KR20180018912A - 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법 및 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공용 거푸집 - Google Patents

문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법 및 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공용 거푸집 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 표면에 문양(文樣)이 형성되는 콘크리트 구조물 시공 방법으로서, 상기 문양에 상응하는 음각패턴이 구비되는 판 상의 음각패턴체를 가요성(可撓性) 재료를 조형재료로 하여 3차원 프린터로 프린팅하는 단계와; 상기 콘크리트 구조물의 형상에 상응하여 거푸집을 설치하는 단계와; 상기 표면에 상응하는 상기 거푸집의 내면에 상기 음각패턴체에 부착하는 단계와; 상기 거푸집의 내부에 굳지 않은 콘크리트를 타설하고 양생하는 단계와; 상기 거푸집을 탈형하는 단계를 포함하는, 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법이 제공된다.

Description

문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법 및 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공용 거푸집{Method for constructing concrete structure having pattern and form for construction concrete structure having pattern}
본 발명은 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법 및 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공용 거푸집에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 콘크리트 구조물의 표면에 문양의 형태를 자유롭게 구현할 수 있을 뿐만 아니라 비정형 곡면을 갖는 콘크리트 구조물에도 문양을 용이하게 구현할 수 있는 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법 및 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공용 거푸집에 관한 것이다.
예로부터 건축 구조물을 구성하는 각종 지붕, 기둥 등의 겉면에 화려한 문양을 넣어 건물의 미관을 좋게 하였다.
최근에는 건설 재료의 변화로 콘크리트를 이용하여 구조물을 형성하는 경우가 많은데, 콘크리트 구조물의 외면에도 문양을 넣어 건축물의 미관을 좋게 하려는 시도가 이루어지고 있다.
콘크리트 구조물을 시공하기 위해서는 형성하고자 하는 콘크리트 구조물의 형상에 따라 거푸집을 가설하고 거푸집 내부에 굳지 않은 콘크리트 타설, 양생하여 콘크리트 구조물을 형성한다.
거푸집은 콘크리트 구조물을 일정한 형태나 크기로 만들기 위하여 굳지 않은 콘크리트를 부어 넣어, 원하는 강도에 도달할 때까지 양생 및 지지하는 가설 유닛이다. 기존의 거푸집은 특정 크기의 평면형태, 원형, 타원형으로 정형화되어 있으며, 이를 연결하여 원하는 부재를 형성할 수 있도록 하고 있다. 즉, 평면이 있는 경우는 평면을 포함하는 다각형의 거푸집을 이용하며, 곡면이 있는 경우에는 단일곡률, 이중곡률 등에 따라 거푸집을 이용하게 된다.
콘크리트 구조물의 표면에 문양을 형성하기 위해서 거푸집의 내면에 형성하고자 하는 문양에 상응하는 음각패턴을 형성하여야 한다.
그런데, 거푸집에 내면에 음각패턴을 형성하는 것이 용이하지 않거니와 문양의 형태를 자유롭게 구현하기가 어려운 문제가 있다.
특히, 비정형 곡면을 갖는 콘크리트 구조물을 형성하는 경우 거푸집의 곡면화 및 비정형성으로 인해 거푸집의 내면에 문양을 형성하기 위한 음각패턴의 형성이 매우 어려운 문제가 있다.
한국공개특허공보 제 10-2012-0099890호(2012.09.12공개)
본 발명은 콘크리트 구조물의 표면에 문양의 형태를 자유롭게 구현할 수 있을 뿐만 아니라 비정형 곡면을 갖는 콘크리트 구조물에도 문양을 용이하게 구현할 수 있는 콘크리트 구조물 시공 방법 및 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공용 거푸집을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 표면에 문양(文樣)이 형성되는 콘크리트 구조물 시공 방법으로서, 상기 문양에 상응하는 음각패턴이 구비되는 판 상의 음각패턴체를 가요성(可撓性) 재료를 조형재료로 하여 3차원 프린터로 프린팅하는 단계와; 상기 콘크리트 구조물의 형상에 상응하여 거푸집을 설치하는 단계와; 상기 표면에 상응하는 상기 거푸집의 내면에 상기 음각패턴체에 부착하는 단계와; 상기 거푸집의 내부에 굳지 않은 콘크리트를 타설하고 양생하는 단계와; 상기 거푸집을 탈형하는 단계를 포함하는, 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법이 제공된다.
상기 거푸집의 내면에 상기 음각패턴체에 부착하는 단계는, 상기 음각패턴체를 가요성 재질의 몰드용 매트의 일면에 부착하는 단계와; 상기 음각패턴체가 부착된 상기 몰드용 매트의 타면을 상기 거푸집의 내면에 부착하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 거푸집은 강재일 수 있고, 이 경우, 상기 몰드용 매트의 타면에는 고무자석판이 부착될 수 있으며, 상기 고무자석판에 의해 상기 몰드용 매트가 상기 거푸집에 부착될 수 있다.
