버튼 몇 번 클릭으로 거대한 도시가 만들어지는 세상을 상상해 보라. 공상 과학 영화(SF)의 소재처럼 들리겠지만, 그것이 3D 프린팅 기술이 지향하는 것이라고 두바이의 한 스타트업이 말했다. CNN이 최근 이 회사를 만나 거대 도시가 3D 프린터로 만들어질 수 있는지 들었다.     

카자(Cazza)라는 이 회사는 ‘미니탱크’(Minitank)라고 불리는 3D 프린팅 크레인을 개발했다. 회사에 따르면, 이 장비는 하루에 2153 ft2(200m2)의 콘크리트를 쌓을 수 있는데, 이는 일반적인 건축기법보다 50% 이상 빠른 속도다.

카자에 따르면, 건축 공정을 자동화함으로써 개발회사들은 인구 증가 속도에 맞추어 주택을 빠른 속도로 지을 수 있고 또한 환경 개선에도 기여할 할 수 있다.

놀랍게도 미니탱크 프로젝트를 총지휘하는 사람은 10대의 청소년이다.

건축 자동화 회사 카자의 공동 창업자이자 CEO인 크리스 켈시는 이제 19살로, 지난 해 자신의 첫 스타트업인 앱시튜드라는 회사를 팔아 이 프로젝트의 자금을 조달했다.

카자는 3D 프린팅 분야의 경험 있는 엔지니어 팀을 고용했으며, 건설업계에서 기존의 3D 프린팅을 평가하고 그런 설계들이 개선되어야 할 곳이 있는지 규명할 구조 공학 엔지니어를 충원했다.

회사는 현장에서 사용할 수 있는 일련의 이동식 3D 프린터의 설계에 이런 지식을 활용했고, 최 종 설계에 대한 정보를 제공해 준 프로토타입을 테스트하기 시작했는데, 이것이 현재 건설 현장에서 직접 사용되고 있는 미니탱크다.

켈시는 이 기술 도입의 가장 큰 장벽은 사람들의 오해라고 말한다.

"사람들은 3D 프린팅의 세계가 얼마나 변했는지 알지 못합니다. 그들은 3D 프린팅이 그저 플라스틱을 사용하는 것이라고 알고 있지요. 그것이 구조적으로도 안전할 것이라고는 생각도 못합니다.”

3D 프린팅은 지난 15년 동안 작은 장난감을 프린팅하기 위한 참신한 기술에서부터, 패션에서 미술에 이르는, 메가 산업을 바꾼 세련된 과정에 이르기까지 진화해 왔다.

3D 프린팅이 건설로 이어지는 것은 자연스런 발전이라고 켈시는 말한다.

홍콩 과학기술대학교의 도시환경엔지니어링과 잭 쳉 조교수는 3D 기술은 엄청난 잠재력을 가지고 있다고 말한다.

"3D 프린팅은 기술이 실제로 구현됩니다, 실감나지요. 도시 전체도 출력할 수 있습니다. 속도의 문제이긴 하지만요. 콘크리트는 플라스틱처럼 즉시 굳는게 아니니까요, 양생되는데 시간이 좀 걸릴 뿐이죠.”

쳉 교수는 미국에서는 재난시 사람들을 긴급하게 수용할 필요가 있을 때 3D 프린팅으로 만든 도시를 건설하는 생각을 연구해 왔다고 말한다.

2016년에 두바이 정부는 2030년까지 도시 건물의 25%는 3D 프린팅 기술로 지어진 도시를 볼 수 있는 것을 목표로 하는 전략을 발표했다.

지난해 카자는 두바이 정부 도로교통부의 초청을 받고 이 앞선 기술을 보고 싶어하는 사람들에게 발표회를 가졌다.

카자는 처음에는 사무실이 미국에 있었다. 그러다가 세게 최초로 기능적 3D 프린터로 만든 사무실 건물이 있는 아랍 에미리트로 본사를 옮겼다. 이 건물은 로봇 팔이 17일 만에 지은 건물이다.

켈시는 자신의 회사가 두바이에서 몇 건의 송유관 프로젝트를 맡고 있는데, 자세한 내용은 밝히지 않았다.

