현창진
(Chang-Jin Hyun)
1
방성현
(Sung-hyun Bang)
2
이방연
(Bang-Yeon Lee)
3
김윤용
(Yun-Yong Kim)
4,*
-
정회원, 충남대학교 토목공학과 박사과정
-
학생회원, 충남대학교 토목공학과 학⋅석사 연계과정
-
정회원, 전남대학교 건축학부 교수
-
정회원, 충남대학교 토목공학과 교수, 교신저자
Copyright Ⓒ 2026 by The Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection
Keywords
SHCC, Crumb rubber, Tensile strain capacity, Multiple cracking, Extrudability, Alkali-activated slag
핵심용어
SHCC, 고무분말, 인장 변형률 능력, 다중 미세균열, 압출성, 알칼리 활성 슬래그
1. 서 론
압출 기반 콘크리트 3D 프린팅은 거푸집 없이 복잡한 형상을 제작할 수 있어 주목받고 있으나(Ahmed, 2023), 일반 시멘트 복합재료는 취성 파괴와 보강재 배치의 어려움으로 구조적 적용에 한계가 있다(Li et al., 2020). 이를 극복하기 위해 변형경화형 시멘트 복합재료(strain-hardening cementitious composite, SHCC)를 3D 프린팅에
적용하는 연구가 진행되고 있다(Yu et al., 2021). 그러나 SHCC의 변형경화에 필수적인 보강 섬유의 혼입은 재료의 유동성을 저해하여, 안정적 토출(압출성)과 형상 유지(적층성)라는 복합적인 유동성을
동시에 만족시키기 어렵게 만든다(Zhu et al., 2019). 반대로 섬유의 혼입량을 감소시키면 SHCC 본연의 성질인 높은 연성과 변형경화 성능을 달성하기 어렵게 된다. 따라서 이 연구에서는 이와 같이 상충하는
성능을 모두 만족하는 방법으로 3D 프린팅의 가장 중요한 성능 요건인 압출성 확보에 우선 초점을 맞추었다. 즉, 압출성을 용이하게 확보하기 위하여
되도록 낮은 섬유 혼입률(Vf, fiber volume fraction)을 택하고, 이로 인한 연성의 손실은 매트릭스의 설계로 보완하는 접근을 적용하였다. 선행 연구를 통하여
안정적인 재료 토출이 가능한 Vf로 밝혀진 1.0 %로 섬유 혼입률을 고정하고, 모르타르 매트릭스에 폐타이어 고무분말(crumb rubber, CR)을 혼입하여 재료를 설계하였다.
미시역학의 변형경화 거동은 강도 조건($\sigma_0 > \sigma_{fc}$)과 에너지 조건($J'_b > J_{tip}$)을 동시에 만족할
때 발현되며(Li and Leung, 1992), 특히 매트릭스의 균열선단 파괴에너지(Jtip)를 낮추는 것이 재료설계 주요 인자가 된다(Kim et al., 2003). 매트릭스의 인장강도를 낮추거나, 인위적인 초기 결함을 유도함으로써 Jtip을 감소시켜 다중 균열(multiple cracking)을 촉진할 수 있다(Wang and Li, 2004). Fig. 1은 이러한 에너지 기반의 매트릭스 설계 개념을 나타낸다. 이와 같은 관점에서 CR을 혼입하는 것은 Jtip을 감소시키기에 적합한 방법으로 알려져 있다(Huang et al., 2013). CR 입자는 매트릭스 내부에 인공 결함의 역할을 하여 매트릭스 인장강도 및 파괴인성을 저감시키며, 이에 따라 일정하게 제어되는 균열 폭을 갖는
다중의 미세균열이 SHCC에 발생하는 것으로 보고되고 있다(Zhang and Qian, 2013). 실제로 보통포틀랜드시멘트(OPC)를 결합재로 하는 SHCC의 연구를 통해(Zhang et al., 2020), 잔골재 일부를 CR로 치환함으로써 보다 우수한 연성과 다중균열 거동이 나타남을 입증한 바 있다. 이러한 효과는 무시멘트 기반의 알칼리활성 슬래그(alkali-activated
slag, AAS) 및 지오폴리머 매트릭스에서도 유사하게 확인되어 이를 응용하고자 하는 다양한 시도가 이루어지고 있다(Lee et al., 2012; Ohno and Li, 2018). 그러나 무시멘트 AAS 페이스트 매트릭스에 CR을 혼입하는 재료설계를 통하여 역학적 성능과 3D 프린팅 압출성을 종합적으로 평가한 연구는 현재까지
부족한 실정이다. 선행 연구를 통하여 AAS 기반 3D 프린팅용 SHCC의 배합의 3D 프린팅 압출 및 적층의 유동성 조건을 정리한 바 있다(Hyun et al., 2025). 이 연구에서는 선행 연구와 동일하게 폴리에틸렌(PE) 섬유로 보강된 AAS 기반 SHCC 배합을 갖고서 CR을 추가로 첨가하는 혼입률(0∼10
%)을 변수로 두고 SHCC의 인장 거동과 3D 프린팅 압출성에 미치는 영향을 규명하고자 한다. 또한, 우수한 역학적 성능을 나타내면서 안정적인 3D
프린팅 압출성을 확보하는 적절한 CR 함량 구간을 도출하는 것을 연구의 목적으로 한다.
