건축/환경에너지

Nikkei Architecture_2025.8.28 (p62~65)

흙을 주재료로 한 3D 프린팅 주택 완공
내진 등급 3에 해당, 판매 가격은 6,000만엔

구마모토(熊本)현 야마가(山鹿)시의 주택회사 리브워크(Lib Work)는 흙을 주재료로 한 3D 프린팅 주택을 완공. 지난 8월에 판매 예약을 개시했다. 내진성 및 탈탄소로의 기여를 어필하며 6,000만엔이라는 높은 가격으로 시장에 처음 투입한다.

리브워크가 완공한 것은 연면적 100m², 높이 약 3.4m의 3D 프린팅 주택 ‘Lib Earth House model B’(이하, 모델 B)이다. 올 7월 22일에 리브워크의 연구 개발 시설 ‘Lib Work Lab’에서 오픈 하우스 행사를 개최해 보도진에 최초로 공개했다.

국내 건설 현장에서 활용이 확산되고 있는 3D 프린터지만, 흙을 주재료로 하는 사례는 아직 많지 않다. 이번 흙은 효고(兵庫)현 아와지(淡路) 섬 산으로, 전체의 약 65%를 그 흙과 모래 성분이 차지한다. 그 외에는 수산화칼슘을 이용한 결합재와 섬유소재로 구성되어 있다.

리브워크가 설계·시공을 담당하고, 재료 검토 및 개발은 영국의 Arup과 협력해 진행했다. 연면적 100m²의 거주 공간을 3D 프린터로 조형하는 것 자체가 국내 최초라고 한다. 리브워크는 8월부터 판매 예약을 개시. 2026년 1월에는 수주 생산에 착수한다. 판매 가격은 약 6,000만엔으로 고가이다. 고가의 주택을 투입해 부유층의 니즈를 공략해 나간다는 전략이다.

오픈 하우스 행사를 개최한 7월 22일 이후, 해외를 포함해 200건 이상의 문의가 있었다고 한다. 리브워크의 세구치(瀨口) 사장은 “기존의 3D 프린팅 주택은 싸고 시공 기간이 짧다는 것이 특징으로, 품질은 그 다음이었다. 당사는 쾌적하게 생활할 수 있는 주택을 3D 프린터로 만들 수 있다는 것을 증명하고 싶다”라고 설명한다.

-- 시멘트 제로 주택을 ‘인쇄’ --
단층인 모델 B는 LDK(리빙·다이닝·키친)에 침실, 서재, 화장실, 욕실 등, 생활에 필요한 기능을 갖춘 모델 하우스이다. 중정(中庭)도 마련해 자연광과 통풍을 확보했다.

리브워크의 3D 프린팅 주택의 특징은 크게 두 가지이다. 하나는 시멘트를 사용하지 않고 흙을 주원료로 한다는 것. 다른 하나는 3D 프린터로 흙벽을 인쇄한 뒤 기둥이나 브레이스 같은 목재 구조체를 부착한다는 것이다. 이 때문에 주택의 구조 종별은 목조가 된다. 모델 B와 2024년 1월에 발표한 ‘모델 A’는 모두 목조 건축물로서 확인 필증 취득을 완료했다.

토벽은 2024년에 업무 제휴한 이탈리아의 WASP가 개발한 3D 프린터를 현장에 설치해 조형했다. 모델 B에서는 토벽의 3D 프린팅에 약 한 달이 소요되었다. 1대의 기계를 5회 정도 위치를 바꾸어 프린팅했다.

재료인 흙과 섬유, 결합재 등은 모두 자연 유래의 것만을 사용. 몇몇 종류의 흙을 시험한 결과, “아와지 섬의 흙이 3D 프린팅에 가장 적합하다고 판단했다”(세구치 사장).

