KR20090039500A - 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 구조물및 그 제조 방법 - Google Patents

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강기주
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Abstract

이상적인 트러스와 유사한 구조가 규칙적으로 반복된 형태 및 개방된(open) 형태를 가짐으로써, 건축 및 토목 구조물의 강도나 인성 등의 기계적 물성을 크게 향상시킬 수 있는 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재(reinforcement)를 구비한 구조물 및 그 제조 방법이 제공된다. 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 구조물은, 보강재를 구비한 구조물에 있어서, 소정 강도의 성형 구조물이 되는 기지(matrix); 및 이상적인 트러스와 유사한 구조가 규칙적으로 반복된 형태와 개방된 형태를 갖는 3차원 트러스 타입 다공질 재료로서, 기지를 보강하도록 기지 내부에 배치되는 보강재를 포함한다. 이때, 기지(matrix)는 무기질 재료로서, 콘크리트, 모르타르, 황토, 석고 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
구조물, 무기질, 보강재, 3차원 트러스, 다공질, 콘크리트, 황토, 석고

Description

3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 구조물 및 그 제조 방법 {Structure having reinforcement of three-dimensional truss type cellular material and manufacturing method thereof}
본 발명은 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 구조물 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 3차원 트러스 타입의 다공질 재료를 보강재로 사용하는 콘크리트, 황토 및 석고 등의 구조물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 건축물 또는 토목 공사는 철근으로 보강재를 형성하고, 이러한 보강재의 외측으로 거푸집에 의한 벽 등의 일정한 형태를 구성함으로써, 콘크리트 또는 모르타르를 충진 및 양생시키게 되며, 양생 후에 거푸집을 제거함으로써 벽 등이 구조물이 구성되고, 이때 철근으로 이루어지는 보강재는 양생된 콘크리트 또는 모르타르의 지지력을 보강하여 견고한 벽체를 얻게 된다.
이러한 보강재로 사용되는 철근(steel reinforcement)은 철근 콘크리트에 쓰이는 보강근, 원형철근 및 이형철근으로 구분되며, 그 종류와 치수·재질 등은 KSD 3504(철근 콘크리트용 봉강)에 규정되어 있다.
또한, 콘크리트, 모르타르, 황토 등의 무기질 재료는 가격이 저렴하고, 시공성(Workability)이 높기 때문에 건축 및 토목 분야에 널리 사용되고 있다. 그런데, 이러한 무기질 재료는 무기질 특유의 취성(brittleness)이 존재하며, 또한 건조 또는 경화 시에 수축 변형이 발생함으로써 구조체에 균열이 발생할 수 있다. 이에 따라 무기질 재료는 인장 또는 굽힘을 받는 부재료(sub material)의 사용이 제한되며, 이 문제를 극복하기 위하여 최근 부재료로서 와이어 메쉬(Wire mesh) 등을 배치하거나 또는 반죽(mixing) 단계에서 각종 섬유를 투입하는 방법이 광범위하게 사용되어 왔다.
이때, 와이어 메쉬 배치 방법에 있어서, 철근을 배치하기 위해서는 서로 일정한 간격을 유지하도록 엮는 공정이 필요한데, 와이어 메쉬는 현장에서의 취급성 때문에 가는 굵기를 가진 것으로 제한되는 만큼 높은 강도를 요하는 경우에는 사용할 수 없다는 문제점이 있다.
또한, 반죽 단계에서 각종 섬유를 투입하는 방법의 경우, 수 ㎜ 이하의 가는 섬유를 혼합하거나 또는 복합하여 사용하게 된다. 이때, 이러한 섬유로는 대나무, 마와 같은 천연 섬유계로부터 유리섬유, 탄소섬유, 합성수지 섬유와 같은 현대의 고강도 섬유까지 다양한 소재가 사용된다. 예를 들면, 짧은 섬유(chopped fiber)의 경우, 이를 무질서하게 혼합하는 방법이 있고, 긴 섬유의 경우, 한 방향으로 배열하거나, 한 방향으로 배열된 것을 여러 방향으로 겹치게 하는 방법이 있으며, 또한 천과 같이 직조된 형태를 무기질 재료와 복합하는 방법이 있다.
특히, 콘크리트의 강도를 높이고 여러 단점을 상쇄할 목적으로 섬유를 혼합/ 복합하여 사용한 것을 섬유 보강 콘크리트(Fiber Reinforced Concrete: FRC)라고 하며, 특수 콘크리트로서 현재 연구와 보급이 활발히 진행되고 있다.[최신 콘크리트 공학, 한국 콘크리트학회편, 기문당, ISBN, 89-7086-091-693540, 서울]
이러한 특수 콘크리트로서, 예를 들면, 강(Steel) 소재의 섬유를 사용한 SFRC(Steel Fiber Reinforced Concrete), 유리섬유를 사용한 GRC(Glass fiber Reinforced Concrete), 탄소섬유를 사용한 CFRC(Carbon Fiber Reinforced Concrete) 등이 유명하다.
그런데, 긴 섬유를 한 방향으로 배치한 것이나 이를 적층한 것을 배치한 것 또는 천과 같이 직조된(woven) 섬유를 배치하는 것은 강도 면에서는 유리하지만, 시공성이 떨어진다는 문제점이 있다. 또한, 짧은 섬유를 무질서하게 혼합하는 경우, 시공성은 좋지만 강도 면에서 불리하고, 이를 함께 섞일 무기질 재료와 물성이 다른 섬유들을 균일하게 분포하는 것이 기술적으로 어렵다.
