가해 부쉴 수 있어 지지체 용도로 적당한 반면, 비교예들의 경우 잘 부서지지 않게 되어 있어 지지체 용도로 부적합함을 알 수 있다.
<실험예 2> 어초 제작 실험 1
17ℓ의 시멘트, 잔골재 65ℓ, 셀룰로오스 섬유 0.36ℓ, 일반 혼화제 0.8ℓ를 준비하고, 물 12ℓ를 혼합하고 잔량의 공기를 포함하여 총 100ℓ의 구조체 제조용 조성물을 제조하였다.
실시예 1의 3D프린터를 이용하여 원료를 공급하되, 먼저 실시예들 및 비교예들에서의 배합대로 지지체용 조성물을 공급하여 하부 지지층이 형성되도록 하고, 그 위에 구조체 제조용 조성물을 노즐로 공급하여 지지체 위에 구조체가 형성되는 형태로 성형하였다.
구조체 형성을 위한 조성물의 공급은 지지체 제조용 조성물 공급이 끝난 후 6시간 경과 후에 실시하였다.
실험 결과 실시예들의 경우 지지체용 조성물이 층층이 층을 이룬 다음 그 위로 구조체용 조성물이 공급될 때 성형된 지지체가 형상을 유지한 채 그 위로 구조체가 형성됨을 육안으로 확인하였다.
반면 비교예 1의 경우 지지체가 노즐로 공급될 때 흘러내려 구조체 성형이 불가능했으며, 비교예 2 내지 4의 경우는 원할하게 지지체 위에 구조체가 형성됨을 확인하였다.
그러나, 실험예 1에 나타나 있는 바와 같이 비교예 2 내지 4의 공시체의 경우는 쉽게 부서지지 않게 되어 있는 바, 지지체로써는 부적합하다 할 것이다.
<실험예 3> 어초 제작 실험 2
실험예 2와 같은 방식으로 진행하되, 3D 프린터의 두 노즐에 각각 하나는 지지체용 조성물을, 다른 하나에는 구조체용 조성물을 공급하여 지지체의 형성 직후에 바로 구조체용 조성물을 공급하여 지지체가 무너지지 않고 성형이 원할히 이루어지는지 육안으로 확인하였다.
그 결과 실시예 1과 같은 조성의 경우 지지체용 조성물의 공급이 끝난 직후 구조체용 조성물의 공급이 이루어지더라도 지지체가 형상을 원할하게 유지한 채 끝까지 구조체 제조가 이루어지는 것을 육안으로 확인되었다.
비교예 2 내지 4의 경우도 지지체 형상을 원할하게 유지하였다.
그러나, 비교예 2 내지 4의 경우 전술한 것처럼 쉽게 지지체를 파괴할 수 없기 때문에 근본적인 문제를 갖는다.
한편, 실시예 2 내지 10의 경우 지지체 상부가 다소 흘러내리는 현상이 발견되었다.
이는 충분히 빠른 시간 내에 굳지 못한 상태, 서로 견고하게 결합되지 못한 상태에서 구조체 형성을 위한 조성물이 공급됨에 따른 것으로 보인다.
이는 실시간으로 지지체와 구조체를 동시에 성형하는 데에는 다소 어려움이 있는 것으로 보이며, 천천히 제조되는 경우에는 원할하게 제조가 가능한 것으로 보인다.
<실험예 4> 지지체와 구조체의 분리 표면 관찰
실험예 2에서 제조된 샘플에서 지지체를 타격시켜 지지체가 제거된 표면을 관찰하였다.
그 결과 실시예 1의 경우 지지체가 제거된 구조체 표면이 매끄럽고 잔여 지지체가 거의 육안으로 확인되지 않았다.
실시에 2 내지 10에서는 실시예 1과 달리 표면에 다소간의 지지체 잔여물이 발견되었다.
비교예 2 내지 4의 경우에는 지지체만을 제거하기 힘들었으며, 타격을 가하는 과정에서 구조체가 함께 부서져 경계면의 표면 관찰이 실질적으로 불가능했다.
이상 살펴본 바와 같이 본 발명은 구조체로부터 쉽게 분리되는 지지체용 조성물과, 노즐을 통해 층층히 조성물을 공급할 때 표면에 형성되는 자연스러운 층간 요철을 억제하지 않고 그대로 마감면이 되도록 함에 따라 다양한 형태를 가지면서, 해양생물 부착이 원할히 이루어지는 어초를 제공할 수 있게 된다.
본 발명의 3D 프린터를 이용한 인공어초 및 그 제조 방법은 콘크리트 3D 프린터를 이용하여 다양한 공간형성과 자유로운 형상으로 어초를 제조할 수 있게 된다.
