KR20180018648A

KR20180018648A - 3차원 프린팅을 활용한 시멘트질 구조체 제조 방법 및 시멘트질 구조체

Info

Publication number: KR20180018648A
Application number: KR1020180017769A
Authority: KR
Inventors: 이승준; 박홍남
Original assignee: 이승준; 박홍남
Priority date: 2018-02-13
Filing date: 2018-02-13
Publication date: 2018-02-21

Abstract

시멘트질 구조체 제조 방법이 개시되며, 상기 시멘트질 구조체 제조 방법은, (a) 시멘트질 재료를 토출하는 3차원 프린팅을 이용하여 내측에 중공부를 갖는 외곽부를 적층 형성하는 단계; 및 (b) 상기 중공부에 시멘트질 재료를 충진하는 단계를 포함하되, 상기 (b) 단계는 상기 외곽부가 경화된 다음 수행된다.

Description

3차원 프린팅을 활용한 시멘트질 구조체 제조 방법 및 시멘트질 구조체{METHOD OF MANUFACTURING FOR CEMENTITIOUS STRUCTURE USING 3D PRINING AND CEMENTITIOUS STRUCTURE}

본원은 3차원 프린팅을 활용한 시멘트질 구조체 제조 방법 및 시멘트질 구조체에 관한 것이다.

일반적으로, 항만의 안벽, 방파제, 호안 등의 축조 시에 콘크리트 블록(방괴)가 적층된다. 이러한 콘크리트 블록은 몰탈(mortar)과 같은 시멘트질의 재료가 거푸집 구조체 내에 타설되고 일정 기간 동안 양생됨으로써 제조되는 매시브한(massive) 중력식 구조물이다.

그런데, 종래의 콘크리트 블록의 제조에 있어서는 거푸집 구조체 내에 타설된 시멘트질 재료가 양생될 때까지 유동성 있는 시멘트질 재료의 측압을 지지할 수 있도록 거푸집 구조체가 견고하게 구축되어야 했다. 또한, 콘크리트 블록을 이용한 항만 구조물은 콘크리트 블록을 적층하는 형태로 이루어지기 때문에, 콘크리트 블록을 다수개 제조하여 현장에 공급하여야 하는데, 콘크리트 블록의 생산성을 보다 높게 확보하기 위해서는 거푸집 구조체 또한 다수개를 마련하여야 하는 측면이 있었다.

본원의 배경이 되는 기술은 한국등록실용신안공보 제20-0202234호에 개시되어 있다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 거푸집을 설치하지 않고서도 효율적이고 안정적으로 매시브한 시멘트질의 구조체를 구축할 수 있는 시멘트질 구조체 제조 방법 및 시멘트질 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면에 따른 시멘트질 구조체 제조 방법은, (a) 시멘트질 재료를 토출하는 3차원 프린팅을 이용하여 내측에 중공부를 갖는 외곽부를 적층 형성하는 단계; 및 (b) 상기 중공부에 시멘트질 재료를 충진하는 단계를 포함하되, 상기 (b) 단계는 상기 외곽부가 경화된 다음 수행될 수 있다.

본원의 제2 측면에 따른 시멘트질 구조체는, 시멘트질 재료를 토출하는 3차원 프린팅에 의해 적층 형성되어, 내측에 중공부를 갖는 외곽부; 및 상기 중공부에 시멘트질 재료가 충진되어 형성되는 충진부를 포함할 수 있다.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 3차원 프린팅에 의해 외곽부가 적층 형성된 후 중공부에 시멘트질 재료가 충진되므로, 거푸집 설치에 소모되는 자원과 시간을 절감하면서도 효율적이고 안정적으로 시멘트질 구조체가 제조될 수 있다.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체 제조 방법의 개략적인 순서도이다.
도 2a는 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체 제조 방법에 의해 수행되는 외곽부의 일부가 적층되는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2b는 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체 제조 방법에 의해 수행되는 외곽부의 일부가 적층되는 단계에서 외곽부 일부의 내부에 격벽이 형성되는 것을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체 제조 방법에 의해 수행되는 타이 바가 배치되는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체 제조 방법에 의해 수행되는 외곽부의 일부 및 타이 바 상에 외곽부의 다른 일부가 적층되는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체 제조 방법에 의해 반복적으로 수행될 수 있는 외곽부의 다른 일부가 적층되는 단계 및 타이 바가 배치되는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체 제조 방법에 의해 내주면에 벽면 인장 보강 망이 설치된 외곽부의 개략적인 사시도이다.
도 7 및 도 8은 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체 제조 방법의 중공부 내에 복수 개의 연직 관을 배치하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도 및 평면도이다.
도 9는 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체를 복수개 적층할 때 연직 관 간의 결합을 통해 상호 위치가 고정되는 것을 설명하기 위한 개념도이다.
도 10은 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체 제조 방법의 중공부에 시멘트질 재료를 충진하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 11a는 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체의 개략적인 사시도이다.
도 11b는 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체에서 외곽부의 내부에 격벽이 형성된 상태를 나타낸 개략적인 사시도이다.
도 12는 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체 제조 방법의 다른 구현예에 의해 수행되는 수평 인장 보강 망이 배치되는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 13은 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체 제조 방법의 다른 구현예에 의해 수행되는 외곽부의 다른 일부가 적층되는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 14a 및 도 14b는 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체 제조 방법의 다른 구현예에 의해 반복적으로 수행될 수 있는 외곽부의 다른 일부가 적층되는 단계 및 수평 인장 보강 망이 배치되는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 15는 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체 제조 방법의 다른 구현예의 수평 인장 보강 망의 고정을 해제하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 16 및 도 17은 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체 제조 방법의 다른 구현예의 중공부 내에 복수 개의 연직 관을 배치하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도 및 평면도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 본원의 실시예에 관한 설명 중 방향이나 위치와 관련된 용어(상측, 하측, 등)는 도면에 나타나 있는 각 구성의 배치 상태를 기준으로 설정한 것이다. 예를 들면, 도 2a를 보았을 때, 전반적으로 12시 방향이 상측, 전반적으로 6시 방향이 하측 등이 될 수 있다.

본원은 시멘트질 구조체 제조 방법 및 시멘트질 구조체에 관한 것이다.

자세히 후술하겠지만, 본원에 따른 시멘트질 구조체 제조 방법에 의하면, 콘크리트 블록(방괴), 호안 블록, 상치 콘크리트, 파라펫트(parapet) 등과 같은 시멘트질 구조체가 형성될 수 있다. 특히, 본원에 따른 시멘트질 구조체 제조 방법에 의하면, 소파 블록, 인공 산호, 인공 어초 등과 같은 비정형성 시멘트질 구조체 또한 형성될 수 있다. 이와 같은, 본원에 따른 시멘트질 구조체는 접안 시설, 방파제, 호안 블록 등과 같은 해양 구조물의 시공 시 사용될 수 있다.