2. 재료 및 실험 방법
2.1 사용 재료 및 배합설계
이 연구에서는 OPC를 배제한 무시멘트 결합재로 고로슬래그 미분말(GGBS)을 주재료로 사용하였다. 잔골재를 첨가하지 않은 페이스트 기반으로 설계하여
노즐 막힘을 방지하고 압출성을 확보하였다. 결합재는 GGBS와 다성분 칼슘계 복합 활성화제가 질량비 87 : 13으로 구성되며, 혼화제 조합을 포함한
기준 배합은 선행 연구(Hyun et al., 2025)와 동일하다. 이 연구는 이를 고정하고 폐타이어 고무분말 CR만을 단일 변수로 두었다. 변형경화 거동과 다중 미세균열 유도를 위해 재활용 셀비지 PE
섬유를 사용하였다. 섬유는 길이 15 mm, 직경 18 µm, 탄성계수 135 GPa, 인장강도 3000 MPa이며, 모든 배합에서 전체 체적의 1.0
%로 혼입량을 고정하였다. 매트릭스의 충전재로 공칭 입도 40 mesh(<425 µm)의 CR을 사용하였으며, 결합재(GGBS+활성화제) 질량을 기준으로
외첨 방식으로 0, 1, 3, 5, 10 %를 혼입하였다. 물-결합재비(W/B)는 0.30, 고성능 감수제(SP)는 결합재 질량 대비 0.31 %로
모든 배합에서 동일하게 적용하였으며, 폴리머 혼화재(ethylene vinyl chloride, EVCL) 8.0 %, 점도조절제(VMA) 0.20
%(모두 결합재 질량 대비)를 보조 혼화재로 사용하였다. 배합 명칭은 CR[함량 백분율]로 표기하며, 설계된 배합은 Table 1과 같다.
Fig. 1 Fiber bridging curve and the reduction of Jtip by the use of CR
Table 1 Mixture designs of AAS-SHCC with crumb rubber
|
Mix.
|
Water
|
GGBS
|
Activator
|
EVCL
|
VMA*
|
SP**
|
CR***
|
Vf****
|
|
CR0
|
0.30
|
0.87
|
0.13
|
0.08
|
0.002
|
0.0031
|
0
|
0.010
|
|
CR1
|
0.30
|
0.87
|
0.13
|
0.08
|
0.002
|
0.0031
|
0.01
|
0.010
|
|
CR3
|
0.30
|
0.87
|
0.13
|
0.08
|
0.002
|
0.0031
|
0.03
|
0.010
|
|
CR5
|
0.30
|
0.87
|
0.13
|
0.08
|
0.002
|
0.0031
|
0.05
|
0.010
|
|
CR10
|
0.30
|
0.87
|
0.13
|
0.08
|
0.002
|
0.0031
|
0.10
|
0.010
|
* viscosity modifying admixture
** poly-carboxylate superplasticizer
*** crumb rubber, external addition by weight ratio with respect to binder mass
**** fiber volume fraction; all other numbers are weight ratios
Table 2는 GGBS의 화학조성을 보여주고 있다. CaO와 SiO2가 각각 44.6 %, 34.95 %로 대부분을 차지하고 Al2O3가 13.8 %로 알칼리 활성화 시 C-(A)-S-H 계열 수화물 생성에 필요한 칼슘⋅규소⋅알루미늄 역할을 한다. 높은 CaO 함량은 칼슘계 활성화제와
결합하여 가사시간 내 적정 응결과 초기 강도 발현을 가능하게 한다(Seo et al., 2022). CR의 공칭 입경(<425 µm)은 GGBS 미분말 대비 한 자릿수 이상 크며, 미분 결합재 사이에 분산되는 고무 입자는 매트릭스 내부에서 연질의
결함으로 작용한다. Table 3은 셀비지 PE 섬유의 물리적 특성을 나타낸다. PE 섬유는 밀도 0.97 g/cm³로 물보다 가벼운 소수성 표면을 가져, PVA 섬유와 달리 매트릭스와의
과도한 화학적 결합을 피하고 섬유 가교 시 안정적인 인발 거동을 유도한다(Choi et al., 2016; Choi et al., 2022).