상기 몰드용 매트는, 가요성의 폴리우레탄(polyurethane)을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.
상기 콘크리트 구조물의 표면은 곡면을 이룰 수 있으며, 상기 몰드용 매트는, 상기 콘크리트 구조물의 곡면에 상응하는 곡면을 갖도록 형성될 수 있다.
상기 몰드용 매트는, 상기 콘크리트 구조물의 곡면에 상응하는 곡면이 형성되도록 폴리우레탄을 발포하여 성형될 수 있다.
상기 콘크리트를 타설하고 양생하는 단계 이전에, 상기 거푸집에 부착되는 상기 음각패턴체의 음각패턴 또는 나머지 면에 콘크리트 양생 지연제를 도포하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 거푸집을 탈형하는 단계 이후에, 양생이 지연된 상기 콘크리트를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 문양은 양각의 복수의 망점(halftone dot)으로 구현되는 하프톤 이미지(halftone image)일 수 있다.
상기 3차원 프린터로 프린팅하는 단계는, 형성하고자 하는 상기 문양의 이미지를 이미지 프로세싱을 거쳐 하프톤 이미지(halftone image)로 변환하는 단계와; 상기 하프톤 이미지의 각 망점의 점 좌표를 설정하는 단계와; 상기 각 망점에 원형의 크기를 부여하여 원형 점을 구성하는 단계와; 상기 원형 점의 좌표, 원형의 크기를 이용하여 원형홈의 3차원 모델을 구성하는 단계와; 상기 3차원 모델에 따라 상기 음각패턴체를 프린팅하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 하프톤 이미지로 변환하는 단계는, 상기 문양의 이미지를 래스터 그래픽(raster graphic) 이미지로 변환하는 단계와; 상기 래스터 그래픽 이미지로부터 각 망점의 상대휘도값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 원형 점을 구성하는 단계는, 상기 각 망점의 상대휘도값으로부터 원형의 크기를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 망점에 상응하여 상기 음각패턴체의 상기 음각패턴은 원형홈으로 형성될 수 있으며, 상기 원형홈 또는 나머지 면에는 콘크리트 양생 지연제가 도포될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 표면에 문양(文樣)이 형성되는 콘크리트 구조물 시공용 거푸집으로서, 거푸집 본체와; 상기 문양에 상응하는 음각패턴이 구비되도록 가요성 재료를 조형재료로 하여 3차원 프린터로 프린팅되며, 상기 거푸집 본체의 내면에 부착되는 판 상의 음각패턴체를 포함하는, 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공용 거푸집이 제공된다.
상기 거푸집 본체는 강재일 수 있으며, 이 경우, 상기 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공용 거푸집은, 상기 음각패턴체가 일면에 부착되는 가요성 재질의 몰드용 매트와; 상기 몰드용 패트의 타면에 부착되며, 상기 거푸집에 부착되는 고무자석판을 더 포함할 수 있다.
상기 몰드용 매트는, 가요성의 폴리우레탄을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.
상기 콘크리트 구조물의 표면은 곡면을 이루며, 이 경우, 상기 몰드용 매트는 상기 콘크리트 구조물의 상기 곡면에 상응하는 곡면을 갖도록 형성될 수 있다.
상기 몰드용 매트는, 상기 콘크리트 구조물의 곡면에 상응하는 곡면이 형성되도록 폴리우레탄을 발포하여 성형될 수 있다.
상기 문양은 양각의 복수의 망점(halftone dot)으로 구현되는 하프톤 이미지(halftone image)일 수 있다.
상기 망점에 상응하여 상기 음각패턴체의 상기 음각패턴은 원형홈으로 형성될 수 있다.
상기 원형홈 또는 나머지 면에는 콘크리트 양생 지연제가 도포될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 콘크리트 구조물의 표면에 문양의 형태를 자유롭게 구현할 수 있을 뿐만 아니라 비정형 곡면을 갖는 콘크리트 구조물에도 문양을 용이하게 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법에 따라 시공된 콘크리트 구조물의 일부를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법의 순서도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 음각패턴체의 평면도.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법의 흐름도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 음각패턴체의 변형예.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법의 변형예를 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법의 하프톤 이미지를 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법의 음각패턴체를 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공용 거푸집을 도시한 도면.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법 및 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공용 거푸집의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법에 따라 시공된 콘크리트 구조물의 일부를 도시한 도면이다. 그리고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법의 순서도이다. 그리고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 음각패턴체의 평면도이다. 그리고, 도 4 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법의 흐름도이다. 그리고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 음각패턴체의 변형예이다.