먼저, 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체 제조 방법(이하 '본 시멘트질 구조체 제조 방법'이라 함)에 대해 설명한다.

도 1은 본 시멘트질 구조체 제조 방법의 개략적인 순서도이다. 또한, 도 2a는 본 시멘트질 구조체 제조 방법에 의해 수행되는 외곽부의 일부가 적층되는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이고, 도 2b는 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체 제조 방법에 의해 수행되는 외곽부의 일부가 적층되는 단계에서 외곽부 일부의 내부에 격벽이 형성되는 것을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다. 또한, 도 3은 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체 제조 방법에 의해 수행되는 타이 바가 배치되는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이며, 도 4는 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체 제조 방법에 의해 수행되는 외곽부의 일부 및 타이 바 상에 외곽부의 다른 일부가 적층되는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 시멘트질 구조체 제조 방법은, 시멘트질 재료를 토출하는 3차원 프린팅을 이용하여 내측에 중공부(12)를 갖는 외곽부(11)를 적층 형성하는 단계(S100)를 포함한다.

외곽부(11)는 도면에 도시된 바와 같이 한겹으로 적층 형성될 수 있지만, 이에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 외곽부(11)는 두겹(수평 방향 기준) 이상으로 적층 형성될 수 있다. 보다 구체적인 예로, 외곽부(11)는 외벽 및 상기 외벽으로부터 내측으로 소정의 간격을 두고 형성되는 내벽의 두겹으로 형성될 수 있다. 또한, 외곽부(11)는 이러한 외벽과 내벽 사이의 간격 부분을 지그재그 형태로 왕복하도록 적층 형성되는 내부 골조부를 포함할 수 있다. 여기서, 지그재그 형태라 함은, 외벽과 내벽 사이를 교대로 번갈아가며(교번하여) 접촉하는 형태의 보강 구조를 의미할 수 있다. 이러한 내부 골조부는 외벽 및 내벽과 함께 3차원 프린팅을 통해 적층 형성될 수 있다. 또한, 내부 골조부는 상기 지그재그 형태 뿐만 아니라, 외벽과 내벽을 상호 연결하여 강결 구조를 구축할 수 있는 다양한 형태로 적층 형성될 수 있다.

또한, 도 2b 및 후술할 도 11b를 참조하면, S100 단계에서, 외곽부(11)는 그 내부의 중공부(12)를 구획하는 하나 이상의 격벽(11a)을 포함하도록 3차원 프린팅될 수 있다. 즉, 격벽(11a)은 3차원 프린터를 통해 적층 형성될 수 있다.

예시적으로 도 2b 및 도 11b를 참조하면, 격벽(11a)은 중공부(12)를 세로 방향 또는 가로 방향으로 가로질러 중공부(12)의 공간을 분할하는 벽체 형태로 구비될 수 있다. 외곽부(11)는 중공부(12)를 세로 방향으로 가로지르는 하나 이상의 격벽 및 중공부(12)를 가로 방향으로 가로지르는 하나 이상의 격벽 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이러한 격벽(11a)은 후술할 S200 단계에서 중공부(12)에 충진되는 시멘트질 재료가 경화되기 전에 외곽부(11)에 작용되는 측압에 대하여 저항하도록 배치될 수 있다. 다시 말해, 격벽(11a)의 개수, 배치 간격, 두께, 배치 방향 등은 외곽부(11)의 내부에 충진된 시멘트질 재료의 측압에 대하여 외곽부(11)가 충분히 저항하며 종래 거푸집의 역할을 대신하여 줄 수 있도록 설정됨이 바람직하다. 또한, 이러한 격벽(11a)은 후술할 타이 바(14) 및 수평 인장 보강 망(13) 중 하나 이상과 조합하여 적용될 수 있다.

3차원 프린팅에 의하면, 3차원 프린터의 노즐을 통해 재료를 토출하면서 구동부에 의해 노즐을 이동시켜 토출되는 재료를 순차적으로 적층함으로써, 층상의 입체 형상이 제조(Additive Manufacturing)될 수 있다. S100 단계는 이러한 3차원 프린팅을 이용해 외곽부(11)를 형성할 수 있다.

3차원 프린터는 콘크리트 블록(방괴)과 같은 매시브하고 규모가 있는 시멘트질 구조체를 제조할 수 있도록 큰 규모로 구축될 수 있다. 이를테면, 본 시멘트질 구조체 제조 방법에 이용되는 3차원 프린터는 노즐이 2축 레일(수평 방향의 2축)을 따라 이동되고, 연직 방향으로 승하강 가능하게 구동되는 구동부를 포함할 수 있다. 또한, 3차원 프린터는 이러한 구동부의 구동 및 노즐을 통한 시멘트질 재료의 토출 속도 및 토출량을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 본원의 3차원 프린터에는 통상적으로 알려진 3차원 콘크리트 프린터가 그대로 적용되거나 변형되어 적용될 수 있다.

또한, 본 시멘트질 구조체 제조 방법은 시멘트질 구조체를 공장 제작하는 형태로 적용될 수도 있고, 필요에 따라서는 제조된 시멘트질 구조체를 이용한 시공이 이루어지는 현장 근처에 마련된 제작장에서 시멘트질 구조체를 제작하는 형태로 적용될 수도 있다.

또한, 3차원 프린팅에 의해 토출되는 시멘트질 재료라 함은, 시멘트를 포함하는 재료로서, 예를 들면 시멘트 몰탈, 콘크리트 등을 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 3차원 프린팅에 의해 토출되는 시멘트질 재료에는 노즐까지의 이동시의 유동성을 확보하기 위한 첨가제가 포함될 수 있다. 또한, 상기 시멘트질 재료에는 노즐로부터 토출된 이후의 빠른 경화를 위한 첨가제가 포함될 수 있다. 예시적으로, S100 단계를 수행하는 3차원 프린터의 노즐부는 빠른 경화 속도 확보를 위한 첨가제가 공급되는 첨가제 공급부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 노즐부는 첨가제 공급부를 통해 공급된 첨가제를 시멘트질 재료에 보다 균일하게 혼합하여 토출하는 믹서부를 포함할 수 있다. 또한, 믹서부는 재료의 혼합을 위한 진동을 가하는 가진부를 포함할 수 있다.

S100 단계에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 참고로, 이하에서, 외곽부의 일부(111) 및 다른 일부(115)의 적층은 상술한 바와 같이, 3차원 프린팅에 의해 이루어진다.

도 2a를 참조하면, S100 단계는 외곽부의 일부(111)가 적층되는 단계를 포함할 수 있다.