다시 말하면, 가늘고 짧은 섬유의 경우, 기지(matrix)인 콘크리트에서 쉽게 인발(pull-out)하여 분리되는 단점이 있고, 자갈과 같은 굵은 입도의 골재와 혼합시, 강도가 현저히 떨어지는 단점이 있다. 또한, 유리섬유의 경우, 강알칼리성의 기지(matrix)에 의한 화학적 침식에 약하다는 단점이 있고, 강섬유의 경우, 기지(matrix)와의 부착 강도가 낮은 등의 단점이 있다.
한편, 최근에 새로운 다공질의 경량 재료로서, 트러스(Truss) 구조를 갖는 개방형(Open cell) 경량 구조체에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 트러스 구조를 갖는 개방형(Open cell) 경량 구조체는 정밀한 수학적/역학적 계산을 통해 최 적의 강도 및 강성도를 갖도록 설계된 트러스 구조를 갖기 때문에 기계적 물성이 우수하다는 장점이 있다.
이러한 트러스 구조로서, 피라미드(Pyramid) 트러스, 옥테트(Octet) 트러스[R. Buckminster Fuller, 1961, US 특허 제2,986,241호], 카고메(Kagome) 트러스[S. Hyun, A.M. Karlsson, S. Torquato, A.G. Evans, 2003, Int. J. of Solid and Structure, Vol. 40, pp. 6689~6998] 등이 무게 대비 강도가 높은 것으로 알려져 있다. 도 1a 내지 도 1c는 각각 종래의 기술에 따른 각각 피라미드 트러스(11), 옥테트 트러스(12) 및 카고메 트러스(13)의 1개 층을 나타내는 사시도들이다.
한편, 트러스 타입의 다공질 재료의 제조 방법으로서, 다음의 몇 가지 실용적인 것이 알려져 있다.
첫째로, 수직한 두 방향의 와이어로 그물 형태의 철망을 짜고, 이것을 적층하여 접합한 후, 적층 방향으로 인장하여 트러스를 구성하는 방법이 있다.[D.J. Sypeck and H.G.N. Wadley, 2001, J. mater. Res. Vol. 16, pp. 890~897]
예를 들면, 도 2는 전술한 방법으로 제조된 다공질 재료의 형상을 나타내고 있다. 즉, 도 2는 종래의 기술에 따른 그물 형태의 철망을 적층하여 접합한 후, 적층 방향으로 인장하여 트러스 타입의 다공질 재료(21)를 나타낸다. 하지만, 트러스의 형태가 도 1a 내지 도 1c의 세 가지 트러스와 달리 그 강도가 다소 열등한 것으로 알려져 있다.
둘째로, 확장 금속망(Expanded metal)이나 일반 직조된 철망을 대각선을 따라 삼각파 형태로 요철지게 절곡하여 피라미드 트러스를 만드는 방법이 있다.[F.W. Zok, S.A. Waltner, Z. Wei, H.J. Rathbyn, R.M. McMeeking, A.G. Evans, 2004, International J. of Solid and Structure, Vol. 41, pp. 6249~6271]
예를 들면, 도 3은 종래의 기술에 따른 삼각파 형태로 요철지게 절곡하여 제작된 피라미드 트러스를 나타내는 사시도로서, 확장 금속망(Expanded metal) 또는 일반 직조된 철망(31)을 대각선 방향으로 삼각파 형태로 요철지게 절곡하여 제작된 피라미드 트러스(32)를 나타낸다.
셋째로, 기존의 확장 금속망 제조 공정을 수정하여 카고메 트러스와 유사한 구조를 제조하는 방법이 있다.[윤치상, 정재규, 강기주, 임채홍, 박문수, 대한민국등록번호 10-0706375]
예를 들면, 도 4는 종래의 기술에 따른 기존의 확장 금속망 제조 공정을 수정하여, 카고메 트러스와 유사한 구조를 갖도록 제조된 다공질 재료(41)를 나타낸다.
넷째로, 별도로 와이어를 기본 소재로 사용하고, 3축 직조(tri-axial weaving)에 기반하여 옥테트와 카고메 트러스 구조를 제조하는 방법도 제안된 바 있다.[J.H. Lim and K.J. Kang, 2006, International J. of Solid and Structure, Vol. 43, pp. 5228~5246]
예를 들면, 도 5a는 종래의 기술에 따른 와이어를 기본 소재로 사용하고, 3축 직조(tri-axial weaving)에 기반하여 제조된 옥테트 트러스(51)를 나타내며, 여기서, 도면부호 A는 3축 직조된 것을 나타낸다. 또한, 도 5b는 종래의 기술에 따른 와이어를 기본 소재로 사용하고, 3축 직조(tri-axial weaving)에 기반하여 제조된 카고메 트러스 구조체를 나타내는 사시도로서, 도면부호 B 및 C는 각각 3축 직조된 것을 나타낸다.