도 1 내지 도 8에는, 콘크리트 구조물(12), 곡면(14), 문양(16), 음각패턴체(18), 음각패턴(20), 몰드용 매트(22), 고무자석(24), 단턱부(26), 거푸집(28), 굳지 않은 콘크리트(30), 콘크리트 양생 지연제(32)가 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 문양(16)을 갖는 콘크리트 구조물(12) 시공 방법은, 표면에 문양(16)(文樣)이 형성되는 콘크리트 구조물(12) 시공 방법으로서, 문양(16)에 상응하는 음각패턴(20)이 구비되는 판 상의 음각패턴체(18)를 가요성(可撓性) 재료를 조형재료로 하여 3차원 프린터로 프린팅하는 단계와; 콘크리트 구조물(12)의 형상에 상응하여 거푸집(28)을 설치하는 단계와; 표면에 상응하는 거푸집(28)의 내면에 음각패턴체(18)에 부착하는 단계와; 거푸집(28)의 내부에 굳지 않은 콘크리트(30)를 타설하고 양생하는 단계와; 거푸집(28)을 탈형하는 단계를 포함한다.
도 1에는 본 실시예에 따른 문양(16)을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법에 따라 시공된 콘크리트 구조물(12)의 일부가 도시되어 있다. 본 콘크리트 구조물(12)은 곡면(14) 형상으로 형성되고 곡면(14)의 외주에는 양각으로 형성되는 사각형의 격자 문양(16)이 형성되어 있다.
문양(16)은 미적 감각을 불러일으키기 위해 점이나 선, 색채를 도형과 같이 형상화한 것을 의미하는데, 콘크리트 구조물(12)의 표면에 일정 두께로 형성된다. 문양(16)은 거푸집(28)에 의해 형성되는 콘크리트 구조물(12)의 형상과는 다른 것으로 콘크리트 구조물(12)의 표면에 형성되는 것을 의미한다.
이하에서는 도 3 내지 도 7을 참고하여, 본 실시예에 따른 문양(16)을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법을 설명한다.
먼저, 문양(16)에 상응하는 음각패턴(20)이 구비되는 판 상의 음각패턴체(18)를 가요성 재료를 조형재료로 하여 3차원 프린터로 프린팅한다(S100). 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 콘크리트 구조물(12)의 표면에 형성되는 문양(16)은 콘크리트(30) 표면에서 양각으로 돌출되므로 양각의 문양(16)을 형성하기 위해서는 이에 상응하여 거푸집(28)의 내면에 음각으로 패턴이 형성되어야 한다.
최근 3차원 프린터를 이용하여 입체물을 조형하는 기술이 발전하고 있는데, 본 실시예에서는 음각패턴(20)이 형성되는 음각패턴체(18)를 3차원 프린터를 이용하여 형성하게 된다. 3차원 프린터를 이용하여 음각패턴체(18)를 형성하기 때문에 정교한 음각패턴(20)의 형성이 가능하고 이에 따라 콘크리트 구조물(12)의 표면에 정교한 문양(16)을 형성할 수 있다. 그리고, 3차원 프린터로 음각패턴체(18)를 프린팅함으로써 문양(16)의 형태를 자유롭게 구현할 수 있는 장점이 있다.
음각패턴체(18)는 가요성 재료를 이용하여 형성되는데 고무, 실리콘 등의 가요성 재료를 3차원 프린터의 조형재료로 하여 음각패턴체(18)를 형성하게 된다. 음각패턴체(18)가 가요성을 갖기 때문에 거푸집(28)의 내면의 여러 가지 형상에 대응하여 부착될 수 있다.
음각패턴체(18)는 형성하고자 하는 문양(16)에 상응하여 거푸집(28)의 내면에 부착되기 때문에 판 상의 가요성 재료로 이루어진다. 판 상의 음각패턴체(18)가 거푸집(28)의 내면에 부착되어 문양(16) 형성을 위한 몰드를 구성하게 된다.
그리고, 콘크리트 구조물(12)의 형상에 상응하여 거푸집(28)을 설치한다(S200). 형성하고자 하는 콘크리트 구조물(12)의 형상에 따라 거푸집(28)을 가설하게 된다. 도 1을 참고하면, 콘크리트 구조물(12)이 곡면(14)을 구비하고 있기 때문에 이에 상응하여 거푸집(28)도 곡면(14)을 형성할 수 있도록 가설된다.
