화성인 모집합니다! : 미래의 건축, 3D 프린트

 

“화성인 모집합니다!” 2024년 최근 미국에서 화성인 선별을 위해 모의 화성에서 1년 동안 거주할 화성인을 모집하였습니다.

 

이들은 지구와 가장 가까운 행성 중 하나인 ‘화성’으로 이동하여 사람이 화성에 거주하기에 적합한지를 살펴보기 위해 모집 되었습니다.

 

 

나사의 화성 거주 프로젝트인 ‘차피’는 듄 알파라는 모의 화성 거주지에서 1년 동안 4명이 거주하게 됩니다. 듄 알파는 향후 화성 표면에 계획될 거주환경과 비슷하게 형성되었으며 참가자들은 이곳에서 거주하며 농작물 재배 및 연구활동을 하게 됩니다.

 

 

듄 알파는 우리 생활에서 사용되는 공간과 유사한 모습을 하고 있는데요. 기존과 다른 점이 있다면 우리가 흔히 보는 건축물의 벽은 평평하지만 이곳에서 보인 벽은 울퉁불퉁한 모습을 하고 있습니다.

 

 

내부 벽의 모습은 레이어를 쌓는 형식의 3d프린터를 사용해 보신 경험이 있으시다면 적층방식의 3d프린터 출력물의 모습을 하고 있습니다. 맞습니다, 이 공간은 큰 적층방식의 3d프린터로 구성된 공간입니다. 그렇다면 왜 화성의 거주공간을 3d 프린팅으로 건축물을 만들려고 할까요?

 

화성에 3D 프린터로 집을 지으려는 이유?

 

그 이유는 아주 간단합니다. 우리가 현재 사는 공간은 대부분 콘크리트(골재), 철과 더불어 이전에는 석재. 나무 등 지구에서 구할 수 있는 재료로 건축물을 지어왔습니다. 하지만 우리가 우주로 나아갈 때 무인, 유인 탐사를 하기 위해서는 로켓을 쏘아 올립니다. 이때 한 번의 탐사를 위한 자원이 소비량이 기하학 적으로 늘어나 비용 절감을 위해 내부에 해당되는 장비들도 경량화하고 generative 디자인을 추구합니다.

 

 

2020년 기준 로켓의 무게가 1kg 늘어날수록 2000만 원 정도 금액이 증가합니다. 로켓에 한 면의 길이가 10cm인 손바닥만 한 정육면체 콘크리트를 가져간다면 4600만 원, 길가에서 흔히 볼 수 있는 레미콘 한차 분량의 콘크리트를 우주에 가져간다면 2760억 정도 소비하게 됩니다. 그렇기 때문에 우리는 우주에 존재하는 자원을 사용해서 건축물을 짓기 위해 3d 프린팅의 방식으로 공간을 구성하려고 합니다.

 

 

3D 프린팅의 현시점

현대 건축에서 3d 프린팅의 계획과 실행은 현재까지 많이 시도되어 왔습니다. 경제성, 내구성, 안정성 등 실용화를 위해 많은 시도와 개발이 이루어지고 있는 시점, 전 세계에는 어떤 사례들이 있는지 살펴보겠습니다.

 

1. 뉴디원(한국)- 단독주택

 

 

첫 번째 사례로는 한국 뉴디원의 가정용 주택입니다. 1층의 구조는 콘크리트를 적층하여 기둥과 벽을 만들었으며 상부 2층은 패널로 마무리하였습니다. 33m2 규모의 2층짜리 단독주택을 20일 만에 출력하였으며 차량 충돌 실험을 통해 안정성을 증명하였습니다.

 

2. echale with icon (멕시코)- 나카주카

 

 

멕시코 사회주택 생산회사 echale와 건설 기술 회사인 icon이 협력하여 빈곤에 처한 지역의 주택을 제공하였습니다. 200채 이상의 주택이 건설되었으며 나카주카는 지진에 취약한 지역 이여서 진도 7.4의 지진을 버틸 수 있게 지어졌으며 하나의 주거 유닛은 3명의 작업자가 24시간 이내에 완성될 수 있게 계획하였습니다.