Table 2 Chemical composition of GGBS (wt%)
|
Ingredients
|
MgO
|
Al2O3
|
SiO2
|
SO3
|
K2O
|
CaO
|
TiO2
|
MnO
|
Fe2O3
|
|
Content (wt%)
|
3.38
|
13.8
|
34.95
|
0.95
|
0.48
|
44.6
|
0.63
|
0.24
|
0.27
|
Table 3 Physical properties of PE fibers
|
Diameter (µm)
|
Length (mm)
|
Tensile strength (MPa)
|
Density (g/cm3)
|
Young’s modulus (GPa)
|
|
18
|
15
|
3000
|
0.97
|
135
|
2.2 실험방법
혼합은 GGBS, 활성화제, VMA, EVCL 및 CR을 분체 단계에서 함께 2분간 건식 혼합한 후, SP가 용해된 배합수를 투입하고 3분간 습식
혼합하였다. 마지막으로 셀비지 PE 섬유를 서서히 투입하며 4분간 추가 혼합하여 섬유가 균일하게 분산되도록 하였다. 제작한 시편은 타설 후 48시간
동안 온도 (20 ± 1) °C, 상대습도 (60 ± 10) % RH의 항온항습조건에서 양생한 후, 탈형하여 시험재령까지 수중 양생하였다. 압축강도는
KS L ISO 679에 따라 40×40×160 mm 각주형 시편을 제작하여 재령 3, 7, 28일에 측정하였으며, 배합⋅재령당 6개 시편의 평균값을
사용하였다. 직접인장 시험을 위해 CR0∼CR10 전 배합에 대해 배합 재료를 dog-bone 형태의 인장 몰드에 타설하여 시편을 제작하였으며, 재령
28일에 시험을 수행하였다. 250 kN 용량의 만능재료시험기(UTM)를 사용하여 0.5 mm/min의 변위 제어 방식으로 재하하였으며, 시편 중앙부
80 mm 구간에 변위계를 설치하여 변형을 측정하였다. 인장 응력–변형률 곡선을 도출하고 초기 균열 응력, 최대 인장강도 및 해당변형률을 산출하였으며,
최대 인장강도 발현 시점의 변형률을 변형률 능력($\varepsilon_{tu}$)으로 정의하였다. 직접인장 시험은 배합당 5개의 시편에 대해 수행하였으며,
변형률 능력은 5개 시편의 평균값이다. 배합별 평균 변형률 능력에 가장 근접한 시편의 곡선을 대표 곡선으로 나타내었다. 인장 시험 후 시편 표면의
다중 미세균열 발생 양상을 육안으로 관찰하고 게이지 구간 내 균열 개수를 파악하였다. 압출성을 평가하기 위해, 수동 사춤기에 12 mm 노즐을 장착하여
각 배합을 압출하고 토출 거동을 관찰하였다(Fig. 2). 압출은 동일 작업자가 일정한 토출 속도를 목표로 수행하여 배합 간 평가 조건을 통일하였다. 노즐 직경(12 mm)은 3D 프린팅용 노즐과 동등한
수준으로 설정하여 압출 조건을 모사하였으며, 토출의 연속성, 필요한 가압 정도, 토출물 표면 상태를 정성적으로 평가하였다.