종래의 기술에 따르면, 전술한 여러 가지 방법 중에서 첫 번째 방법을 제외한 모든 방법에 의하면 다층의 트러스 타입의 다공질 재료를 형성하기 위해서 여러 개의 단층 트러스 구조를 그 상하면의 모서리가 서로 맞닿도록 적층한 다음에 서로 접착하는 방법밖에 없으므로, 접합부가 지나치게 많아지게 되므로, 접합 비용과 강도 면에서 불리하다는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상적인 트러스와 유사한 구조가 규칙적으로 반복된 형태 및 개방된(open) 형태를 가짐으로써, 건축 및 토목 구조물의 강도나 인성 등의 기계적 물성을 크게 향상시킬 수 있는 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 구조물 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 보강재를 트러스 구조로 서로 연결함으로써, 기지(Matrix)와 서로 완벽하게 구속시켜 분리에 대한 저항이 향상시킬 수 있는 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 구조물 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 3차원 트 러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 구조물은, 보강재를 구비한 구조물에 있어서, 소정 강도의 성형 구조물이 되는 기지(matrix); 및 이상적인 트러스와 유사한 구조가 규칙적으로 반복된 형태와 개방(open)된 형태를 갖는 3차원 트러스 타입 다공질 재료(truss type cellular material)로서, 상기 기지(matrix)를 보강하도록 상기 기지(matrix) 내부에 배치되는 보강재(reinforcement)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재는, 피라미드(Pyramid) 트러스, 옥테트(Octet) 트러스, 카고메(Kagome) 트러스 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
여기서, 상기 피라미드 트러스, 옥테트 트러스 및 카고메 트러스는 단층 형태로 형성되거나, 단층을 적층한 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 기지(matrix)는 무기질 재료이며, 상기 무기질 재료는 콘크리트, 모르타르, 황토 및 석고 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재는, 공간상에서 서로 60도 또는 120도의 방위각을 갖는 6방향의 연속된 와이어 군으로 형성되는 3차원 트러스 타입 다공질 재료일 수 있다.
여기서, 상기 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재는, 일정한 거리 w 만큼 떨어져 있으면서 서로 평행한 직선 와이어로 구성된 와이어 군들이 공간상에서 서로 60도 또는 120도의 방위각을 갖고 6방향으로 교차되게 위치하여 형성되는 3차원 트러스 타입 다공질 재료일 수 있다.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따 른 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 무기질 구조물의 제조 방법은, 보강재를 구비한 무기질 구조물의 제조 방법에 있어서, a) 상기 무기질 구조물의 보강재로서, 3차원 트러스 타입 다공질 재료를 제조하는 단계; b) 기지(matrix)용 무기질 재료가 소정의 형상과 치수를 유지하며 상기 기지(matrix)용 무기질 재료가 적당한 강도에 도달하기까지 지지하는 가설 구조물인 거푸집을 형성하는 단계; c) 상기 3차원 트러스 타입 다공질 재료를 상기 거푸집 내부에 배치하는 단계; d) 상기 3차원 트러스 타입 다공질 재료가 배치된 거푸집 내부에 상기 기지(matrix)용 무기질 재료를 충진 및 양생시키는 단계; 및 e) 상기 거푸집을 제거하여 무기질 구조물을 완성하는 단계를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 기지(matrix)용 무기질 재료는 콘크리트, 모르타르, 황토 및 석고 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
여기서, 상기 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재는, 피라미드(Pyramid) 트러스, 옥테트(Octet) 트러스, 카고메(Kagome) 트러스 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
여기서, 상기 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재는, 공간상에서 서로 60도 또는 120도의 방위각을 갖는 6방향의 연속된 와이어 군으로 형성되는 3차원 트러스 타입 다공질 재료인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재는, 일정한 거리 w 만큼 떨어져 있으면서 서로 평행한 직선 와이어로 구성된 와이어 군들이 공간상에서 서로 60도 또는 120도의 방위각을 갖고 6방향으로 교차되게 위치하여 형성되는 3차 원 트러스 타입 다공질 재료인 것을 특징으로 한다.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 콘크리트 구조물의 제조 방법은, 보강재를 구비한 콘크리트 구조물의 제조 방법에 있어서, a) 상기 콘크리트 구조물의 보강재로서, 공간상에서 서로 60도 또는 120도의 방위각을 갖는 6방향의 연속된 와이어 군으로 이루어지는 3차원 트러스 타입 다공질 재료를 제조하는 단계; b) 부어넣는 콘크리트가 소정의 형상과 치수를 유지하며 상기 콘크리트가 적당한 강도에 도달하기까지 지지하는 가설 구조물인 거푸집을 형성하는 단계; c) 상기 3차원 트러스 타입 다공질 재료를 상기 거푸집 내부에 배치하는 단계; d) 시멘트, 물, 골재 및 필요에 따라 첨가되는 혼화재를 이용하여 콘크리트를 비비는 단계; e) 상기 3차원 트러스 타입 다공질 재료가 배치된 거푸집 내부에 상기 비벼진 콘크리트를 타설하는 단계; 및 f) 상기 타설된 콘크리트의 경화를 촉진시키도록 건조 및 양생시키는 단계를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 a) 단계의 3차원 트러스 타입 다공질 재료는 상기 콘크리트 구조물의 용도 및 형태에 따라 절단되거나 연결될 수 있다.
