인하대(총장 조명우)는 기계공학과 학생팀이 이중아치 구조를 활용해 만든 3D프린팅 교량으로 최근 한국정밀공학회가 주최한 ‘3D프린팅 활용 창의 경진대회’에서 대상을 받았다고 19일 밝혔다.
기계공학과 3학년 박수준(26), 정진상(26), 김민기(25), 2학년 박은정(22) 학생으로 이루어진 ‘도원결의’ 팀(지도교수 이선곤)은 ‘다리 구조 설계 및 3D 프린팅을 이용한 제작’을 주제로 열린 경진대회에서 ‘Pre-stress를 이용한 Honey Comb 이중 아치교량(Honey Comb Double Arch Bridge by Pre-stress)’을 제작해 실력을 인정받았다.
이들은 힘을 분산시키는 데 유리한 아치구조를 활용했다. 여기에 기존 형태와 달리 아치를 이중으로 사용하는 아이디어를 더했다.
접착제 없이 작은 나사 등을 조일 때 사용하는 고리인 와셔로 연결된 이중 아치 구조물을 설계했다.
아치에 수직으로 하중이 가해지면 아치 끝단에 옆으로 펴지려는 추력이 발생하는데 바닥에 고정된 벽면을 활용해 이 추력을 아치 두 개로 분산시켜 무게를 견딜 수 있도록 했다.
3D프린팅으로 모형을 제작해 실험한 결과 540g의 교량 자체중량으로 178㎏에 달하는 하중을 견뎌내는 데 성공했다.
박수준 학생은 “실제 이 모형으로 다리를 만들었을 때 외관상으로 훌륭할 뿐만 아니라 다른 다리들보다 튼튼한 다리를 건설할 수 있을 것으로 본다”며 “흔히 접할 수 있는 아치구조를 활용해 결과를 얻어냈다는 점에서 좋은 평가를 받았다”고 말했다.
이어 같은 학과 3학년 남관형(24), 한승수(25), 신영석(25) 학생을 중심으로 국민대 건설시스템공학부 김승하(25) 학생이 함께한 팀(지도교수 이선곤)은 자체중량 380g의 3D프린팅 교량으로 하중 104㎏을 견뎌 우수상을 수상했다.
이들은 ‘Nielesen System 아치교와 현수교를 접목한 교량설계(Bridge Design Combining Nielelsen and Suspension Bridge)’를 주제로 새로운 디자인을 한 교량을 제작했다. 아치교와 현수교가 가지고 있는 장점만을 접목해 교량 자체 중량을 줄였다.
연결부위는 하중을 받는 각도를 계산해 쐐기 형태의 지지대를 끼워 맞춤으로 제작했다.
남관형 학생은 “축력에 효율적인 구조를 지닌 아치교 구조와 케이블로 교량을 지지하는 현수교를 접목해 적은 중량으로도 큰 하중을 견딜 수 있도록 만들었다”며 “구조설계와 요소를 분석한 능력을 바탕으로 앞으로 다양한 기계장치와 구조에 대한 연구, 설계 하는 일에 도전할 계획이다”고 말했다.
이번 경진대회에는 전국에서 38개 팀이 참가해 이중 16개 팀이 본선에 진출했다.
인천=정창교 기자 jcgyo@kmib.co.kr
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