 

3.WASP+ mario cusinella (이탈리아 불로냐)- tecla house

 

 

마리오 쿠시넬라의 건축가가 3d 프린팅 업체 wasp와 합작한 작품입니다. 위의 사례들과 다르게 특이한 점은 지역 인근 강바닥에서 가져온 점토를 사용하여 건설하였습니다. 350층의 레이어로 형성되어 있으며 추후 재활용 가능성이 용이한 건축자재이며 물결 모양의 곡선 레이어로 구조적으로 안전하며 기후에 적응할 수 있는 건축물입니다.

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이 외에도 기존에 중력에 의해 레이어로만 형성되던 3D 프린팅과 정교한 용접장치를 융합하여 청동, 구리, 알루미늄, 스틸 등의 다양한 재료를 곡선의 골격 선으로 형성할 수 있게 되었습니다.

 

 

그 사례로 네덜란드 3D프린팅 스타트업인 MX3D는 암스테르담 운하 위에 3D 프린팅 금속다리를 제작하여 완성하였습니다.

 

 

3D 프린팅의 미래

3D 프린팅의 장점은 공정의 기간을 효과적으로 줄이고 거푸집 사용, 공사 인력 절감으로 위험성 감소, 건설폐기물 최소화, 지역 재료 사용 등의 많은 장점을 가지고 있습니다. 이러한 사례들과 연구를 통해 우리는 수많은 환경에서 최적화될 수 있는 공간 구성을 계획하려고 합니다. 현재까지 3D 프린팅으로 계획된 공간은 무엇이 있을까요?

 

 

1. 화성

 

화성의 토지는 현무암과 산화철로 이루어져 있으며 Ai spacefactory에서 계획한 marsha 프로젝트는 기다란 원통형식을 하고 있습니다. 구조적으로 불특정한 지반상태를 고려하여 지반에 닫는 면적을 최소화하고 중력이 지구의 62%에 해당되므로 고층으로 쌓아도 비교적으로 안전한 구조를 가지고 있습니다. 지구의 구조물은 중력, 바람을 고려하는 것에 비해 화성은 내부의 대기압, 열 스트레스를 고려해야 되기 때문에 적합한 형태인 고층 형태를 하고 있습니다. 지구에서 출력하였을 때 개구부가 포함되지 않은 형태를 완성하는데 3일이 소요되었습니다.

 

 

또 다른 프로젝트인 icon과 big 합작인 구조물은 듄 알파에서 보이는 형태의 구조를 하고 있습니다.

 

 

2. 달

 

달의 토지는 실리콘, 철, 알루미늄, 칼슘, 티타늄 등의 원자재가 있고 흙과 암석을 가공하면 유리섬유, 유리튜브 등이 가공 가능합니다.

 

 

지구와 다르게 달은 태양 방사선, 운석을 막아주지 못하기 때문에 달의 구조물은 셸터를 감싸는 3d 프린팅 형식으로 구성되어 있습니다.

 

 

위에 보이는 3d 프린팅 기계는 자원을 모으는 굴삭기, 저장소, 출력되는 헤드로 구성되어 있으며 적층방식이 아닌 레진 프린터와 같은 방식으로 구조물을 굳히는 형식으로 계획되고 있습니다.

 

 

이러한 형태를 통해 운석의 충돌, 내부의 온도 유지, 태양 복사열을 방어하면서 지구와 같은 환경까지 형성하긴 힘들지만 인류가 거주 할 수 있는 공간을 만들 수 있습니다.

 

OUTRO

현시점에서 건축 자재는 고갈되고 있으며 현재 시공현장은 원자잿값 상승으로 공사가 중지되기도 합니다. 3d 프린팅에 대한 관심은 기술적인 면도 있지만 지역 내에 있는 재료, 혹은 기존에 사용되던 건축 자재 외로 구성할 수 있다는 점에서 매력적인 것 같습니다. 현재 우리의 삶에선 와닿지 않는 건축방식이지만 3d 프린팅이 앞으로 우리의 주거공간에 어떻게 다가올 것인지 기대됩니다.