또한 도 3을 참조하면, S100 단계는 적층된 외곽부의 일부(111)의 내측의 중공부(12) 상을 가로지르도록 외곽부의 일부(111) 상에 하나 이상의 타이 바(14)를 배치하는 단계를 포함할 수 있다.

예시적으로, 도 3 및 도 4를 참조하면, 타이 바(14)는 외곽부의 일부(111) 및 중공부(12) 상을 가로지르는 바(bar), 외곽부(11)의 외측 일면을 지지하도록 상기 바의 일단에 바의 너비(직경)보다 크게 확장 형성되는 제1 지지판, 그리고 외곽부(11)의 외측 타면을 지지하도록 상기 바의 타단에 바의 너비(직경)보다 크게 확장 형성되는 제2 지지판을 포함할 수 있다. 다만, 타이 바(14)의 구성은 이에만 한정되는 것은 아니며, 후술할 S200 단계에서 충진되는 시멘트질 재료가 완전히 경화되기 전에 외곽부(11)에 외측을 향해 작용되는 측압에 대하여 저항하도록 배치될 수 있는 다양한 구성의 조합이 활용될 수 있다. 또한 후술할 도 8을 참조하면, 타이 바(14)의 배치 간격(수평 방향 간격 및 높이 방향 간격) 및 개수 역시 후술할 S200 단계에서 충진되는 시멘트질 재료가 완전히 경화되기 전에 외곽부(11)에 외측을 향해 작용되는 측압에 대하여 저항 가능한 배치 간격 및 개수로 설정될 수 있다. 후술할 다른 구현예인 수평 인장 보강 망(13)의 경우에도 타이 바(14)와 동일 또는 유사하게 이해될 수 있다.

이러한 타이 바(14)는 3차원 프린터와 연계되는 로봇 암, 그립퍼, 레일 구조, 구동부(예를 들면 유압 구동부) 등의 구성을 통해 외곽부의 일부(111) 상의 원하는 위치(계획된 위치)에 배치될 수 있다. 예를 들면, 3차원 프린터가 외곽부의 일부(111)를 적층하고 난 다음, 하나 이상의 타이 바(14)를 적재한 카세트 또는 하나 이상의 타이 바(14)를 파지한 그립퍼(gripper)가 이동하면서 외곽부의 일부(111) 중 설계된 위치 상에 타이 바(14)를 안착시킬 수 있을 것이다. 이를 위해, 카세트나 그립퍼는 3축 선형 구동 및 z축을 회전축으로 하는 회전 구동 가능한 구조로 구비될 수 있다. 후술할 다른 구현예인 수평 인장 보강 망(13)의 경우에도 타이 바(14)와 동일 또는 유사하게 이해될 수 있다.

또한 도 4를 참조하면, S100 단계는 외곽부의 일부(111) 및 수평 인장 보강 망(13) 상에 외곽부의 다른 일부(115)가 적층되는 단계를 포함할 수 있다.

이러한 타이 바(14)를 배치하는 단계 및 외곽부의 다른 일부(115)를 적층하는 단계는 1회 이상 수행될 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체 제조 방법에 의해 반복적으로 수행될 수 있는 외곽부의 다른 일부가 적층되는 단계 및 타이 바가 배치되는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 타이 바(14)를 배치하는 단계 및 외곽부의 다른 일부(115)를 적층하는 단계는 반복적으로 수행될 수 있다.

예시적으로, 외곽부의 다른 일부(115)가 적층(도 4 참조)된 다음, 적층된 외곽부의 일부(111), 타이 바(14) 및 외곽부의 다른 일부(115) 상에 다른 타이 바(14)를 배치(도 5a 참조)시키고, 배치된 다른 타이 바(14) 상에 외곽부의 또 다른 일부가 적층(도 5b)될 수 있다. 이러한 반복 공정을 통해, 타이 바(14)는 상하 방향(높이 방향)으로 간격을 두고 2회 이상 배치될 수 있다.

전술한 바와 같이, 타이 바(14)는 후술할 S200 단계에서 충진되는 시멘트질 재료가 완전히 경화되기 전에 외곽부(11)에 외측을 향해 작용되는 측압에 대하여 저항하는 저항 부재로서의 역할을 수행할 수 있다. 나아가, 타이 바(14)는 적층 중인 외곽부가 완전히 경화되기 전에도 수평 방향에 대하여 변형이 방지되도록 적층 중인 외곽부 상면을 가고정하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 타이 바(14)는 향후 본 시멘트질 구조체 제조 완료 후에 수평 인장 보강 부재로서의 역할을 수행할 수도 있을 것이다. 예를 들어, 시멘트질 구조체를 운반하기 위해 들고리 등에 고리를 걸어 들어올리는 경우, 시멘트질 구조체의 자중에 의해 시멘트질 구조체가 변형되면서 구조체 내부에 인장응력이 작용될 수 있는데, 타이 바(14)는 이러한 운반시의 인장응력에 저항하는 부재로서의 역할 또한 수행하도록 구비될 수 있다.

이처럼 본 시멘트질 구조체 제조 방법에 의해 제조되는 시멘트질 구조체(1)는, 외곽부(11) 및 중공부(12)를 수평 방향으로 가로지르며 배치되는 타이 바(14)를 하나 이상 포함할 수 있다.

도 6은 내주면에 벽면 인장 보강 망이 설치된 것 외곽부의 개략적인 사시도이다.

도 6을 참조하면, 본 시멘트질 구조체 제조 방법은 S100 단계 및 후술할 S200 단계 사이에, 외곽부(11)의 내주면을 따라 벽면 인장 보강 망(17)을 설치하는 단계를 포함할 수 있다.

벽면 인장 보강 망(17)은 본 시멘트질 구조체 제조 방법에 의해 제조되는 시멘트질 구조체(1) 내에서 외곽 벽체를 따라 배근된 수직 철근 역할을 하여 시멘트질 구조체(1)의 구조적 강성을 향상시킬 수 있다. 이러한 벽면 인장 보강 망(17)은 수평 인장 보강 망(13)과 동일 또는 유사하게 구비될 수 있다. 예를 들어, 벽면 인장 보강 망(17)은 와이어 메시 형태로 마련될 수 있다.