거푸집(28)은 특정 크기의 평면 형태, 원형, 타원형으로 정형화될 수 있는데, 정형화된 단위 거푸집 유닛을 조립하여 하나의 거푸집(28)을 형성할 수 있다. 비정형화된 곡면(14)을 갖는 콘크리트 구조물(12)을 시공하는 경우에는 그에 맞게 별도로 거푸집을 제작하여 가설될 수 있다.
그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 표면에 상응하는 거푸집(28)의 내면에 음각패턴체(18)에 부착한다(S300). 콘크리트 구조물(12)의 표면 전체에 문양(16)을 형성하는 경우에는 거푸집(28)의 내면 전체에 음각패턴체(18)가 부착되어야 하나, 표면의 일부에 문양(16)을 형성하는 경우에는 그에 대응되는 거푸집(28)의 내면에 음각패턴체(18)를 부착한다.
음각패턴체(18)의 단부에는 서로 교차 적층될 수 있는 단턱부(26)을 마련하여 다수의 음각패턴체(18)를 거푸집(28) 내면에 부착할 때 서로 인접한 음각패턴체(18)의 단턱부(26)가 맞물리도록 하여 콘크리트(30) 양생 후 이음선의 발생을 최소화할 수 있다.
콘크리트 구조물(12) 형성을 위한 거푸집(28)은, 시스템화된 단위 거푸집 유닛을 서로 조립하여 가설될 수 있는데, 이 경우 미리 단위 거푸집 단위 유닛에 음각패턴체(18)를 부착하고 음각패턴체(18)가 부착된 단위 거푸집 유닛을 조립하여 거푸집(28)을 가설하는 것도 가능하다.
음각패턴체(18)를 거푸집(28)에 부착하기 위해 별도의 몰드용 매트(22)가 이용될 수 있다. 몰드용 매트(22)는 음각패턴체(18)와 마찬가지로 가요성의 재질로 이루어져 다양한 형상의 거푸집(28)의 내면에 대응하여 부착될 수 있다.
조형재료의 비용을 절감하기 위해 최소한의 조형재료로 음각패턴체(18)가 프린팅될 수 있는데, 이 경우 음각패턴체(18)의 핸들링과 부착을 용이하게 하기 위해 몰드용 매트(22)를 이용하여 거푸집(28)의 내면에 음각패턴체(18)를 부착하게 된다.
본 실시예에서는 음각패턴체(18)의 부착을 용이하게 하기 위해 몰드용 매트(22)의 타면에 가요성의 고무자석(24)이 부착된 형태를 제시한다. 거푸집(28)은 통상 강재로 이루어지는데 고무자석(24)을 사용함으로써 거푸집(28)에 대한 음각패턴체(18)의 탈착을 용이하게 할 수 있다.
한편, 몰드용 매트(22)의 타면에 이형지가 부착된 접착제가 부착될 수 있다. 음각패턴체(18)가 부착된 몰드용 매트(22)를 거푸집(28)의 내면에 부착하기 위하여 접착제에서 이형지를 제거하여 몰드용 매트(22)를 거푸집(28)의 내면에 부착하는 것도 가능하다.
몰드용 매트(22)는 가요성의 폴리우레탄(polyurethane)을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다. 폴리우레탄은 재질의 특성 상 가요성을 갖고 있고 폴리우레탄 고무나 폴리우레탄 폼 형태로 제조될 수 있다.
콘크리트 구조물(12)이 비정형 곡면(14)으로 이루어지는 경우 거푸집(28) 자체를 비정형 곡면(14)을 형성하도록 설치하기 어렵기 때문에, 거푸집(28)을 콘크리트 구조물(12)의 형상에 상응하여 대강의 형상으로 구축하고, 콘크리트 구조물(12)의 비정형 곡면에 상응하는 곡면이 형성되도록 폴리우레탄의 발포하여 성형하여 몰드용 매트(22)를 제작하여 이를 거푸집(28)의 내면에 부착하여 거푸집(28)을 구축할 수 있다.
그리고, 몰드용 매트(22)를 사용하는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 음각패턴(20)이 관통하도록 음각패턴체(18)를 프린팅하고, 이를 몰드용 매트(22)에 부착하여 조형재료의 사용을 최소화할 수 있다.
도 8에는 본 실시예 따른 음각패턴체(18)의 변형예가 도시되어 있다. 본 변형예는 상기 일 실시예와 달리, 음각패턴(18)을 관통시키지 않고 저면이 폐합되도록 판 형태로 음각패턴체(18)를 형성한 것이다. 이 경우, 별도의 몰드용 매트(22)를 사용하지 않고 음각패턴체(18)에 고무자석(24)을 부착하여 음각패턴체(18)를 거푸집(28)의 내면에 부착할 수 있다.