Fig. 2 Manual extrusion test setup
3. 실험결과 및 분석
3.1 압축 거동
Fig. 3과 Table 4는 재령별 압축강도를 나타내고 있다. CR이 도입된 배합에서는 CR 혼입량이 증가할수록 압축강도가 감소하는 경향이 뚜렷하였으며, 28일 압축강도는
CR1의 36.57 MPa에서 CR3 28.78 MPa, CR5 28.50 MPa를 거쳐 CR10의 24.55 MPa로 낮아졌다. 이는 고무 입자의
낮은 강성과 매트릭스-고무 계면의 약화, 그리고 고무 혼입에 따른 공극 증가에 기인하는 것으로 판단된다(Lương et al., 2021). 동일한 감소 경향은 3일 및 7일 재령에서도 일관되게 관찰되었다. CR을 혼입하지 않은 CR0(plain)의 압축강도는 모든 재령에서 CR1보다
낮게 측정되었다. CR0 대비 CR1의 강도비가 약 10 % 상회하는 수준으로 나타났는데, 이는 CR의 효과라기보다는 해당 배치의 믹싱 또는 양생의
편차에 기인한 것으로 판단된다.
Fig. 3 Comparison between compressive strengths
Table 4 Average compressive strength (MPa)
|
Mixture
|
3 days
|
7 days
|
28 days
|
|
CR0
|
14.05
|
22.53
|
32.96
|
|
CR1
|
14.92
|
24.01
|
36.57
|
|
CR3
|
12.82
|
19.75
|
28.78
|
|
CR5
|
11.73
|
19.57
|
28.50
|
|
CR10
|
9.11
|
16.51
|
24.55
|
3.2 인장 변형경화 거동
CR0∼CR10 배합의 직접인장 응력–변형률 곡선을 Fig. 4에 나타낸다. 모든 배합에서 첫 균열 이후 응력이 지속적으로 증가하는 변형경화 거동이 관찰되었다. 인장강도(σpc)는 CR1에서 최고값(약 2.6 MPa)에 도달한 후 CR10(약 2.1 MPa)까지 완만히 감소하였다. 연성을 정량적으로 보여주는 변형률 능력($\varepsilon_{tu}$)은
CR0의 4.73 %에서 CR10의 9.46 %로 CR 함량 증가에 따라 지속적으로 증가하였다. 즉 CR 함량 증가는 인장강도를 소폭 감소시키는 대신
변형률 능력을 크게 향상시키는 강도와 연성의 절충(trade-off) 관계에 있음을 보여주었으며, 이는 압축강도의 감소 경향과도 일치한다. 이러한
연성 향상의 원인은 3.1절에서 압축강도 저하의 원인으로 제시한 미시구조 변화와 동일한 관점에서 설명할 수 있다. 낮은 강성의 고무 입자, 매트릭스-고무
계면의 약화 및 고무 혼입에 따른 공극은 매트릭스 내부에서 국부 강성과 파괴인성을 저하시키는 인공 결함으로 작용한다. 이에 따라 균열이 특정 단면에
국부화되지 않고 국부 강성이 저하된 다수의 위치에서 개시 및 전파되며, 각 균열 단면에서 PE 섬유의 가교작용과 결합되어 균열 폭이 제어된 다중 미세균열이
형성된다. 그 결과 후균열 변형능력과 에너지 흡수 능력이 향상된 것으로 판단된다. 이는 서론에서 제시한 Jtip 저감 기반의 매트릭스 설계 개념과 부합한다(Lương et al., 2025). 초기균열응력(σfc)은 CR 함량에 따른 변화가 상대적으로 작았던 반면, 변형경화 정도를 나타내는 비율(σpc/σfc)은 CR1에서 최대값인 약 1.5로 나타났다. 모든 배합에서 첫 균열 이후 응력상승이 유지되어 강도 조건($\sigma_0 > \sigma_{fc}$)이
만족됨을 확인할 수 있으며, 이는 서론에서 제시한 미시역학적 설계 개념과 부합한다.