본 발명에 따르면, 미리 제작된 3차원 트러스 타입의 다공질 재료를 현장에서 단순히 콘크리트 혼합액을 붓기 전에 거푸집 내에 배치하기만 하면 되므로, 철근의 성형, 배근 및 고정에 소요되는 시간과 인력을 절약할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 섬유 강화 콘크리트 구조물 제조 과정에서 필요한 복잡한 섬유 혼합기(Fiber mixer) 없이 보강재가 콘크리트 내부에 균일하게 배치되어 국부적인 결함이나 강도의 불균일성을 최소화할 수 있다. 이때, 보강재 역할을 하는 3차원 트러스 타입 다공질 재료는 그 자체로 무게 대비 강도가 최적화된 것으로, 기존의 격자형 철근 구조체나 와이어메쉬, 무작위로 배치된 섬유에 비해 콘크리트와 결합했을 때 강도 증대가 가장 높다.
또한, 본 발명에 따르면, 보강재가 트러스 구조로 서로 연결되어 있으므로, 절단면이 최소화되고, 콘크리트 기지(Matrix)와 서로 완벽하게 구속하기 때문에 둘 사이의 분리에 대한 저항이 크다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 트러스 타입 다공질 재료의 보강재가 금속으로 만들어진 경우, 열전달이 우수하기 때문에 콘크리트의 양생 과정에서 수화 작용에 의해 발생하는 열을 외부로 용이하게 배출하여 균열 발생을 억제하고, 경화 시간을 줄일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 트러스 보강재를 구비한 구조물 및 그 제조 방법을 상세히 설명한다.
최근에 공간상에서 서로 60도 또는 120도의 방위각을 갖는 6방향의 연속된 와이어 군(Group)이 서로 꼬아지도록 직조 또는 조립되어 이상적인 카고메 트러스와 유사한 구조를 갖는 3차원 다공질 초경량 구조체와 그 제조 방법이 제안되었다.(강기주, 이용현, 대한민국 특허, 등록번호 10-0708483)(강기주, 이용현, 대한민국 특허출원번호 10-2006-0119233) 이 방법에 의하면 와이어 조립 후에 각 와이 어의 교차점을 접합하지 않아도 와이어끼리 서로 간섭하여 그 형태를 유지할 수 있다.
상기 방법과 유사한 방법으로서, 와이어를 절곡시키지 않고 단순히 6방향으로 배열한 후 교차점을 접착하여 제조하는 방법도 있다.(강기주, 김남현, 대한민국 특허, 등록번호 10-0566729호)
여기서, 초경량 구조물이란 일반적으로 공극률이 매우 높은 금속 구조재를 말한다. 섬유강화 복합재료(FRP)나 폴리머 경량재와는 달리 수백 ℃의 고온 환경에서 사용될 수 있고, 강도와 충격흡수 능력이 뛰어나다. 초경량 구조물은 저밀도, 내열성, 고강도, 충격 및 소음흡수 능력, 고효율 냉각 등 물리적, 기계적 성능이 우수할 뿐 아니라 내부 공간을 유체의 저장 및 배선에 활용할 수 있다.
상기 문헌들은 본 발명의 실시예로서 참조되어, 본 발명의 일부를 이룬다.
본 발명의 실시예로서, 콘크리트, 모르타르, 황토, 석고 등의 무기질 재료의 구조물에 있어서, 그 강도를 높이며, 균열 방지와 수축 억제를 위하여 내부에 보강재(reinforcement)로서 3차원 트러스 타입 다공질 재료 구조체가 배치된 구조물 및 그 제조 방법이 제공된다.
전술한 종래의 콘크리트를 보강하기 위해서 기사용된 철근이나 와이어메쉬 또는 각종 섬유의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예는, 3차원 트러스 구조를 갖는 다공질 재료를 콘크리트, 황토 또는 석고 내에 투입함으로써, 강도와 기타 물성에서 우수한 고강도 콘크리트 구조물을 저비용으로 제조할 수 있게 된다. 이때, 상기 다공질 재료는 금속이거나 비금속일 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 구조물을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 구조물(100)은 기지(matrix)(120), 및 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재(110)를 포함한다.
기지(matrix)(120)는 소정 강도의 성형 구조물이 되는 무기질 재료로서, 콘크리트, 모르타르, 황토 및 석고 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재(110)는 이상적인 트러스와 유사한 구조가 규칙적으로 반복된 형태와 개방(open)된 형태를 갖는 3차원 트러스 타입 다공질 재료(porous ultra-light truss)로서, 상기 기지(matrix)를 보강하도록 상기 기지(matrix) 내부에 배치될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재(110)는 공간상에서 서로 60도 또는 120도의 방위각을 갖는 6방향의 연속된 와이어 군을 서로 꼬아지도록 직조 또는 조립되어 이상적인 카고메 트러스와 유사한 형태를 갖는 3차원 트러스 타입 다공질 재료를 나타낸다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재(110)는 피라미드(Pyramid) 트러스, 옥테트(Octet) 트러스, 카고메(Kagome) 트러스 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있으며, 상기 피라미드 트러스, 옥테트 트러스 및 카고메 트러스는 단층 형태로 형성되거나, 단층을 적층한 형태로 형성될 수 있다.
도 7은 도 6의 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 나타내는 도면이 다.