그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 거푸집(28)의 내부에 굳지 않은 콘크리트(30)를 타설하고 양생한다(S400). 문양(16) 형성을 위한 음각패턴체(18)가 거푸집(28)의 내면에 부착되어 거푸집(28)이 가설되면, 거푸집(28)에 내부에 굳지 않은 콘크리트(30)를 타설하고 양생한다. 음각패턴체(18)의 음각패턴(20)에 굳지 않은 콘크리트(30)가 구석구석 도달될 수 있도록 콘크리트(30)에 진동을 가하면서 콘크리트(30)를 타설한다.
콘크리트(30)의 타설 이후에는 제 강도가 발휘될 수 있도록 양생 관리를 철저히 하도록 한다. 콘크리트 구조물(12)의 표면에 형성되는 문양(16)이 양각으로 돌출되어 형성되기 때문에 작은 충격에도 파손이 되기 쉬우므로 설계 시 제 강도가 발휘될 수 있도록 양생 관리를 철저히 하는 것이 좋다.
그리고, 거푸집(28)을 탈형한다(S500). 콘크리트(30) 타설 후 일정 기간이 지나면 거푸집(28)을 탈형할 수 있는 강도에 도달하는데 콘크리트(30)가 탈형강도에 도달하면 거푸집(28)을 탈형한다. 거푸집(28) 탈형 시 콘크리트 구조물(12)에 문양(16)이 나타날 수 있도록 거푸집(28)의 내면에 부착되어 있던 음각패턴체(18)를 함께 제거하도록 한다.
도 9은 본 실시예에 따른 문양(16)을 갖는 콘크리트 구조물(12) 시공 방법의 변형예를 설명하기 위한 도면이다. 도 9에는, 음각패턴체(18), 음각패턴(20), 몰드용 매트(22), 고무자석(24), 단턱부(26), 거푸집(28), 콘크리트 양생 지연제(32)가 도시되어 있다.
굳지 않은 콘크리트(30)를 타설하기 이전에, 거푸집(28)에 부착되어 있는 음각패턴체(18)의 음각패턴(20)이나 음각패턴(20)을 제외한 나머지 면에 콘크리트 양생 지연제(32)를 도포할 수 있다. 콘크리트 양생 지연제(32)는 콘크리트(30)의 수화반응을 지연시켜 콘크리트(30)의 응결을 지연시키는 혼화제이다.
굳지 않은 콘크리트(30)를 타설하여 형성되는 콘크리트 구조물(12)의 표면은 거의 하나의 콘크리트(30) 색상으로 구현되게 되는데, 콘크리트(30) 표면의 일부의 양생을 지연하여 나머지 부분과 미묘한 색상 차이가 나도록 할 수 있다.
즉, 음각패턴체(18)의 음각패턴(20)의 내부나 음각패턴(20) 이외의 나머지 면에만 콘크리트 양생 지연제(32)를 도포하여 콘크리트(30)를 타설하고 양생하면 해당 부위에 콘크리트(30)의 양생이 지연된다. 이 상태에서 거푸집(28)을 탈형한 후 콘크리트 구조물(12)의 표면에 고압으로 살수하면 양생이 지연된 콘크리트(30)가 제거되면서 골재 등이 노출되면서 양생이 지연된 부분이 색상이 달리 나타나게 된다. 이와 같은 방법으로 콘크리트 구조물(12)의 표면에 형성된 문양(16)의 색상을 달리 구현할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 문양(16)을 갖는 콘크리트 구조물(12) 시공 방법의 하프톤 이미지(34)를 도시한 도면이고, 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 문양(16)을 갖는 콘크리트 구조물(12) 시공 방법의 음각패턴체(18)를 도시한 도면이다.
도 10 및 도 11에는, 음각패턴체(18), 음각패턴(20), 하프톤 이미지(34), 망점(36), 원형홈(38)이 도시되어 있다.
본 실시예는 콘크리트 구조물(12)의 표면에 문양(16)을 형성함에 있어 원형 돌기로 문양(16)을 형성하되 원형 돌기의 크기, 높이, 밀도 등을 달리 하여 콘크리트 구조물(12)의 표면에 하프톤 이미지(34)의 문양(16)을 구현하는 것이다.
이하에서는 본 실시예에 따른 음각패턴체(18)를 제작하는 방법을 위주로 설명하기로 하며 나머지 구성요소는 상술한 바와 같으므로 그 설명을 생략한다.
하프톤 이미지(34)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 망점(36)(halftone dot)의 크기와 간격, 농도를 이용하여 영상을 표현하는 기법으로, 도 10에는 여성의 얼굴을 하프톤 이미지(34)로 표현되어 있다.