예시적으로, 벽면 인장 보강 망(17)은 롤 형태로 감겨 있는 상태에서, 외곽부(11)의 상단 높이에 대응하는 길이만큼 롤의 감김을 풀어 늘어뜨리는 형태로 배치될 수 있다. 또한, 벽면 인장 보강 망(17)은 타이 바(14)와 함께 배치되는 경우, 타이 바(14)를 중심으로 분할 배치하거나, 타이 바(14)의 사이를 통과하여 배치될 수 있도록 수평한 방향의 부재를 일부 생략하는 형태로 구비될 수 있다. 또한, 벽면 인장 보강 망(17)은 외곽부(11)의 상단 상에 고정하여 외곽부(11)의 내주면 측으로 늘어뜨려 놓은 상태에서, 외곽부(11) 내부의 중공부(12)에 S200 단계를 통해 시멘트질 재료를 충진함으로써, 외곽부(11)의 내주면(내측 벽면)에 밀착된 상태로 고정될 수 있다.

도 7 및 도 8은 중공부 내에 복수 개의 연직 관을 배치하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도 및 평면도이고, 도 9는 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체를 복수개 적층할 때 연직 관 간의 결합을 통해 상호 위치가 고정되는 것을 설명하기 위한 개념도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 시멘트질 구조체 제조 방법은, S100 단계 및 S200 단계 사이에, 중공부(12) 내에 복수 개의 연직 관(15)을 배치하는 단계를 포함할 수 있다.

연직 관(15)의 상부(151)는 외곽부(11)의 상단보다 상향 돌출되고, 연직 관(15)의 하부(153)는 연직관(15)의 상향 돌출된 상부(151)가 삽입 가능한 형태일 수 있다. 도 7을 참조하면, 연직 관(15)의 하부(153)는 그 내부에 상부(151)가 삽입될 수 있도록, 확관된 형태일 수 있다. 이때, 연직 관(15)의 하부(153)의 확관된 크기는 시공시의 배치 정밀도에 있어서의 한계(시공 오차)를 고려하여 정확히 끼움 결합될 수 있는 크기보다 다소 크게 설정함이 바람직할 것이다.

이에 따라, 도 9를 참조하면, 시멘트질 구조체(1) 복수 개가 적층 배치될 때, 상측에 위치하는 시멘트질 구조체(1)의 연직 관(15)의 하부(153)에 하측에 위치하는 시멘트질 구조체(1)의 연직 관(15)의 상부(151)가 삽입될 수 있다.

이와 같이, 중공부(12) 내에 복수 개의 연직 관(15)을 배치하는 단계에서, 연직 관(15)은, 시멘트질 구조체(1)가 복수 개 적층 배치되는 경우, 하측의 시멘트질 구조체(1)의 연직 관(15) 상부와 상측의 시멘트질 구조체(1)의 연직관(15) 하부가 상호 맞물림 결합될 수 있는 위치에 배치될 수 있다.

예시적으로 도 9에 도시된 바와 같이, 본 시멘트질 구조체 제조 방법에 따라 제조된 시멘트질 구조체(1)가 엇갈려 적층되는 경우, 연직 관(15)은 본 시멘트질 구조체(1)의 횡 방향(도 9 기준 9시-3시 방향) 길이의 1/4 정도되는 지점 및 3/4 정도되는 지점에 배치되면, 하측의 시멘트질 구조체(1)의 연직 관(15) 상부와 상측의 시멘트질 구조체(1)의 연직관(15) 하부가 상호 맞물림 결합될 수 있다.

다만, 본 시멘트질 구조체 제조 방법에 따라 제조된 시멘트질 구조체(1)는 반드시 도 9에 도시된 바와 같이 적층되는 것으로만 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 시멘트질 구조체(1)는 콘크리트 블록(방괴)과 같은 해양 구조물(항만 구조물)이 적층되는 통상적인 다양한 적층 방식을 따를 수 있으며, 연직 관(15)은 배치 위치 또한 그에 맞추어 다양하게 설정 변경될 수 있다.

또한 도 8을 참조하면, 타이 바(14)는 이러한 연직 관(15)의 배치 위치를 고려하여, 연직 관(15)이 배치되어야 할 위치에 대한 간섭이 발생하지 않도록 마련됨이 바람직하다.

이처럼 연직 관(15) 배치를 통해, 시멘트질 구조체(1)가 상하로 적층될 때 상측에 위치하는 시멘트질 구조체(1)와 하측에 위치하는 시멘트질 구조체(1)의 결합성, 상호 고정성 등을 향상시켜, 본 시멘트질 구조체(1)를 이용한 적층 구조물이 보다 견고하게 구축될 수 있다.

또한, 연직 관(15)은 PVC(Polyvinyl chloride)를 포함하는 재질로 이루어질 수 있다. 이를 테면, 연직 관(15)는 PVC 파이프일 수 있다.

또한 도 7을 참조하면, 연직 관(15)의 하부(153)에는 연직 관(15)의 상부(151)의 상향 돌출량(a)에 대응하는 높이(b)에 폐쇄 부재(155)가 형성될 수 있다. 또한 후술할 도 10을 참조하면, 폐쇄 부재(155) 상의 연직 관(15) 내부에는 시멘트질 재료가 충진(159)될 수 있다. 예시적으로, 후술하는 중공부(12)에 시멘트질 재료를 충진하는 단계(S200)가 수행될 때 연직 관(15) 내부에도 시멘트질 재료가 충진될 수 있다.

도 10은 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체 제조 방법의 중공부에 시멘트질 재료를 충진하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이고, 도 11a는 본 시멘트질 구조체 제조 방법에 의해 제조된 시멘트질 구조체의 개략적인 사시도이며, 도 11b는 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체에서 외곽부의 내부에 격벽이 형성된 상태를 나타낸 개략적인 사시도이다.

도 1 및 도 10을 참조하면, 본 시멘트질 구조체 제조 방법은 중공부(12)에 시멘트질 재료를 충진(19)하는 단계(S200)를 포함한다. S200 단계는 외곽부(11)가 소정 이상 경화된 다음 수행될 수 있다. S200 단계에서의 외곽부(11) 내부의 충진부(19) 형성은 통상적인 시멘트질 재료 충진 방식에 따라 이루어질 수 있다. 예를 들어, 시멘트질 재료가 몰탈 또는 콘크리트인 경우, 트레미관(tremie pipe)을 통해 외곽부(11) 내부 중공부(12)에 주입될 수 있을 것이다.

또한 도면에는 도시되지 않았지만, 시멘트질 구조체(1)가 방괴와 같은 콘크리트 블록인 경우, 충진부(19)의 상단에는 콘크리트 블록을 용이하게 들어서 이동시킬 수 있도록 복수개의 들고리가 돌출될 수 있다. 예시적으로, 들고리는 와이어가 고리 형태로 구부러진 부분이 충진부(19)의 상측으로 돌출되는 형태로 마련될 수 있으며, 이러한 콘크리트 블록의 들고리는 항만 분야의 통상의 기술자에게 자명한 구성이므로 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상술한 바와 같은 S100 단계 및 S200 단계가 수행됨으로써, 도 11a 또는 도 11b에 도시된 바와 같은 시멘트질 구조체(1)가 형성될 수 있다.