“곧바로 고층 건물을 짓는 것은 아니지만, 건축의 모든 측면에서 우리 기술을 사용하고 싶어 하지요. 재질만 주어진다면, 전통적 방식으로 짓는 것은 거의 모두 우리 기계로 출력할 수 있습니다.”

3D 프린팅 기술로 건물을 짓는다는 생각을 처음 진지하게 한 사람은 남가주대학교(University of Southern California)의 급속 자동화 제작기술 센터(CRAFT, Center for Rapid Automated Fabrication Technologies) 소장이었던 베로크 코시네비스 교수였다. 코시네비스 교수는 현재 NASA와 함께 화성에 프린트로 건물을 만들 수 있을 가능성에 대해 연구하고 있다.

2009년에, 코시네비스 교수는 컴퓨터 프로그램으로 20시간에 2500 ft²의 콘크리트 사출물을 뽑아내는 3D 프린터를 발명했다.

그의 발명은 3D 프린팅으로 실험에 나선 카자 같은 회사들에게 길을 열어주었다.

이 회사들은 놀랍게도 쭉쭉 뻗어 나갔다. 필요한 것은 세가지 뿐이었다. 컴퓨터 소프트웨어, 건축 재료, 프린터.

카자의 경우, 설계자가 설계도를 컴퓨터 시스템에 업로드 시키면 컴퓨터 시스템이 이를 크레인 프린터로 보낸다. 크레인 프린터가 회전하면서 설계 모양에 따라 콘크리트 층을 우아하게 형성한다.

"우리 설계에서는 건축 재료를 쌓는 일은 찾아 볼 수 없지만, 건물의 프레임의 질은, 전통적인 콘크리트 주택보다 결코 뒤떨어지지 않습니다.”

코시네비스 교수로부터 영감을 받은 회사가 카자가 처음은 아니었다.

중국 건축회사 윈선(WinSun)은 2014년에 상하이에서 3D 프린터로 1층짜리 주택 10채를 단 하루 만에 만들었고, 지난 해에는 DUS라는 건축가가 네덜란드 암스테르담에 방 13개짜리 카날 하우스(canal house)를 3D 프린터로 완공했다.

카자 기술 혁신의 핵심은 ‘미니 탱크’다. 이 회사가 미니 탱크의 상용화에 성공한다면, 현장에서 집을 ‘프린트’할 수 있다. 윈선은 상하이 주택의 부품을 공장에서 프린트해서 현장에서 조립하는 방식이었다. DUS는 현장 프린트 방식이었지만, 공사 기간이 3년이나 걸렸다.

쳉 교수는 이음매 없는 현장 프린팅 방식이 현재로선 가장 훌륭한 건축 방식이라고 말한다.

"사전 제작된 각 부분은 좋아 보여도, 그것들을 현장에서 결합하는 작업 능력이 아직 떨어지고 연결부가 안정적이지 못합니다. 따라서 각 부분이 사전 제작돼 현장에서 결합된 건물은 안전이 가장 큰 문제이지요.”

현장 프린팅은 건축 작업을 빠르게 해 줄 뿐 아니라 운송 비용을 줄여주고 건축 폐기물 배출도 적어진다.

카자의 켈시 대표는 다음과 같이 말한다.

"지금까지 여러 회사들이 현장 프린팅을 하지 못한 이유는 필요한 모든 요인을 갖춘 기계를 개발하는 것이 어려웠기 때문입니다. 여러 회사들이 자신들의 기계로 콘크리트 구조물을 3D 프린팅하는 모습을 보여주는 동영상들이 많이 있지만, 대부분 그런 기계들은 실제 건축에 사용될 만큼 크지 않습니다.”

카자는 크레인처럼 생긴 ‘미니 탱크’가 최대 층 높이의 건물을 ‘프린트’할 수 있으며, 고층 건물도 프린트할 수 있는 새 기계도 연구 중에 있다고 말한다.

현재 건축의 주 재료는 80% 이상 재활용 재료로 만들어진 시멘트이지만, 그 외에 세 가지 종류의 다른 재료도 개발 중에 있다.