상기 도 10에 도시된 하프톤 이미지(34)의 망점(36) 각각에 대응하여 콘크리트 구조물(12)의 표면에 원형 돌기를 형성하여 하프톤 이미지(34)의 문양(16)을 형성하는 것이다.
콘크리트 구조물(12)에서는 이러한 망점(36)은 양각으로 돌출되는 부분이므로 이에 상응하여 거푸집(28)의 내면에 부착되는 음각패턴체(18)에는 원형홈(38)의 음각패턴(20)이 형성되게 된다. 즉, 상기 하프톤 이미지(34)에 각 망점(36)에 대응하여 원형홈(38)이 음각패턴(20)에 형성되도록 3차원 프린터를 이용하여 음각패턴체(18)를 제작하게 된다.
3차원 프린터로 음각패턴체(18)를 형성하는 과정을 살펴 보면, 먼저, 형성하고자 하는 문양(16)의 이미지를 이미지 프로세싱을 거쳐 하프톤 이미지(34)로 변환한다. 형성하고자 하는 문양의 이미지를 래스터 그래픽(raster graphic) 이미지로 변환하고, 이를 다시 흑백 이미지로 변환하여 하프톤 이미지(34)를 형성하게 된다. 래스터 그래픽 이미지는 격자 상의 점으로 표현되는 이미지인데, 각 점은 R-G-B 값(Red-Green-Blue)을 갖게 된다. 이때, 래스터 이미지의 R-G-B 값으로부터 각 점의 상대휘도값을 산출할 수 있다. 그리고, 이러한 래스터 그래픽 이미지를 다시 흑백이미지로 변환하여 하프톤 이미지(34)를 생성한다.
다음에, 하프톤 이미지(34)의 각 망점의 점 좌표를 설정한다. 하프톤 이미지(34)는 도 10에 도시된 바와 같이 망점의 집합으로 형성되는 이미지로서, 각 망점에 대하여 점 좌표를 설정할 수 있다.
다음에, 각 망점에 원형의 크기를 부여하여 원형 점을 구성한다. 각 망점은 서로 다른 크기를 갖는 원형의 점으로서, 각 망점의 좌표가 설정된 이후에는 각 망점에 크기를 설정하여 원형 점을 구성하게 된다. 망점의 크기 즉, 원형의 크기는 위에서 산출된 각 점의 상대휘도값에 변환계수를 곱하여 설정될 수 있다. 변환계수의 값에 따라 각 망점의 원형의 크기가 상대적으로 변환된다. 원형의 크기는 반지름값 또는 지름값으로 설정할 수 있다.
다음에, 원형 점의 좌표, 원형의 크기를 이용하여 원형홈의 3차원 모델을 구성한다. 원형홈이 반구 형태인 경우 원형 점의 크기로부터 반구의 반지름이 결정될 수 있다.
다음에, 3차원 모델이 구성되면 3차원 모델의 데이터를 이용하여 3차원 프린터로 음각패턴체(18)를 프린팅한다.
도 11은 상기의 하프톤 이미지(34)를 구현하기 위해 3차원 프린터에서 프린팅된 음각패턴체(18)를 도시하고 있다. 본 실시예에서는 반원 형태로 원형홈(38)을 구성하였으나, 원주(圓柱) 형태로 원형홈을 구성하는 것도 가능하다.
상술한 바와 같이, 양각의 망점(36)으로 형성된 하프톤 이미지(34)와 콘크리트(30) 표면 바탕과의 색상을 달리하기 위해 음각패턴체(18)의 원형홈(38)이나 원형홈(38)의 나머지 면에 콘크리트 양생 지연제(32)를 도포하여 콘크리트(30)의 양생을 지연시킴으로써 색상을 달리 구현하는 것도 가능하다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 문양(16)을 갖는 콘크리트 구조물 시공용 거푸집(28)을 도시한 도면이다.
도 12에는, 음각패턴체(18), 음각패턴(20), 몰드용 매트(22), 고무자석(24), 단턱부(26), 거푸집 본체(29)가 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 문양(16)을 갖는 콘크리트 구조물 시공용 거푸집(28)은, 표면에 문양(16)(文樣)이 형성되는 콘크리트 구조물 시공용 거푸집(28)으로서, 거푸집 본체(29)와; 문양(16)에 상응하는 음각패턴(20)이 구비되도록 가요성 재료를 조형재료로 하여 3차원 프린터로 프린팅되며, 상기 거푸집 본체(29)의 내면에 부착되는 판 상의 음각패턴체(18)를 포함한다.
거푸집 본체(29)는, 정형화된 단위 거푸집 유닛을 조립하여 하나의 거푸집 본체(29)가 형성될 수 있다. 비정형화된 단면을 갖는 콘크리트 구조물(12)을 시공하는 경우에는 그에 맞게 별도로 거푸집 본체(29)를 제작하여 가설될 수 있다.