한편, 이하에서는 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체 제조 방법의 다른 구현예로서, 수평 인장 보강 망(13)이 배치되는 구현예에 대해 설명한다. 다만, 전술한 시멘트질 구조체 제조 방법과 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 설명을 간략히 하거나 생략하며, 수평 인장 보강 망(13)의 도입에 따른 차이점(주로 S100 단계 중 일부)을 중심으로 설명하는 것으로 한다.

도 12는 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체 제조 방법의 다른 구현예에 의해 수행되는 수평 인장 보강 망이 배치되는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이고, 도 13은 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체 제조 방법의 다른 구현예에 의해 수행되는 외곽부의 다른 일부가 적층되는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 12를 참조하면, S100 단계는 적층된 외곽부의 일부(111)의 내측의 중공부(12)가 덮어지도록 외곽부의 일부(111) 상에 수평 인장 보강 망(13)을 배치하는 단계를 포함할 수 있다.

후술할 도 17을 참조하면, 수평 인장 보강 망(13)은 메시(mesh) 형태일 수 있다. 또한, 수평 인장 보강 망(13)은 와이어와 같은 인장 부재를 통해 구비(예를 들면, 와이어 메시 망)할 수 있다. 예시적으로, 와이어와 같은 인장 부재는 아라미드 섬유, 탄소 섬유 중 적어도 하나 이상을 포함하는 재질일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.

또한 도 17을 참조하면, 수평 인장 보강 망(13)의 크기는 그 둘레부(테두리부)가 시멘트질 구조체(1)의 외곽부(11) 바깥으로 돌출되지 않는 크기일 수 있다. 예를 들어 도 17을 참조하면, 수평 인장 보강 망(13)의 가로 방향 크기 및 세로 방향 크기는 외곽부(11) 외측면의 가로 방향 크기 및 세로 방향 크기 이하이고, 외곽부(11) 내측면의 가로 방향 크기 및 세로 방향 크기 이상일 수 있다. 이처럼 수평 인장 보강 망(13)이 외곽부(11)의 외측으로 최대한 노출되지 않도록 함으로써, 향후 수평 인장 보강 망(13) 중 외부에 노출된 부분에 대한 절단 작업을 최소화할 수 있다. 도 17을 참조하면, 연직 포스트 (91)와 연결된 부분만 절단하면 되므로 공정이 간결해질 수 있고 3차원 프린터 및 이와 연계되는 자동화 구동 기기에 의해 자동화가 적합한 공정 설계가 이루어질 수 있다.

또한 도 12 및 후술할 도 17을 함께 참조하면, 수평 인장 보강 망(13)을 배치하는 단계는, 수평 인장 보강 망(13)이 외곽부(11)의 일부(111) 및 외곽부(11)의 일부(111) 내측의 중공부(12) 상에 위치 고정되도록, 외곽부(11) 외측에 구비되는 수평 인장 보강 망(13)을 3점 이상 고정할 수 있다.

도 12 및 도 17을 참조하면, 3점 이상의 고정은 외곽부(11) 외측에 설치된 셋 이상의 연직 포스트(91)에 대해 이루어질 수 있다. 구체적으로, 외곽부(11) 외측에는 3 개 이상(예를 들면, 도 17에서는 4개로 도시)의 연직 포스트(91)가 배치될 수 있고, 수평 인장 보강 망(13)의 둘레 부분, 이를 테면, 수평 인장 보강 망(13)의 테두리 중 각 꼭지점 부분이 연직 포스트(91) 각각에 고정될 수 있다.

또한, 예시적으로, 수평 인장 보강 망(13)을 배치하는 단계는 적층된 외곽부의 일부(111)가 완전히 경화되기 전에도 수행될 수 있다.적층된 외곽부의 일부(111)가 경화되기 전이더라도, 외곽부의 일부(111) 상에 수평 인장 보강 망(13)이 고정적으로 접촉 배치되면, 위치 고정된 수평 인장 보강 망(13)에 외곽부의 일부(111)의 상면이 어느 정도 가고정될 수 있다. 이에 따라, 수평 인장 보강 망(13)의 가고정에 의해 외곽부의 일부(111)의 상면이 수평 방향으로 원치 않게 변형되는 것이 방지될 수 있어, 외곽부의 일부(111)가 보다 안정적으로 경화 진행될 수 있다.

또한 도 13을 참조하면, S100 단계는 외곽부의 일부(111) 및 수평 인장 보강 망(13) 상에 외곽부의 다른 일부(115)가 적층되는 단계를 포함할 수 있다.

이러한 수평 인장 보강 망(13)을 배치하는 단계 및 외곽부의 다른 일부(115)를 적층하는 단계는 1회 이상 수행될 수 있다.

도 14a 및 도 14b는 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체 제조 방법의 다른 구현예에 의해 반복적으로 수행될 수 있는 외곽부의 다른 일부가 적층되는 단계 및 수평 인장 보강 망이 배치되는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 14a 및 도 14b를 참조하면, 수평 인장 보강 망(13)을 배치하는 단계 및 외곽부의 다른 일부(115)를 적층하는 단계는 반복적으로 수행될 수 있다.

예시적으로, 외곽부의 다른 일부(115)가 적층(도 13 참조)된 다음, 적층된 외곽부의 일부(111), 수평 인장 보강 망(13) 및 외곽부의 다른 일부(115) 상에 다른 수평 인장 보강 망(13)을 배치(도 14a 참조)시키고, 배치된 다른 수평 인장 보강 망(13) 상에 외곽부의 또 다른 일부가 적층(도 14b)될 수 있다. 이러한 반복 공정을 통해, 수평 인장 보강 망(13)은 상하 방향으로 간격을 두고 2회 이상 배치될 수 있다.

전술한 바와 같이, 수평 인장 보강 망(13)은 후술할 S200 단계에서 충진되는 시멘트질 재료가 완전히 경화되기 전에 외곽부(11)에 외측을 향해 작용되는 측압에 대하여 저항하는 저항 부재로서의 역할을 수행할 수 있다. 나아가, 수평 인장 보강 망(13)은 적층 중인 외곽부가 완전히 경화되기 전에도 수평 방향에 대하여 변형이 방지되도록 적층 중인 외곽부 상면을 가고정하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 수평 인장 보강 망(13)은 향후 본 시멘트질 구조체 제조 완료 후에 수평 인장 보강 부재로서의 역할을 수행할 수도 있을 것이다. 예를 들어, 시멘트질 구조체를 운반하기 위해 들고리 등에 고리를 걸어 들어올리는 경우, 시멘트질 구조체의 자중에 의해 시멘트질 구조체가 변형되면서 구조체 내부에 인장응력이 작용될 수 있는데, 수평 인장 보강 망(13)은 이러한 운반시의 인장응력에 저항하는 부재로서의 역할 또한 수행하도록 구비될 수 있다.