도 7을 참조하면, 도 6의 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재는, 제1 내지 제6축 와이어를 3차원으로 적층하여 형성된 3차원 트러스 타입 다공질 재료에 있어서, 상기 제1 내지 제6축 와이어가 나선형으로 형성되고, 상기 나선형의 제1 내지 제3축 와이어가 조립되어 복수의 2차원 카고메 평면이 형성되며, 상기 각 2차원 카고메 평면의 제1 내지 제3축 와이어에 나선형의 제4 내지 제6축 와이어가 조립되어 구성된다.
이때, 상기 제1 내지 제3축 와이어가 조립되어 아래로부터 A층, B층, C층의 2차원 카고메 평면이 형성되고, 각 층의 와이어가 각각 좌우로, 상하로 위치 차이를 두고 배열되어 형성된다.
보다 구체적으로, 도 6의 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재의 단위셀에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 8은 도 6의 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재의 단위셀의 사시도이다.
도 8을 참조하면, 도 6의 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재의 단위셀은, 3차원으로 형상화하면, 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 6 방향의 와이어 군(114, 115, 116, 117, 118, 119)으로 구성된다.
상기 6 방향의 와이어 군(114, 115, 116, 117, 118, 119)으로 구성된 단위셀 은 기본적으로 서로 닮은꼴을 이루는 두개의 정사면체가 하나의 꼭지점에서 대칭적으로 마주보는 구조이다. 이러한 단위셀의 구조를 상세히 설명하면 아래와 같다.
와이어 군(114, 115, 116)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(116, 119, 117)이 서로 엇갈리게 교차하여 정삼각형을 이루고, 와이어 군(114, 118, 119)이 서로 엇갈리게 교차하여 정삼각형을 이루고, 와이어 군(115, 117, 118)이 서로 엇갈리게 교차하여 정삼각형을 이룬다. 이에 따라 6방향의 와이어 군(114, 115, 116, 117, 118, 119)이 하나의 정사면체(제1 정사면체)를 형성하게 된다.
상기 X-Y 평면 위쪽에서 와이어 군(117, 118, 119)이 서로 교차하여 형성하는 제1 정사면체의 꼭지점(기준 꼭지점) 위쪽에 위치하며 와이어 군(114, 115, 116)과 동일 방향을 갖는 다른 와이어 군(114', 115', 116') 중에서 선택되는 각각의 와이어는, 상기 와이어 군(117, 118, 119) 중에서 선택되는 두 개의 와이어와 서로 엇갈리게 교차하여 정삼각형을 이루도록 배치된다. 이에 따라, 와이어 군(114', 115', 116', 117, 118, 119)은 또 다른 정사면체(제2 정사면체)를 형성한다. 결과적으로, 와이어 군(117, 118, 119)에 의해 형성된 교차점을 중심으로 와이어 군(114, 115, 116, 117, 118, 119)에 의해 형성된 정사면체(제1 정사면체)와 와이어 군(114', 115', 116', 117, 118, 119)에 의해 형성된 정사면체(제2 정사면체)가 서로 마주보는 형태의 3차원 트러스 타입 다공질 재료(110)의 단위셀이 형성된 다.
계속하여, 상기 단위셀(110)을 3차원의 각 방향으로 복수 개 형성하기 위하여 상기한 바와 동일한 방식으로 와이어 군(114, 115, 116, 117, 118, 119)에 의해 형성된 정사면체의 나머지 꼭지점에서도 서로 마주보는 정사면체가 형성되도록 와이어를 배치함으로써, 상기 단위셀이 3차원 공간에서 반복적으로 조합된 트러스 타입 다공질 재료를 형성할 수 있다.
이때, 상기 와이어들은 금속, 세라믹, 합성수지, 섬유강화합성수지 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, 상기 와이어들의 교차점들은 액체나 스프레이 형태의 접착제, 브레이징, 납땜, 용접 중 어느 하나로 접착될 수 있다.
한편, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 구조물을 나타내는 도면이고, 도 10은 도 9의 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 구조물(200)은 기지(220) 및 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재(210)를 포함한다. 여기서, 기지(220)는 도 6에서 설명된 기지(120)와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재(210)는 공간상에서 서로 60도 또는 120도의 방위각을 갖는 6방향의 연속된 와이어 군을 절곡시키지 않고, 단순히 6방향으로 배열한 후 그 교차점을 접착하여 제조될 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재(210)는, 일정한 거리 w 만큼 떨어져 있으면서 서로 평행한 직선 와이어로 구성된 와이어 군들이 공간상에서 서로 60도 또는 120도의 방위각을 갖고 6방향으로 교차되게 위치하여 형성되는 3차원 트러스 타입 다공질 재료로서, 동일 평면에 존재하며 서로 수직인 x축, z축과 이 면에 수직인 y축으로 표현되는 공간상에서, x-z 평면상에 제1 와이어군(211)이 있고, 그 위에 바로 겹쳐서 제1 와이어군(211)으로부터 반시계방향으로 60도 경사지게 제2 와이어군(212)이 위치하고, 다시 그 위에 겹쳐서 제2 와이어군(212)에 반시계방향으로 60도 경사지게 제3 와이어군(213)이 제1 와이어군(211)과 제2 와이어군(212)의 교차점에 위치하여, y축에서 보았을 때 이 세 방향 와이어군이 한 변의 길이가 2/31/2 w인 정삼각형으로 구성된 격자형태인 판 A를 형성하고 있다.
