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미국 메인주는 제제업이 주요 산업이다. 이에 따라 백만 톤 이상의 톱밥이 생산된다. 이들 톱밥은 펄프 및 제지 공장으로 공급되어 왔다. 그러나 근래 가장 큰 공장들이 문을 닫았으며, 연간 100만톤 이상의 톱밥들이 방치되어 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 University of Maine  Advanced Structures and Composites Center 의 재료 과학자들이 나서고 있다. 이들은 폴리머와 자연재료를 결합하는 전문가이다. 이들은 공급망 문제 해소, 건설 노동력 문제 해결, 그리고 저렴한 주택의 보급을 한번에 해결하고자 하였다. 이들은 톱밥이 새로운 3D 프린터 재료로 사용될 수 있는 연구를 시작하였다.

   수 년간의 연구를 통해, 100% 바이오 기반 재활용 재료를 사용하여 3D 프린너로 만든 56m2 넓이의 프로토타입 주택 BioHome3D를 공개하였다. 톱밥과 바이오 수지를 결합한 재료를 사용하여 초대형 3D 프린터로 제작하였다. 바닥, 벽 및 지붕 전체를 이 프린터를 이용하여 만들었다. 이외의 부재로 바닥재와 타일은 목재 기반 재료들로 사용하였다. 집은 공장에서 4개 모듈로 나누어 인쇄한 후 현장으로 운반되어 하루에 조립되었다.

연구진은 3D 프린터 재료로 목재기반 재료를 사용하는 것은 지속가능한 방법이며, 현재 시장에 나와 있는 3D 프린터 주택에 비하여 종합적 접근방식이라고 이야기하고 있다. 기존 시스템들은 콘크리트를 사용하며, 대부분 벽만 인쇄를 하고 있다고 이야기 한다. 메인주와 같이 추운 기후의 지역에는 현장에서의 3D 프린트 기술 적용에 한계가 있다고 지적하고 있다. 연구진은 개발된 재료들이 지역 날씨에 적합할 뿐 아니라, 공장에서 생산 가능하다고 이야기하고 있다.

BioHome3D는 개념을 증명하고 있다. 일반 주택처럼 가구가 있으며, 실험을 통해 참신한 생산방식을 제안하고 있다. 이들은 실험실에서 생각할 수 있는 모든 테스트를 수행하였다. 재료의 냉동, 해동, 고강도의 온도 변화 등 재료에 대한 실험을 하였다. 이는 메인 주와 같은 추운 겨울의 지역에서도 잘 견디는 주택을 만들었다는 것이다. 이번 겨울동안 야생의 상태에 집을 지어 성능을 모니터링 하고 있다. 데이터 수집을 위하여 센서를 장착하였다. 연구진들은 이들 재료들이 다양한 조건에서 어떠헤 반응하는가를 확인하고 있다. 이들 데이터는 특히 구조 및 열적 성능, 그리고 실내의 기밀성과 공기질 평가에 사용될 예정이다. 표면의 문제가 발생하는가를 검토하기 위하여 일부는 페인트와 같은 자재로 마감하고, 나머지는 미완성 상태로 두며 실험을 하고 있다.

   프로젝트의 완성을 위하여 이 센터는 $8천만의 모금을 하여 연구공장을 지으려 하고 있다. 이는 생산규모를 확장하고, 시간당 최대 500파운드의 재료를 사용하여 프린트 할 수 있는 기술을 개발하고 있다. 이 공장은 23년 말에 가동 될 수 있을 것으로 전망하고 있다. 이들의 목표는 집 한채를 48시간 내로 생산하는 것이라고 이야기하고 있다.

참고문헌

이 글은 fastcompany의 기사를 번안한 내용을 담고 있습니다