이처럼 본 시멘트질 구조체 제조 방법에 의해 제조되는 시멘트질 구조체(1)는, 외곽부(11) 및 중공부(12)를 수평 방향으로 가로지르며 배치되는 수평 인장 보강 망(13)을 하나 이상 포함할 수 있다. 이에 따라, 시멘트질 구조체(1)의 수평 방향 인장력에 대한 강성이 보강될 수 있다. 구체적으로, 외곽부(11) 및 중공부(12)를 수평 방향으로 가로지르는 수평 인장 보강 망(13)을 하나 이상 포함하는 외곽부(11)가 완성된 후, 후술할 S200 단계에 의해, 중공부(12) 내에 시멘트질 재료가 충진(도 10 참조)되면, 수평 인장 보강 망(13)이 시멘트질 구조체(1) 내에서 일종의 수평 인장 철근 역할을 하여 시멘트질 구조체(1)의 구조적 강성이 향상될 수 있다.

다시 말해, 본 시멘트질 구조체 제조 방법은, 수평 인장 보강 망(13)을 배치함으로써, 철근을 사용하지 않고 시멘트질 구조체(1)를 제조하면서도, 무근 콘트리트 구조체에 비하여 시멘트질 구조체(1)의 강성을 높일 수 있으며, 외곽부 형성시 수평 인장 보강 망(13)이 가고정 역할 또한 수행할 수 있어 보다 신속하면서도 안정적인 시멘트질 구조체 제조가 이루어질 수 있다.

도 15는 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체 제조 방법의 다른 구현예의 수평 인장 보강 망의 고정을 해제하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

S100 단계는, 외곽부의 다른 일부(115)가 적층되는 단계 이후에, 외곽부(11) 외측에 대한 수평 인장 보강 망(13)의 고정을 해제하는 단계를 포함할 수 있다. 예시적으로 도 15를 참조하면, 상기 단계는 수평 인장 보강 망(13) 중 외곽부(11) 외측 측면으로 노출되는 망 부분을 절단하는 방식으로 수행될 수 있다. 이에 따라, 상기 단계에서는 연직 포스트(91)와 수평 인장 보강 망(13)의 연결이 해제될 수 있다. 또한, 연직 포스트(91)는 상기 단계 수행 중에, 또는 상기 단계 수행 이후에 제거될 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 도 6을 참조하면, 본 시멘트질 구조체 제조 방법은 S100 단계 및 후술할 S200 단계 사이에, 외곽부(11)의 내주면을 따라 벽면 인장 보강 망(17)을 설치하는 단계를 포함할 수 있다.

벽면 인장 보강 망(17)은 본 시멘트질 구조체 제조 방법에 의해 제조되는 시멘트질 구조체(1) 내에서 외곽 벽체를 따라 배근된 수직 철근 역할을 하여 시멘트질 구조체(1)의 구조적 강성을 향상시킬 수 있다.

벽면 인장 보강 망(17)은 수평 인장 보강 망(13)의 사이를 통과하여 배치될 수 있도록, 수평한 방향의 부재는 일부 생략하는 형태로 구비될 수 있다. 또한, 벽면 인장 보강 망(17)은 외곽부(11)의 상단 상에 고정하여 외곽부(11)의 내주면 측으로 늘어뜨려 놓은 상태에서, 외곽부(11) 내부의 중공부(12)에 S200 단계를 통해 시멘트질 재료를 충진함으로써, 외곽부(11)의 내주면(내측 벽면)에 밀착된 상태로 고정될 수 있다.

도 16 및 도 17은 중공부 내에 복수 개의 연직 관을 배치하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도 및 평면도이다.

도 16 및 도 17을 참조하면, 본 시멘트질 구조체 제조 방법은, S100 단계 및 S200 단계 사이에, 중공부(12) 내에 복수 개의 연직 관(15)을 배치하는 단계를 포함할 수 있다.

연직 관(15)의 상부(151)는 외곽부(11)의 상단보다 상향 돌출되고, 연직 관(15)의 하부(153)는 연직관(15)의 상향 돌출된 상부(151)가 삽입 가능한 형태일 수 있다. 도 16을 참조하면, 연직 관(15)의 하부(153)는 그 내부에 상부(151)가 삽입될 수 있도록, 확관된 형태일 수 있다.

또한 도 17을 참조하면, 수평 인장 보강 망(13)은 이러한 연직 관(15)의 배치 위치를 고려하여, 연직 관(15)이 배치되어야 할 위치에 대한 간섭이 발생하지 않도록 마련됨이 바람직하다.

또한 도 16을 참조하면, 연직 관(15)의 하부(153)에는 연직 관(15)의 상부(151)의 상향 돌출량(a)에 대응하는 높이(b)에 폐쇄 부재(155)가 형성될 수 있다. 또한 전술한 도 10을 참조하면, 폐쇄 부재(155) 상의 연직 관(15) 내부에는 시멘트질 재료가 충진(159)될 수 있다. 예시적으로, 후술하는 중공부(12)에 시멘트질 재료를 충진하는 단계(S200)가 수행될 때 연직 관(15) 내부에도 시멘트질 재료가 충진될 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 시멘트질 구조체 제조 방법에 의하면, 거푸집의 필요 없이 시멘트질 구조체(1)가 제조될 수 있어 거푸집 설치에 소모되는 자원과 시간을 절감할 수 있다. 또한, 본 시멘트질 구조체 제조 방법을 통해, 콘크리트 블록(방괴), 호안 블록 등의 항만 구조물 내지 해양 구조물과 같은 시멘트질 구조체가 제조될 수 있다.

나아가, 본 시멘트질 구조체 제조 방법에 의하면, 소파 블록, 인공 산호, 인공 어초 등과 같은 비정형성 시멘트질 구조체도 제조할 수 있다. 구체적으로, 본 시멘트질 구조체 제조 방법은, S100 단계 이후에, 3차원 프린팅을 이용하여 외곽부(11)의 외면에 비정형 표면을 형성하는 비정형 형상부를 추가 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서 S100 단계 이후라 함은, S100 단계와 S200 단계 사이일 수도 있고, S200 단계 이후를 의미할 수 있다. 이는 시공 기간, 시공 환경, 외곽부의 경화 상태 등을 함께 고려하여 결정될 수 있다.