10 : 격벽
20 : 수평 방향 타원형 관통공
30 : 수직 방향 관통공
40 : 복합된 판상
50 : 가지를 갖는 산호초 형상
60 : 수평 방향 다각형 관통공
100, 200, 200-1, 300, 400, 500, 600, 700, 700-1, 800, 900 : 3D 프린팅 기법을 이용한 인공어초

Claims (5)

  1. 인공어초의 제조 방법에 있어서,
    인공어초의 형상을 위한 구조체용 조성물을 제조하는 구조체조성물제조단계와;
    상기 구조체를 지지하기 위한 지지체용 조성물을 제조하는 지지체조성물제조단계와;
    제1노즐과 제2노즐이 구비된 3D프린터를 준비한 후, 제1노즐에 상기 구조체용 조성물을 공급하고, 제2노즐에 상기 지지체용 조성물을 공급하여 구조체와 지지체를 동시에 3D 프린팅하여 3D 프린터 내부에 구조체와 지지체를 함께 제조하는 성형단계와;
    제조된 성형물을 습도 80 ~ 90%, 온도 10 ~ 50℃의 조건으로 3D 프린터 내부 또는 양생실에서 12 ~ 24시간 동안 습윤 양생한 후, 기건 상태로 상온에서 양생시키는 양생단계와;
    양생 후 상기 지지체를 파쇄하여 구조체로부터 분리하는 분리단계;를 포함하여 구성되되,
    상기 지지체용 조성물은,
    지지체용 조성물 전체 부피의 2.8 ~ 4.9%의 결합재와, 지지체용 조성물 전체 부피의 70.0 ~ 78.5%의 산업부산물과, 지지체용 조성물 전체 부피의 0.28 ~ 0.49 %의 콘크리트용 섬유와, 지지체용 조성물 전체 부피의 0.02 ~ 0.05 %의 혼화제와, 지지체용 조성물 전체 부피의 15.7 ~ 21.0%의 물과 잔량으로서 공기를 포함하여 구성되되, 상기 혼화제는 조강제, 수축저감제, 고유동화제가 1 : 1 : 1의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는,
    3D 프린터를 이용한 인공어초의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 구조체용 조성물은,
    12.1 ~ 15.2%의 결합재와, 구조체용 조성물 전체 부피의 29.8 ~ 32.3%의 잔골재와, 구조체용 조성물 전제 부피의 34.6~40.8%의 굵은 골재와, 구조체용 조성물 전체 부피의 2.5 ~ 4.0%의 굴패각과, 구조체용 조성물 전체 부피의 0.7 ~ 0.8%의 어골분과, 구조체용 조성물 전체 부피의 3.2 ~ 4.8 %의 콘크리트용 섬유와, 구조체용 조성물 전체 부피의 0.04 ~ 0.08 %의 혼화제와, 구조체용 조성물 전체 부피의 6.8 ~ 14.7%의 물과, 잔량으로서 공기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는,
    3D 프린터를 이용한 인공어초의 제조 방법.
  3. 인공어초의 제조 방법에 있어서,
    인공어초의 형상을 위한 구조체용 조성물을 제조하는 구조체조성물제조단계와;
    지지체용 조성물 전체 부피의 2.8 ~ 4.9%의 결합재와, 지지체용 조성물 전체 부피의 70.0 ~ 78.5%의 산업부산물과, 지지체용 조성물 전체 부피의 0.28 ~ 0.49 %의 콘크리트용 섬유와, 지지체용 조성물 전체 부피의 0.02 ~ 0.05 %의 혼화제와, 지지체용 조성물 전체 부피의 15.7 ~ 21.0%의 물과 잔량으로서 공기를 포함하여 구성되고, 상기 혼화제는 조강제, 수축저감제, 고유동화제가 1 : 1 : 1의 중량비로 혼합되어, 상기 구조체를 지지하기 위한 지지체용 조성물을 제조하는 지지체조성물제조단계와;
    제1노즐과 제2노즐이 구비된 3D프린터를 준비한 후, 제1노즐에 상기 구조체용 조성물을 공급하고, 제2노즐에 상기 지지체용 조성물을 공급하여 구조체와 지지체를 동시에 3D 프린팅하여 3D 프린터 내부에 구조체와 지지체를 함께 제조하는 성형단계와;
    제조된 성형물을 습도 80 ~ 90%, 온도 10 ~ 50℃의 조건으로 3D 프린터 내부 또는 양생실에서 12 ~ 24시간 동안 습윤 양생한 후, 기건 상태로 상온에서 양생시키는 양생단계와;
    양생 후 상기 지지체를 파쇄하여 구조체로부터 분리하는 분리단계와;
    상기 구조체의 표면에 시멘트, 굴패각, 어골분이 혼합된 숏크리트를 고압으로 분사하여 표면층을 형성한 후 양생시키는 숏크리트코팅단계;를 포함하여 구성된,
    3D 프린터를 이용한 인공어초의 제조 방법.
  4. 제 1항 또는 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산업부산물은 고로슬래그와 플라이애쉬가 1 : 8 ~ 9의 중량비로 혼합되어 구성되는 것을 특징으로 하는,
    3D 프린터를 이용한 인공어초의 제조 방법.
  5. 인공어초에 있어서,
    제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항의 제조 방법에 의해 제조되며,
    제1노즐로 구조체용 조성물이 적층되어 구조체를 형성되고, 층 사이에 요철이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,
    3D 프린터를 이용한 인공어초.
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