음각패턴체(18)는, 문양(16)에 상응하는 음각패턴(20)이 구비되도록 가요성 재료를 조형재료로 하여 3차원 프린터로 프린팅되며, 거푸집 본체(29)의 내면에 부착된다. 판 상의 음각패턴체(18)가 거푸집(28)의 내면에 부착되어 문양(16) 형성을 위한 몰드를 구성하게 된다.
3차원 프린터를 이용하여 음각패턴체(18)를 형성하기 때문에 정교한 음각패턴(20)의 형성이 가능하고 이에 따라 콘크리트 구조물(12)의 표면에 정교한 문양(16)을 형성할 수 있다.
음각패턴체(18)는 가요성 재료를 이용하여 형성되는데, 음각패턴체(18)가 가요성을 갖기 때문에 거푸집 본체(29)의 내면의 여러 가지 형상에 대응하여 부착될 수 있다.
거푸집 본체(29)는 강재로 이루어질 수 있는데, 음각패턴체(18)를 거푸집 본체(29)에 부착하기 위해 고무자석(24)이 부착되는 몰드용 매트(22)가 이용될 수 있다. 몰드용 매트(22)는 음각패턴체(18)와 마찬가지로 가요성의 재질로 이루어져 다양한 형상의 거푸집 본체(29)의 내면에 대응하여 부착될 수 있다. 음각패턴체(18)는 몰드용 매트(22)의 일면에 부착되고 몰드용 매트(22)의 타면에는 고무자석(24)이 부착되어 있어, 고무자석(24)을 이용하여 강재의 거푸집 본체(29)의 내면에 음각패턴체(18)를 용이하게 탈부착할 수 있다.
몰드용 매트(22)는 가요성의 폴리우레탄(polyurethane)을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.
콘크리트 구조물(12)이 비정형 곡면(14)으로 이루어지는 경우 거푸집 본체(29) 자체를 비정형 곡면(14)을 형성하도록 설치하기 어렵기 때문에 거푸집 본체(29)을 콘크리트 구조물(12)의 형상에 상응하여 대강의 형상으로 구축한 후에, 몰드용 매트(22)를 콘크리트 구조물(12)의 비정형 곡면(14)에 상응하는 곡면(14)이 형성되도록 폴리우레탄의 발포하여 성형하고 이를 거푸집 본체(29)의 내면에 부착하여 거푸집을 구축할 수 있다.
콘크리트 구조물(12)의 표면에 문양(16)을 형성함에 있어 원형 돌기의 크기, 높이, 밀도 등을 달리 하여 콘크리트 구조물(12)의 표면에 하프톤 이미지(34)의 문양(16)을 구현할 수 있다. 즉, 콘크리트 구조물(12)의 표면에 형성되는 문양(16)은 양각의 복수의 망점(36)(halftone dot)으로 구현되는 하프톤 이미지(34)(halftone image)일 수 있다.
콘크리트 구조물(12)의 표면에 하프톤 이미지(34)를 구현하기 위해, 하프톤 이미지(34)의 망점(36)에 상응하는 원형홈(38)을 음각패턴(20)으로 하여 음각패턴체(18)를 제작하고, 이를 거푸집 본체(29)의 내면에 부착하여 하프톤 이미지 문양 형성을 위한 몰드를 구성한다.