S100 단계를 통해 형성되는 외곽부(11)는 3차원 프린팅에 의해 형성되므로, 반드시 도면에 도시된 바와 같은 육면체 형상으로 형성되는 것으로만 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 외곽부(11)는 3차원 프린팅에 의한 연직 적층 방식이 허용하는 한도 내에서 보다 자유로운 형상으로 형성될 수 있다. 다만, 외곽부(11)는 거푸집을 생략하는 대신, 생략된 거푸집의 역할 또한 담당하여야 하므로, 외곽부(11)의 형상 설계에 있어서의 자유도는 이러한 외곽 거푸집으로서의 거동을 고려하여 다소 제한될 수 있다.

따라서, 이렇게 다소 제한될 수 있는 외곽부(11)의 표면 상에 추가적으로 비정형 표면이 형성되도록 3차원 프린팅에 의해 비정형 형상부를 추가함으로써, 인공 산호, 인공 어초 등과 같은 비정형 구조물들을 보다 자유로운 형태로 제조할 수 있다. 예시적으로, 비정형 형상부를 추가하는 단계에서의 3차원 프린팅은, 외곽부(11)의 외측 표면 상에 재료를 토출하며 발라나가는 방식 및 외곽부(11)의 외측 상에 재료를 추가적으로 적층하는 방식 중 적어도 하나 이상을 이용하여 이루어질 수 있다.

이처럼 본 시멘트질 구조체 제조 방법은, 3차원 프린팅을 이용하여 외곽부(11)의 외면에 비정형 표면을 형성하는 비정형 형상부를 추가 형성하는 단계를 포함함으로써, 비정형성 시멘트질 구조체를 형성할 수 있다.

또한, 비정형 형상부를 추가 형성하는 단계에서, 3차원 프린팅이 토출하는 재료는 반드시 시멘트질 재료로만 한정되는 것은 아니며, 제조되는 비정형성 구조체의 성격에 따라 다양한 3차원 프린팅용 토출 재료들이 활용될 수 있다. 예시적으로, 비정형 형상부를 추가 형성하는 단계를 통해, 인공 어초를 제조할 경우, 3차원 프린팅은 해조, 패류 등과 같은 수중 생물의 서식이 가능하도록, 굴 껍질, 송진 등을 포함하는 재료를 토출하여 인공 어초 맞춤형의 비정형 형상부를 형성할 수 있다.

한편, 이하에서는 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체(이하 '본 시멘트질 구조체'라 함)(1)에 대해 설명한다. 다만, 본 시멘트질 구조체(1)는 상술한 본 시멘트질 구조체 제조 방법에 의해 제조될 수 있는 구조체로서, 본 시멘트질 구조체 제조 방법과 동일하거나 상응하는 기술적 특징 및 구성을 공유한다. 따라서, 본 시멘트질 구조체 제조 방법에서 설명한 내용과 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하며, 동일 내지 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.

도 10 및 도 11a를 참조하면, 본 시멘트질 구조체(1)는 시멘트질 재료를 토출하는 3차원 프린팅에 의해 적층 형성되어, 내측에 중공부(12)를 갖는 외곽부(11) 및 중공부(12)에 시멘트질 재료가 충진되어 형성되는 충진부(19)를 포함한다.

외곽부(11)는 중공부(12)를 구획하는 하나 이상의 격벽(11a)을 포함할 수 있다. 이러한 하나 이상의 격벽(11a)은 충진부(19)의 시멘트질 재료가 경화되기 전에 외곽부(11)에 작용되는 측압에 대하여 저항하도록 배치될 수 있다.

외곽부(11)는 외곽부의 일부(111), 외곽부의 일부(111) 내측의 중공부(12) 상을 가로지르도록 외곽부의 일부(111) 상에 배치되는 하나 이상의 타이 바(14) 및 외곽부의 일부(111) 및 타이 바(14) 상에 적층되는 외곽부의 다른 일부(115)를 포함할 수 있다.

외곽부(11)는 외곽부의 일부(111), 외곽부의 일부(111) 내측의 중공부(12)가 덮어지도록 외곽부의 일부(111) 상에 배치되는 수평 인장 보강 망(13) 및 외곽부의 일부(111) 및 수평 인장 보강망(13) 상에 적층되는 외곽부의 다른 일부(115)를 포함할 수 있다.

외곽부(11)는 상술한 격벽(11a), 타이 바(14) 및 수평 인장 보강 망(13) 중 적어도 하나 이상을 구비할 수 있다.

또한, 본 시멘트질 구조체(1)는 중공부(12) 내에 배치되는 복수 개의 연직 관(15)을 포함할 수 있다. 연직 관(15)의 상부(151)는 외곽부(11)의 상단보다 상향 돌출될 수 있다. 또한, 연직 관(15)의 하부(153)는 연직 관(15)의 상향 돌출된 상부(151)가 삽입 가능한 형태일 수 있다.

한편, 본원은 상술한 본원의 일 실시예에 따른 시멘트질 구조체를 이용한 구조물 시공 방법을 제공할 수 있다. 상기 구조물 시공 방법은 상술한 시멘트질 구조체를 이용하여 이루어지는 시공 방법으로서, 본 시멘트질 구조체와 동일하거나 상응하는 기술적 특징 및 구성을 공유한다.

상기 구조물 시공 방법은 시멘트질 구조체를 하나 이상 준비하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 준비 단계는, 시멘트질 구조체를 하나 이상 제조하는 단계 및 제조된 시멘트질 구조체를 시공 현장으로 옮기는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 구조물 시공 방법은 시멘트질 구조체 중 하나를 설정된 위치에 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 배치 단계는, 구조물이 구축되어야 할 위치에 시멘트질 구조체 중 하나를 계획에 따라 배치하는 것으로서, 크레인 등의 건설기계장비를 이용하여 수행될 수 있다. 상기 배치 단계는 1회 이상 수행될 수 있다. 예시적으로, 복수개의 시멘트질 구조체를 적층하여 구축되는 구조물이 경우, 상기 배치 단계는 기배치된 시멘트질 구조체 상에 다른 시멘트질 구조체를 적층하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 구조물 시공 방법은 접안 시설, 방파제, 호안 블록 등과 같은 다양한 해양 구조물의 시공 시 활용될 수 있다. 다만, 상기 구조물 시공 방법의 적용 분야는 이에만 한정되는 것은 아니며, 시멘트질 구조체를 이용하여 구축될 수 있는 다양한 분의 구조물에 대하여 적용될 수 있을 것이다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 시멘트질 구조체
11: 외곽부 11a: 격벽
111: 외곽부의 일부 115: 외곽부의 다른 일부
12: 중공부 13: 수평 인장 보강 망
14; 타이 바(Tie Bar) 15: 연직 관
151: 연직 관의 상부 153: 연직 관의 하부
155: 폐쇄 부재 159: 충진부
17: 벽면 인장 보강 망 19: 충진부
91: 연직 포스트