또한, 판 A에서 y축 방향으로 81/2/3 w 만큼 하부의 x-z 평면과 평행한 평면에 판 A와 같은 요령으로 세 방향의 와이어군이 겹쳐서 위치하되 모든 와이어 교차점이 제 1와이어군(211), 제2와이어군(212), 제3와이어군(213) 중 두 와이어군의 방향으로 각각 2/271/2w 만큼씩 평행으로 변위되어 판 B가 구성되어 있다.
또한, 판 B에서 y축 방향으로 다시 81/2/3 w만큼 하부의 x-z 평면과 평행한 평면에 판 B와 같은 요령으로 세 방향의 와이어군이 겹쳐서 위치하되 모든 와이어 교차점이 판 A에서 판 B로 변위된 만큼 판 B에서 추가로 평행으로 변위되어 판 C가 구성되어 있다.
또한, 판 C의 하부에 다시 세 방향의 와이어군이 겹쳐서 구성되는 판들이 상기의 판 A, 판B, 판 C와 같은 형상으로 반복되어 판 A, B, C, A, B, C, A, … 순서로 판들이 Y축 방향으로 81/2/3 w 만큼의 간격을 두고 상하로 위치하고 있다.
또한, 제4 와이어군(214)의 개개의 와이어가 상기의 판 A, B, C 중 한판 위의 상기 세 방향 와이어 교차점과 바로 위/아래 판 위의 세 방향 와이어 교차점 중 가장 가까운 교차점들을 접촉하면서 판을 관통하여 경사지게 배열되어 있다.
또한, 제5 와이어군(215)과 제6 와이어군(216)의 개개의 와이어가 상기의 4방향 와이어군 (211, 212, 213, 214)의 교차점과 접촉하면서 기존의 4방향 와이어와 60도 또는 120도 경사지게, 판을 관통하여 위치함으로써 인접한 6방향의 와이어들이 정사면체의 6변의 위치로 배열되어 있다.
이때, 상기 와이어들은 금속, 세라믹, 합성수지, 섬유강화합성수지 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, 상기 와이어들의 교차점들은 액체나 스프레이 형태의 접착제, 브레이징, 납땜, 용접 중 어느 하나로 접착될 수 있다.
한편, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 무기질 구조물의 제조 방법을 나타내는 동작흐름도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 무기질 구조물의 제조 방법은, 먼저 무기질 구조물의 보강재로서, 공간상에서 서로 60도 또는 120도의 방위각을 갖는 6방향의 연속된 와이어 군으로 이루어지는 3차원 트러스 타입 다공질 재료를 제조한다(S1110). 이러한 3차 원 트러스 타입 다공질 재료는 사전에 별도 공정을 통하여 대량으로 제작되며, 건설 현장에서, 필요시, 적절한 크기와 형상으로 절단 또는 이음을 한 후, 무기질을 타설하기 전에 거푸집 내에 설치하여 무기질이 굳어진 후, 구조물 내부에서 보강하는 역할을 한다. 여기서, 상기 무기질은 콘크리트, 모르타르, 황토 또는 석고일 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재는, 공간상에서 서로 60도 또는 120도의 방위각을 갖는 6방향의 연속된 와이어 군으로 형성되거나, 또는 일정한 거리 w 만큼 떨어져 있으면서 서로 평행한 직선 와이어로 구성된 와이어 군들이 공간상에서 서로 60도 또는 120도의 방위각을 갖고 6방향으로 교차되게 위치하여 형성되거나, 또는 피라미드(Pyramid) 트러스, 옥테트(Octet) 트러스, 카고메(Kagome) 트러스 중에서 선택되는 어느 하나일 수도 있다.
다음으로, 부어넣는 무기질이 소정의 형상과 치수를 유지하며 상기 무기질이 적당한 강도에 도달하기까지 지지하는 가설 구조물인 거푸집을 형성한다(S1120).
다음으로, 상기 3차원 트러스 타입 다공질 재료를 상기 거푸집 내부에 배치한다(S1130).
다음으로, 상기 3차원 트러스 타입 다공질 재료가 배치된 거푸집 내부에 기지(Matric)용 무기질을 충진 및 양생시킨 후(S1140), 상기 거푸집을 제거하는 후속 공정을 통해 무기질 구조물을 완성하게 된다(S1150).
이하, 본 발명의 실시예에 따라 상기 무기질 구조물로서 콘크리트 구조물을 제조하는 방법을 설명하기로 한다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 콘크리트 구조물의 제조 방법을 나타내는 동작흐름도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 콘크리트 구조물의 제조 방법은, 먼저 콘크리트 구조물의 보강재로서, 공간상에서 서로 60도 또는 120도의 방위각을 갖는 6방향의 연속된 와이어 군으로 이루어지는 3차원 트러스 타입 다공질 재료를 제조한다(S1210).
다음으로, 부어넣는 콘크리트가 소정의 형상과 치수를 유지하며 상기 콘크리트가 적당한 강도에 도달하기까지 지지하는 가설 구조물인 거푸집을 형성한다(S1220).
다음으로, 상기 3차원 트러스 타입 다공질 재료를 상기 거푸집 내부에 배치한다(S1230).
다음으로, 시멘트, 물, 골재 및 필요에 따라 첨가되는 혼화재를 이용하여 콘크리트를 비빈다(S1240).
다음으로, 상기 3차원 트러스 타입 다공질 재료가 배치된 거푸집 내부에 상기 비벼진 콘크리트를 타설한다(S1250).
