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Jun 01, 2023

연구팀은 콘크리트 사용량을 75% 줄이기 위해 바닥 모양을 재설계했습니다.

탈탄소화를 위한 업계 노력의 '디딤돌'로 묘사되는 실험적인 구조 기술은 배스(Bath), 케임브리지(Cambridge) 및 던디(Dundee) 대학에서 작성되었습니다. 에 따르면

탈탄소화를 위한 업계 노력의 '디딤돌'로 묘사되는 실험적인 구조 기술은 배스(Bath), 케임브리지(Cambridge) 및 던디(Dundee) 대학에서 작성되었습니다.

엔지니어, 수학자, 제조 전문가로 구성된 팀에 따르면 새로운 아치형 바닥은 기존의 평평한 슬래브 바닥보다 콘크리트를 75% 적게 사용하고 건축 과정에서 탄소를 60% 적게 사용하면서도 여전히 동일한 하중을 지탱할 수 있습니다.

얇은 쉘 바닥의 4.5mx 4.5m 실물 크기 시연이 케임브리지 대학 토목 공학과의 NRFIS 실험실에 설치되었습니다. 곡선 구조는 표준 이중 바닥 패널로 덮여 있어 평평한 표면을 만듭니다.

3년간의 Acorn(콘크리트 건설 자동화) 연구 프로젝트는 UKRI(UK Research and Innovation)의 지원과 자금 지원을 받습니다.

Bath의 건축 및 토목공학과 독자이자 Acorn의 주요 조사관인 Paul Shepherd는 다음과 같이 말했습니다. '콘크리트는 세계에서 물 다음으로 가장 널리 소비되는 재료이고 그 생산은 전 세계 CO2 배출량의 7% 이상을 차지합니다. 순 제로를 향한 여정을 시작하는 건설은 콘크리트를 덜 사용하는 것입니다.

'그것이 이 프로젝트의 원동력이었으며, 우리는 이것이 건설의 영향에 큰 변화를 가져올 수 있기를 바랍니다.'

현재 대부분의 건물 바닥은 장력에 저항할 수 있도록 많은 철근 보강재를 사용하는 두꺼운 평평한 단단한 콘크리트 슬래브를 사용합니다.

Shepherd는 새로운 기술에는 추가 지지대가 필요하지 않으며 '단단한 슬래브에 비해 콘크리트의 약 4분의 1'이 있다는 점을 고려하면 기둥과 기초가 실제로 '상당히 더 작을' 수 있다고 말했습니다.

그는 AJ에 다음과 같이 말했습니다. '아치가 퍼지는 것을 막기 위해 기둥 사이에 타이로드가 있습니다. 그러나 콘크리트에 내재된 탄소는 콘크리트 감소와 조종 철근 제거로 충분히 상쇄되었습니다.'

아치형 모양이 건물 높이와 디자인에 영향을 미칠지 묻는 질문에 Shepherd는 다음과 같이 대답했습니다. '우리는 이중 바닥을 '잃어버린 공간'으로 보지 않습니다.

'많은 사무실 건물에는 쉽게 접근할 수 있는 이중 바닥이 있는데, 우리는 높이 조절이 가능한 다리가 있는 표준 이중 바닥 시스템을 구입했습니다. 우리는 가장자리를 따라 그 아래에 30cm 공기 덕트가 들어갈 수 있도록 쉘을 설계했습니다.'

그는 덧붙였습니다. '무게가 훨씬 가벼우므로 기초의 강도가 제한 요소라면 실제로 더 키가 커질 수 있다고 말할 수도 있습니다.'

그러나 새로운 형태는 전통적인 거푸집을 사용하여 만드는 것이 더 까다롭기 때문에 팀은 외부 공장 환경에서 사용할 수 있는 자동화된 적응형 금형과 로봇식 콘크리트 분사 시스템을 동시에 개발했습니다.

이와 함께 팀은 특정 건물 설계에 맞게 바닥을 원활하게 최적화하고 자동화된 제조 시스템을 제어하여 바닥을 생산하는 맞춤형 소프트웨어도 만들었습니다.

바닥은 외부에서 제작되므로 현장으로 운반하여 조립해야 합니다. 프로토타입은 조각을 함께 연결하도록 고안된 연결 시스템을 사용하여 9개의 조각으로 분할하여 이를 수행할 수 있는 방법을 보여줍니다. 바닥을 분해하고 다른 곳에서 재조립할 수 있도록 리버시블 조인트가 통합되었습니다.

기초의 강도가 제한 요소라면 실제로 더 키가 커질 수 있습니다.

프로토타입의 각 부분을 만드는 데는 단 30분밖에 걸리지 않았으며 바닥 전체를 조립하는 데는 일주일이 걸렸습니다.

Shepherd는 다음과 같이 덧붙였습니다. '3년간의 연구 끝에 우리의 모든 노력의 결실이 실험실을 장악하고 지나가는 모든 사람들의 관심을 끄는 모습을 보는 것은 놀랍습니다. 연구 성과를 매일 달성할 수 있는 것은 아닙니다!

'언젠가는 이런 저탄소 자동제조 건물이 사람들이 눈치채지 못할 만큼 널리 보급되기를 바랄 뿐입니다.'

Acorn은 ISCF Transforming Construction 프로그램에 따라 영국 연구 혁신으로부터 자금을 지원 받았습니다.