Claims

(a) 시멘트질 재료를 토출하는 3차원 프린팅을 이용하여 내측에 중공부를 갖는 외곽부를 적층 형성하는 단계; 및
(b) 상기 3차원 프린팅에 의해 상기 외곽부가 적층 형성된 다음, 상기 중공부에 시멘트질 재료를 3차원 프린팅을 이용하지 않고 주입하여 충진하는 단계를 포함하되,
상기 (b) 단계는 상기 외곽부가 경화된 다음에 수행되고,
상기 (a) 단계는,
(a1) 상기 외곽부의 일부가 적층되는 단계;
(a2) 적층된 상기 외곽부의 일부 내측의 중공부 상을 가로지르도록 상기 외곽부의 일부 상에 하나 이상의 타이 바를 배치하는 단계; 및
(a3) 상기 외곽부의 일부 및 상기 타이 바 상에 상기 외곽부의 다른 일부가 적층되는 단계를 포함하고,
상기 (a2) 단계 및 상기 (a3) 단계는 1회 이상 수행되며,
상기 하나 이상의 타이 바는 상기 (b) 단계에서 충진되는 시멘트질 재료가 경화되기 전에 상기 외곽부에 작용되는 측압에 대하여 저항하도록 배치되며,
상기 타이 바는 상기 외곽부의 일부 및 상기 중공부 상을 가로지르는 바(bar), 상기 외곽부의 외측 일면을 지지하도록 상기 바의 일단에 상기 바의 너비보다 크게 확장 형성되는 제1 지지판 및 상기 외곽부의 외측 타면을 지지하도록 상기 바의 타단에 상기 바의 너비보다 크게 확장 형성되는 제2 지지판을 포함하는 것인, 3차원 프린팅을 이용한 시멘트질 항만 구조물 제조 방법에 의해 제조되는 시멘트질 항만 구조물.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계에서, 상기 외곽부는 상기 중공부를 구획하는 하나 이상의 격벽을 포함하도록 3차원 프린팅되고,
상기 하나 이상의 격벽은 상기 (b) 단계에서 충진되는 시멘트질 재료가 경화되기 전에 상기 외곽부에 작용되는 측압에 대하여 저항하도록 배치되는 것인, 3차원 프린팅을 이용한 시멘트질 항만 구조물 제조 방법에 의해 제조되는 시멘트질 항만 구조물.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계와 상기 (b) 단계 사이에, 상기 중공부 내에 복수 개의 연직 관을 배치하는 단계를 더 포함하고,
상기 연직 관의 상부는 상기 외곽부의 상단보다 상향 돌출되고,
상기 연직 관의 하부는 상기 연직관의 상향 돌출된 상부가 삽입 가능한 형태로 구비되는 것인, 3차원 프린팅을 이용한 시멘트질 항만 구조물 제조 방법에 의해 제조되는 시멘트질 항만 구조물.
제3항에 있어서,
상기 연직 관의 하부에는, 상기 연직 관의 상부의 상향 돌출량에 대응하는 높이에 폐쇄 부재가 형성되고,
상기 폐쇄 부재 상의 상기 연직 관 내부에는 시멘트질 재료가 충진되는 것인, 3차원 프린팅을 이용한 시멘트질 항만 구조물 제조 방법에 의해 제조되는 시멘트질 항만 구조물.
제3항에 있어서,
상기 중공부 내에 복수 개의 연직 관을 배치하는 단계에서,
상기 연직 관은, 상기 시멘트질 항만 구조물이 복수 개 적층 배치되는 경우, 하측의 시멘트질 항만 구조물의 연직 관 상부와 상측의 시멘트질 항만 구조물의 연직 관 하부가 상호 맞물림 결합될 수 있는 위치에 배치되는 것인, 3차원 프린팅을 이용한 시멘트질 항만 구조물 제조 방법에 의해 제조되는 시멘트질 항만 구조물.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계는,
(a1) 상기 외곽부의 일부가 적층되는 단계;
(a2) 적층된 상기 외곽부의 일부 내측의 중공부가 덮어지도록 상기 외곽부의 일부 상에 수평 인장 보강 망을 배치하는 단계; 및
(a3) 상기 외곽부의 일부 및 상기 수평 인장 보강 망 상에 상기 외곽부의 다른 일부가 적층되는 단계를 포함하고,
상기 (a2) 단계 및 상기 (a3) 단계는 1회 이상 수행되며,
상기 수평 인장 보강 망은 상기 (b) 단계에서 충진되는 시멘트질 재료가 경화되기 전에 상기 외곽부에 작용되는 측압에 대하여 저항하도록 배치되는 것인, 3차원 프린팅을 이용한 시멘트질 항만 구조물 제조 방법에 의해 제조되는 시멘트질 항만 구조물.
제6항에 있어서,
상기 (a2) 단계는, 상기 수평 인장 보강 망이 상기 외곽부의 일부 및 상기 외곽부의 일부 내측의 중공부 상에 위치 고정되도록, 상기 외곽부 외측에 구비되는 상기 수평 인장 보강 망을 3점 이상 고정하고,
상기 (a) 단계는, 상기 (a3) 단계 이후에, 상기 외곽부 외측에 대한 상기 수평 인장 보강 망의 고정을 해제하는 단계를 더 포함하며,
상기 3점 이상의 고정은, 상기 외곽부 외측에 설치된 셋 이상의 연직 포스트에 대해 이루어지는 것인, 3차원 프린팅을 이용한 시멘트질 항만 구조물 제조 방법에 의해 제조되는 시멘트질 항만 구조물.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계와 상기 (b) 단계 사이에,
상기 외곽부의 내주면을 따라 벽면 인장 보강 망을 설치하는 단계를 더 포함하는, 3차원 프린팅을 이용한 시멘트질 항만 구조물 제조 방법에 의해 제조되는 시멘트질 항만 구조물.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계 이후에, 3차원 프린팅을 이용하여 상기 외곽부의 외면에 비정형 표면을 형성하는 비정형 형상부를 추가 형성하는 단계를 더 포함하는, 3차원 프린팅을 이용한 시멘트질 항만 구조물 제조 방법에 의해 제조되는 시멘트질 항만 구조물.
제1항에 따른 시멘트질 항만 구조물을 이용한 구조물 시공 방법으로서,
(a) 상기 시멘트질 항만 구조물을 하나 이상 준비하는 단계; 및
(b) 상기 시멘트질 항만 구조물 중 하나를 설정된 위치에 배치하는 단계를 포함하고,
상기 (b) 단계는 1회 이상 수행되는 것인, 시멘트질 항만 구조물을 이용한 구조물 시공 방법.