MIT, 천 거푸집으로 3m 콘크리트 보 제작…재료 절감에도 파괴시험은 아직

미국 매사추세츠공대(MIT) 연구진이 천을 재봉한 거푸집으로 3m 길이의 철근콘크리트 보를 만들었다고 6일 발표했다. 같은 설계하중을 견디도록 만든 일반적인 직사각형 보와 비교해 콘크리트는 67.2%, 철근은 52.0% 적게 쓴 설계다. 다만 실제 시험은 사용 수준의 하중까지만 진행됐다.

직사각형 대신 힘을 받는 곳에 재료 배치

연구진은 철근의 경로와 콘크리트가 필요한 위치를 컴퓨터로 설계했다. 보 전체를 일정한 두께로 채우지 않고 상판과 하부를 비스듬한 지지대로 연결한 형태다. 복잡한 형상을 만들기 위해 면직물 조각을 이어 거푸집을 제작하고 나무틀에 고정한 뒤 콘크리트를 채웠다.

원논문은 9월 15일자 《Journal of Building Engineering》에 실렸다. 연구진은 재봉 조각 수를 달리한 거푸집 세 종류로 보를 만들고 완성된 형태를 3차원으로 측정했다. 이음새를 늘리면 국소적인 형상은 더 정교해졌지만 보 전체가 설계 형상에 더 가까워지지는 않았다.

설계하중 30% 수준에서 변형 측정

MIT 발표에 따르면 연구진은 제작한 보 한 개에 물을 채운 양동이 36개를 단계적으로 올렸다. 최대 하중은 설계하중의 약 30%로 일상적인 사용 상태를 가정한 수준이다. 중앙부 처짐은 컴퓨터 모형의 예측과 2% 이내 차이를 보였다. 이는 파괴하중이나 장기 내구성을 검증했다는 뜻은 아니다.

논문의 비용 비교에서는 단일 보를 제작할 때 인건비가 상대적으로 낮은 지역에서 천 거푸집 방식이 일반 보보다 10.5~20.3% 저렴한 것으로 추정됐다. 반면 인건비가 높은 지역에선 16.0~55.3% 더 비쌌다. 특정 지역과 생산 규모를 가정한 계산이어서 한국의 공사비에 그대로 적용할 수 없다.

직물 거푸집은 고가의 3D 프린터나 정밀 절삭 장비 없이 복잡한 보를 만들 수 있다는 가능성을 보여준다. 그러나 이번 성과는 3m 길이의 시제품 시험이다. 더 긴 보의 설계, 반복 제작, 파괴시험과 실제 구조물 적용은 별도로 확인해야 한다.

대표 이미지: AI 생성 이미지 / 데이마크

원문: https://news.mit.edu/2026/fabric-molds-could-bring-material-saving-concrete-beams-within-reach-1106 논문: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352710226022941