한편, 음각패턴체(18)의 원형홈(38) 또는 나머지 면에는 콘크리트 양생 지연제(32)가 도포될 수 있다. 콘크리트(30) 표면의 일부의 양생을 지연하여 나머지 부분과 미묘한 색상 차이가 나도록 하는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
12: 콘크리트 구조물 14: 곡면
16: 문양 18: 음각패턴체
20: 음각패턴 22: 몰드용 매트
24: 고무자석 26: 단턱부
28: 거푸집 30: 굳지 않은 콘크리트
32: 콘크리트 양생 지연제 34: 하프톤 이미지
36: 망점 38: 원형홈

Claims (20)

  1. 표면에 문양(文樣)이 형성되는 콘크리트 구조물 시공 방법으로서,
    상기 문양에 상응하는 음각패턴이 구비되는 판 상의 음각패턴체를 가요성(可撓性) 재료를 조형재료로 하여 3차원 프린터로 프린팅하는 단계와;
    상기 콘크리트 구조물의 형상에 상응하여 거푸집을 설치하는 단계와;
    상기 표면에 상응하는 상기 거푸집의 내면에 상기 음각패턴체에 부착하는 단계와;
    상기 거푸집의 내부에 굳지 않은 콘크리트를 타설하고 양생하는 단계와;
    상기 거푸집을 탈형하는 단계를 포함하는, 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 거푸집의 내면에 상기 음각패턴체에 부착하는 단계는,
    상기 음각패턴체를 가요성 재질의 몰드용 매트의 일면에 부착하는 단계와;
    상기 음각패턴체가 부착된 상기 몰드용 매트의 타면을 상기 거푸집의 내면에 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 거푸집은 강재이고,
    상기 몰드용 매트의 타면에는 고무자석판이 부착되며,
    상기 고무자석판에 의해 상기 몰드용 매트가 상기 거푸집에 부착되는 것을 특징으로 하는, 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 몰드용 매트는, 가요성의 폴리우레탄(polyurethane)을 포함하는 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는, 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 콘크리트 구조물의 표면은 곡면을 이루며,
    상기 몰드용 매트는,
    상기 콘크리트 구조물의 곡면에 상응하는 곡면을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 몰드용 매트는, 상기 콘크리트 구조물의 곡면에 상응하는 곡면이 형성되도록 폴리우레탄을 발포하여 성형되는 것을 특징으로 하는, 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 콘크리트를 타설하고 양생하는 단계 이전에,
    상기 거푸집에 부착되는 상기 음각패턴체의 음각패턴 또는 나머지 면에 콘크리트 양생 지연제를 도포하는 단계를 더 포함하고,
    상기 거푸집을 탈형하는 단계 이후에,
    양생이 지연된 상기 콘크리트를 제거하는 단계를 더 포함하는, 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 문양은 양각의 복수의 망점(halftone dot)으로 구현되는 하프톤 이미지(halftone image)인 것을 특징으로 하는, 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 3차원 프린터로 프린팅하는 단계는,
    형성하고자 하는 상기 문양의 이미지를 이미지 프로세싱을 거쳐 하프톤 이미지(halftone image)로 변환하는 단계와;
    상기 하프톤 이미지의 각 망점의 점 좌표를 설정하는 단계와;
    상기 각 망점에 원형의 크기를 부여하여 원형 점을 구성하는 단계와;
    상기 원형 점의 좌표, 원형의 크기를 이용하여 원형홈의 3차원 모델을 구성하는 단계와;
    상기 3차원 모델에 따라 상기 음각패턴체를 프린팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 하프톤 이미지로 변환하는 단계는,
    상기 문양의 이미지를 래스터 그래픽(raster graphic) 이미지로 변환하는 단계와;
    상기 래스터 그래픽 이미지로부터 각 망점의 상대휘도값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 원형 점을 구성하는 단계는,
    상기 각 망점의 상대휘도값으로부터 원형의 크기를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 망점에 상응하여 상기 음각패턴체의 상기 음각패턴은 원형홈으로 형성되며,
    상기 원형홈 또는 나머지 면에는 콘크리트 양생 지연제가 도포되는 것을 특징으로 하는, 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공 방법.
  13. 표면에 문양(文樣)이 형성되는 콘크리트 구조물 시공용 거푸집으로서,
    거푸집 본체와;
    상기 문양에 상응하는 음각패턴이 구비되도록 가요성 재료를 조형재료로 하여 3차원 프린터로 프린팅되며, 상기 거푸집 본체의 내면에 부착되는 판 상의 음각패턴체를 포함하는, 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공용 거푸집.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 거푸집 본체는 강재이며,
    상기 음각패턴체가 일면에 부착되는 가요성 재질의 몰드용 매트와;
    상기 몰드용 패트의 타면에 부착되며, 상기 거푸집에 부착되는 고무자석판을 더 포함하는, 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공용 거푸집.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 몰드용 매트는,
    가요성의 폴리우레탄을 포함하는 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공용 거푸집.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 콘크리트 구조물의 표면은 곡면을 이루며,
    상기 몰드용 매트는 상기 콘크리트 구조물의 상기 곡면에 상응하는 곡면을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공용 거푸집.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 몰드용 매트는, 상기 콘크리트 구조물의 곡면에 상응하는 곡면이 형성되도록 폴리우레탄의 발포하여 성형되는 것을 특징으로 하는, 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공용 거푸집.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 문양은 양각의 복수의 망점(halftone dot)으로 구현되는 하프톤 이미지(halftone image)인 것을 특징으로 하는, 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공용 거푸집.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 망점에 상응하여 상기 음각패턴체의 상기 음각패턴은 원형홈으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공용 거푸집.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 원형홈 또는 나머지 면에는 콘크리트 양생 지연제가 도포되는 것을 특징으로 하는, 문양을 갖는 콘크리트 구조물 시공용 거푸집.

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