다음으로, 상기 타설된 콘크리트의 경화를 촉진시키기 위해 건조 및 양생시킨 후(S1260), 상기 거푸집을 제거하는 후속 공정을 통해 콘크리트 구조물을 완성하게 된다(S1270).
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 제조하는 방법의 동작흐름도이다.
전술한 도 8과 도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재의 제조 방법은, 공간상에서 서로 60도 또는 120도의 방위각을 갖는 6방향의 연속된 와이어 군으로 이루어지는 3차원 트러스 타입 다공질 재료를 제조하는 방법으로서, 세 개의 와이어(114, 115, 116)가 X-Y 평면상에서 서로 엇갈리게 교차하여 정삼각형을 형성하는 기본 정삼각형을 형성한다(S1310).
다음으로, 와이어 7이 와이어 5와 와이어 6의 교차점을 다시 교차하고, 와이어 8이 상기 와이어 4와 와이어 5의 교차점을 다시교차하고, 와이어 9가 상기 와이어 6과 와이어 4의 교차점을 다시 교차하며, 세 개의 와이어(116, 119, 117)가 서로 엇갈리게 교차하여 정삼각형을 이루고, 세 개의 와이어(114, 118, 119)가 서로 엇갈리게 교차하여 정삼각형을 이루고, 세 개의 와이어(115, 117, 118)가 서로 엇갈리게 교차하여 정삼각형을 이룸으로써 기본 정사면체(제1 정사면체)를 형성한다(S1320).
다음으로, 상기 여섯 개의 와이어(114, 115, 116, 117, 118, 119)가 정사면체의 각 모서리에 위치하면서, X-Y평면 위쪽에서 세 개의 와이어(117, 118, 119)가 교차하는 정사면체의 꼭지점 위쪽으로 세 개의 와이어(114, 115, 116) 각각과 동일 방향의 세 개의 와이어(114', 115', 116')를 서로 엇갈리게 교차하여 정삼각형을 형성하는 또 다른 정삼각형을 형성한다(S1330).
다음으로, 세 개의 와이어(114', 118, 119), 세 개의 와이어(115', 117, 118), 세 개의 와이어(116', 119, 117) 각각은 서로 엇갈리게 교차하여 각각 정삼각형을 이루고 여섯 개의 와이어(114', 115', 116', 117, 118, 119)가 또 다른 정 사면체(제2 정사면체)를 이루게 하는 또 다른 정사면체를 형성한다(S1340).
다음으로, 상기 세 개의 와이어(117, 118, 119)의 교차점을 중심으로 여섯 개의 와이어(114, 115, 116, 117, 118, 119)에 의해 형성된 정사면체와 여섯 개의 와이어(114', 115', 116', 117, 118, 119)가 서로 마주보는 형태의 단위셀을 형성한다(S1350).
다음으로, 이상과 동일한 방식으로 여섯 개의 와이어(114, 115, 116, 117, 118, 119)가 이루는 정사면체의 나머지 꼭지점에서도 서로 마주보는 정사면체가 만들어지도록 와이어를 배치함으로써 상기 단위셀이 복수로 반복하여 형성되도록 하는 3차원 트러스 타입 다공질 재료를 형성한다(S1360). 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.
여기서, 상기 와어어들의 교차점을 부착시킬 수 있으며, 상기 와이어들의 교차점들은 액체나 스프레이 형태의 접착제, 브레이징, 납땜, 용접 중 어느 하나를 이용하여 접착될 수 있다. 또한, 상기 와이어들은 금속, 세라믹, 합성수지, 섬유강화합성수지 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
한편, 전술한 실시예로서 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 콘크리트 구조물에 대해 설명하였지만, 기지(matrix)가 모르타르, 황토 또는 석고의 경우에도 적용될 수 있다는 점은 당업자에게 자명하다.
예를 들면, 황토의 경우, 일정한 크기의 황토에 물을 첨가하여 소정 시간 동 안 숙성시키고, 원목 형틀인 거푸집을 제작한 후, 상기 3차원 트러스 타입 다공질 재료를 거푸집 내에 배치한다. 이후, 상기 숙성된 황토를 원목 형틀인 거푸집 내에 붓고 이를 경화시킴으로써 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 황토 구조물을 형성할 수 있다.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 3차원 트러스 타입 다공질 재료는 그 자체로서 이상적인 트러스와 유사한 구조를 가지므로, 무게 대비 강도가 높으며 최근에 실용적인 다양한 제조 방법이 제안되어 있다. 더불어 개방형 구조를 갖기 때문에 콘크리트, 모르타르, 황토 또는 석고와 같은 무기질 재료의 성형 과정에 투입될 경우, 그 강도를 획기적으로 높일 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
도 1a 내지 도 1c는 각각 종래의 기술에 따른 각각 피라미드 트러스, 옥테트 트러스 및 카고메 트러스의 1개 층을 나타내는 사시도들이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 그물 형태의 철망을 적층하여 접합한 후, 적층 방향으로 인장하여 트러스를 구성하는 방법으로 제조된 다공질 재료를 나타내는 사시도이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 삼각파 형태로 요철지게 절곡하여 제작된 피라미드 트러스를 나타내는 사시도이다.