Fig. 4 Typical stress–strain curves in uniaxial tension
3.3 균열 거동
인장 시험 후 시편 표면의 다중 미세균열을 적색펜으로 가시화(crack tracing)한 뒤(Fig. 5), 게이지 구간 80 mm 내 균열 개수를 계수하고 게이지 길이를 균열 개수로 나누어 평균 균열 간격을 산출하였다. Table 5는 각 배합의 변형률 능력, 균열 개수, 균열 간격의 평균값을 보여주고 있다. 앞서 기술한 바와 같이, Table 5의 균열 개수와 간격은 시험체의 표면을 육안으로 관찰하여 발견된 균열을 기반으로 산정하였으므로, 모든 균열의 개수와 정확한 균열 간격이 아닌 단순한
상대 비교를 위하여 정량화한 값이다. 시험체의 균열 개수를 비교해 보면, CR0 8∼12개, CR1 13∼17개, CR3 18∼22개, CR5 23∼27개,
CR10 35∼45개로 CR 함량 증가에 따라 뚜렷하게 증가하였고, 평균 균열 개수는 10, 15, 20, 25, 40개로 계산되었다(Table 5). 이를 기준으로 산출한 평균 균열 간격은 CR0 8.0 mm에서 CR10 2.0 mm로 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 균열 개수 증가 및 균열
간격 감소는 변형률 능력이 CR0 4.73 %에서 CR10 9.46 %로 증가하는 경향과 같다. 즉 CR 함량이 증가할수록 보다 많은 수와 더 조밀한
간격의 미세균열로 분산되었으며, 이는 SHCC의 변형경화가 단일 균열의 국부 개구가 아니라 다중균열의 형성⋅분산을 통해 발현됨을 보여준다.
CR10의 변형률 능력이 CR0보다 2.0배 증가할 때 균열 개수는 4배 증가하고 균열 간격은 1/4로 감소하였다. 균열 개수의 증가와 간격의 감소는
CR 함량 증가에 따라 균열이 시험체 전반으로 분산되었음을 의미한다. 또한 CR의 혼입이 다수의 미세한 균열을 시험체 전반에 분산시켜 인장변형 성능을
증진하는 데에 유리하게 작용함을 보여준다.
Fig. 5 Multiple microcracks visualized with red marking (CR0–CR10)
Table 5 Tensile strain capacity, number of cracks, and crack spacing
|
Mixture
|
Strain capacity, εtu (%)
|
Number of cracks
|
Crack spacing (mm)
|
|
CR0
|
4.73 ± 0.20
|
10
|
8.0
|
|
CR1
|
5.52 ± 0.26
|
15
|
5.3
|
|
CR3
|
7.38 ± 0.41
|
20
|
4.0
|
|
CR5
|
7.65 ± 0.41
|
25
|
3.2
|
|
CR10
|
9.46 ± 0.46
|
40
|
2.0
|
3.4 압출성 평가
CR0∼CR10 배합의 압출성을 압출 가압력, 토출 연속성, 표면 상태의 세 항목으로 정성 평가하여 Table 6에 정리하였다. 2.2절에서 기술한 바와 같이 압출성 평가는 3D 프린팅용 노즐 조건을 모사한 상태에서 배합 간 상대 비교를 목적으로 한 정성 평가로
수행되었다. Fig. 6에 나타낸 바와 같이, 모든 배합이 수동 사춤기를 통하여 압출이 가능하였다. CR0∼CR5 배합은 노즐 통과 후 연속적이고 표면이 매끈한 토출물을
유지하였으며, CR 함량이 증가할수록 압출에 요구되는 가압이 증가하고 압출 품질이 점진적으로 저하되는 경향을 나타내었다. 특히 CR10 배합은 토출물이
일정 길이 이상 연속되지 못하고 끊기는 현상과 표면 갈라짐(surface tearing)이 반복적으로 관찰되어, 가장 큰 가압이 요구되고 토출 연속성이
가장 낮았다. 이러한 압출저항 증가는 고무 입자 혼입에 따른 항복응력과 점도의 상승 및 입자 간 간섭에 기인하는 것으로 판단된다(Carvalho et al., 2024). 이는 CR 함량 증가가 인장 변형률 능력 측면에서는 유리하나 압출성 측면에서는 불리하게 작용함을 보여주며, 이로 인하여 연성과 압출성을 절충하는
적정 구간의 CR 함량이 존재하는 것으로 판단된다. 다만 이 연구에서는 유변 물성을 측정하지 않았으므로 CR의 영향을 정량적으로 분석할 수는 없으나,
CR 함량 증가에 의하여 변화된 유변학적 특성이 적층된 SHCC의 형상 유지에는 유리할 수도 있으므로 이에 대한 추가 연구도 필요하다.