벽면에는 3D 프린터로 구조물을 조형할 때 남는 적층 자국을 볼 수 있다. ‘인쇄’한 것임을 알 수 있도록 일부러 남겨놓았다고 한다. 세구치 사장은 “미래에 3D 프린팅 주택이 일반화되면 적층 자국은 미장공사로 말끔하게 마무리할 생각이다. 오너가 원하면 색상을 바꿀 수 있는 것에도 도전하고 싶다”라고 말한다.

모델 A에서는 비구조 부재의 토벽에도 압축 강도를 위해 시멘트를 10% 정도 섞었다. 그러나 모델 B는 환경을 고려해 시멘트를 일절 사용하지 않았다. 그럼에도 불구하고 재료 선정과 배합 밸런스의 개선으로 압축 강도는 모델 A의 약 5배 향상되었다고 한다.

-- 토벽이지만 내진 등급 3에 해당 --
흙이 주원료인 3D 프린팅 주택은 실제로 어느 정도의 강도를 가지고 있는 것일까? 내진 시뮬레이션에서는 내진 등급 3에 해당하는 성능을 확인할 수 있었다.

세구치 사장은 특허 출원 중이기 때문에 3D 프린팅에 이용된 재료의 상세 내용은 밝힐 수 없다고 전제하며, “2016년의 구마모토 지진에서는 내진 등급 3의 건물은 붕괴하지 않았다. 자사의 3D 프린팅 주택도 그 정도 수준에 도달했다”라고 설명한다. 흙을 사용하기 때문에 빗물을 비롯한 수분이 침투되지 않는 성능을 실현하기 위해 재료 선정에 약 3년을 소비했다고 한다.

시멘트를 사용하지 않기 때문에, 건설 시에 배출되는 이산화탄소 감축에도 기여할 수 있다. 리브워크는 자재 제조로부터 해체까지의 과정에서 배출되는 CO₂를 연면적 100m²의 철근 콘크리트조 주택을 건설하는 경우와 비교해 반감할 수 있다고 시산한다.

모델 B에서는 미국 테슬라의 축전지와 태양광발전 설비를 도입해 주택에서 소비하는 전기 에너지를 자급자족 할 수 있다. 이러한 오프그리드(Off-Grid) 구조를 표준사양으로 하여 정전 시에도 안정적으로 전력을 사용할 수 있도록 했다.

리브워크는 올 6월 23일에 테슬라의 축전지를 판매하는 ‘판매 인증 회사’로 등록. 모델 B를 안정적으로 공급하기 위한 전력 기반을 마련했다.

-- 2040년까지 1만 동을 목표로 --
세구치 사장은 “3D 프린팅 주택 시장은 세계적으로 계속 확대되고 있지만, 시장의 플레이어는 아직 수 십 개 사 정도. 우리는 조기 진입으로 시장을 리드해 나가겠다”라고 말한다. 향후에는 프랜차이즈 체인 방식으로 국내 주택회사에 기술을 제공. 2040년까지 착공 누계 1만 동을 목표로 하고 있다.

모델 B의 완공은 당초, 2024년 12월경을 예상하고 있었다. 그러나, 반년 정도 늦어진 것은 겨울철 시공에서 재료의 온도 관리에 어려움을 겪었기 때문이다. “일정한 기온을 밑돌면, 필요한 토벽의 강도를 낼 수 없게 된다. 시간은 걸렸지만 완공된 주택은 충분한 강도를 확보할 수 있게 되었다”(세구치 사장)라고 한다.

리브워크는 전국으로의 보급 확대를 목표로 온도 관리의 노하우를 심화하기 위해 올해 안에 홋카이도에서 한랭지의 시공 실험을 추진할 예정이다.

모델 B는 토벽 조형에만 약 한 달이 소요되었다. 향후에는 내장 공사를 포함해 1개월 반 정도에 완공하는 것을 계획하고 있다.

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목차_ Nikkei Architecture_25.08.28
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독자로부터 / 편집부로부터
독자로부터
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<편집부로부터>
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