도 4는 종래의 기술에 따른 기존의 확장 금속망 제조 공정을 수정하여, 카고메 트러스와 유사한 구조를 갖도록 제조된 다공질 재료를 나타내는 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 각각 종래의 기술에 따른 와이어를 기본 소재로 사용하고, 3축 직조(tri-axial weaving)에 기반하여 제조된 옥테트 트러스와 카고메 트러스 구조체를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 구조물을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6의 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 6의 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재의 단위셀의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보 강재를 구비한 구조물을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9의 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 무기질 구조물의 제조 방법을 나타내는 동작흐름도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 콘크리트 구조물의 제조 방법을 나타내는 동작흐름도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 제조하는 방법의 동작흐름도이다.

Claims (13)

  1. 보강재를 구비한 구조물에 있어서,
    소정 강도의 성형 구조물이 되는 기지(matrix); 및
    이상적인 트러스와 유사한 구조가 규칙적으로 반복된 형태와 개방(open)된 형태를 갖는 3차원 트러스 타입 다공질 재료(truss type cellular material)로서, 상기 기지(matrix)를 보강하도록 상기 기지(matrix) 내부에 배치되는 보강재(reinforcement)
    를 포함하는 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기지(matrix)는 무기질 재료인 것을 특징으로 하는 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 구조물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재는, 피라미드(Pyramid) 트러스, 옥테트(Octet) 트러스, 카고메(Kagome) 트러스 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 구조물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 피라미드 트러스, 옥테트 트러스 및 카고메 트러스는 단층 형태로 형성되거나, 단층을 적층한 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 구조물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재는, 공간상에서 서로 60도 또는 120도의 방위각을 갖는 6방향의 연속된 와이어 군으로 형성되는 3차원 트러스 타입 다공질 재료인 것을 특징으로 하는 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 구조물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재는, 일정한 거리 w 만큼 떨어져 있으면서 서로 평행한 직선 와이어로 구성된 와이어 군들이 공간상에서 서로 60도 또는 120도의 방위각을 갖고 6방향으로 교차되게 위치하여 형성되는 3차원 트러스 타입 다공질 재료인 것을 특징으로 하는 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 구조물.
  7. 보강재를 구비한 무기질 구조물의 제조 방법에 있어서,
    a) 상기 무기질 구조물의 보강재로서, 3차원 트러스 타입 다공질 재료를 제조하는 단계;
    b) 기지(matrix)용 무기질 재료가 소정의 형상과 치수를 유지하며 상기 기지(matrix)용 무기질 재료가 적당한 강도에 도달하기까지 지지하는 가설 구조물인 거푸집을 형성하는 단계;
    c) 상기 3차원 트러스 타입 다공질 재료를 상기 거푸집 내부에 배치하는 단계;
    d) 상기 3차원 트러스 타입 다공질 재료가 배치된 거푸집 내부에 상기 기지(matrix)용 무기질 재료를 충진 및 양생시키는 단계; 및
    e) 상기 거푸집을 제거하여 무기질 구조물을 완성하는 단계
    를 포함하는 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 무기질 구조물의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기지(matrix)용 무기질 재료는 콘크리트, 모르타르, 황토 및 석고 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 무기질 구조물의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재는, 피라미드(Pyramid) 트러스, 옥테트(Octet) 트러스, 카고메(Kagome) 트러스 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 무기질 구 조물의 제조 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재는, 공간상에서 서로 60도 또는 120도의 방위각을 갖는 6방향의 연속된 와이어 군으로 형성되는 3차원 트러스 타입 다공질 재료인 것을 특징으로 하는 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 무기질 구조물의 제조 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재는, 일정한 거리 w 만큼 떨어져 있으면서 서로 평행한 직선 와이어로 구성된 와이어 군들이 공간상에서 서로 60도 또는 120도의 방위각을 갖고 6방향으로 교차되게 위치하여 형성되는 3차원 트러스 타입 다공질 재료인 것을 특징으로 하는 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 무기질 구조물의 제조 방법.
  12. 보강재를 구비한 콘크리트 구조물의 제조 방법에 있어서,
    a) 상기 콘크리트 구조물의 보강재로서, 공간상에서 서로 60도 또는 120도의 방위각을 갖는 6방향의 연속된 와이어 군으로 이루어지는 3차원 트러스 타입 다공질 재료를 제조하는 단계;
    b) 부어넣는 콘크리트가 소정의 형상과 치수를 유지하며 상기 콘크리트가 적 당한 강도에 도달하기까지 지지하는 가설 구조물인 거푸집을 형성하는 단계;
    c) 상기 3차원 트러스 타입 다공질 재료를 상기 거푸집 내부에 배치하는 단계;
    d) 시멘트, 물, 골재 및 필요에 따라 첨가되는 혼화재를 이용하여 콘크리트를 비비는 단계;
    e) 상기 3차원 트러스 타입 다공질 재료가 배치된 거푸집 내부에 상기 비벼진 콘크리트를 타설하는 단계; 및
    f) 상기 타설된 콘크리트의 경화를 촉진시키도록 건조 및 양생시키는 단계
    를 포함하는 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 콘크리트 구조물의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 a) 단계의 3차원 트러스 타입 다공질 재료는 상기 콘크리트 구조물의 용도 및 형태에 따라 절단되거나 연결되는 것을 특징으로 하는 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 콘크리트 구조물의 제조 방법.
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