Fig. 6 Extrudates of the CR0–CR10 mixtures
Table 6 Qualitative assessment of extrudability
|
Assessment item
|
CR0
|
CR1
|
CR3
|
CR5
|
CR10
|
|
Manual pressing force
|
O
|
O
|
O
|
△
|
X
|
|
Extrusion continuity
|
O
|
O
|
O
|
O
|
X
|
|
Surface quality
|
O
|
O
|
O
|
O
|
X
|
|
Overall extrudability
|
O
|
O
|
O
|
△
|
X
|
Note: Rating criteria : O (Good): continuous extrusion under moderate pressing force,
smooth surface, no discontinuity / △ (Fair): continuous extrusion under considerable
pressing force, intermittent flow instability, minor surface roughness / X (Poor):
excessive pressing force required, repeated flow discontinuity, surface tearing
3.5 CR 함량의 적정량 도출
앞선 결과를 종합하면, 변형률 능력은 CR 함량 증가에 따라 지속적으로 향상되어 CR10에서 최고값(9.46 %)을 보였고, 인장강도는 CR1에서
최고값(약 2.6 MPa)을 보인 후 완만히 감소하였으며, 압출 품질은 CR 함량 증가에 따라 저하되어 CR10에서 가장 불량하였다. 즉 CR10은
연성이 가장 우수하나 압출 품질이 불량하고, CR1은 강도와 압출성이 우수하나 변형률 능력(5.52 %)의 향상폭이 CR0 대비 약 1.17배에 그쳐
CR 도입의 목적인 연성 보상 효과가 제한적이다. 반면 CR3∼CR5 구간은 CR0 대비 뚜렷이 향상된 변형률 능력(7.38∼7.65 %)을 확보하면서도
압출 품질의 저하가 크지 않은 수준에 머물러, 역학 성능과 압출성을 절충하는 적정 구간으로 판단된다. Fig. 7의 인장 변형률 능력은 Table 5의 실측값이며, 압출성은 Table 6의 정성 등급을 수치화하여 나타낸 것으로 정량 측정값이 아니다. 이 연구의 역학 성능 평가는 몰드 성형 시편을, 압출성 평가는 사춤기 압출을 대상으로
수행되었으므로, 본 결과를 압출⋅적층된 부재에 적용하기 위해서는 출력 시편에 대한 역학 성능 검증이 추가로 요구된다. 후속 연구에서는 3D 프린터
출력을 통하여 CR을 혼입한 SHCC의 연성, 출력성, 적층성 등을 압출 속도, 압출력 등의 정량적 압출 지표와 함께 종합적으로 평가할 계획이다.
Fig. 7 Conceptual diagram of the trade-off between tensile ductility and extrudability
4. 결 론
이 연구에서는 3D 프린팅용 PE 섬유 보강 AAS-SHCC에 폐타이어 고무분말(CR)을 외첨으로 혼입하여 CR 함량(0∼10 %)이 연성과 압출성에
미치는 영향을 평가하였으며, 다음의 결론을 얻었다.
1) CR 혼입 배합의 압축강도는 CR1(28일 기준, 36.57 MPa)에서 CR10(28일 기준, 24.55 MPa)으로 갈수록 점진적으로 감소하였다.
다만, CR0의 강도가 CR1의 강도에 비하여 약 10 % 낮게 측정되었는데, 이러한 결과가 나타난 이유는 후속 연구를 통하여 상세히 규명할 계획이다.
2) CR 함량 증가는 인장강도를 소폭 감소시키는 대신 변형률 능력을 약 2배 향상시켰으며, 이는 CR 함량으로 인하여 강도와 연성이 서로 절충 관계에
있음을 보여준다.
3) 시험체의 표면을 육안으로 관찰하여 발견된 균열을 기반으로 균열의 개수와 간격을 평가한 결과, 평균 균열 개수는 CR0 약 10개에서 CR10
약 40개로 뚜렷하게 증가하였고, 평균 균열 간격은 CR0의 약 1/4 수준으로 감소한 것으로 나타나 변형률 능력의 경향과 정합하였다.
4) 모든 배합이 수동 사춤기를 통한 압출이 가능하였으나, CR 함량 증가에 따라 압출 저항이 증가하고 압출 품질이 저하되어 CR10에서 토출 끊김과
표면 갈라짐이 가장 두드러졌다.
5) 연성과 압출성을 절충하는 적정 CR 함량 구간은 결합재 질량 대비 3∼5 %로 판단된다. 이 구간의 변형률 능력은 7.38∼7.65 %로 CR0(4.73
%) 대비 1.56∼1.62배 향상되었으며, 압출 시 토출 연속성과 표면 상태가 양호하게 유지되었다. 변형률 능력의 최대값은 CR10의 9.46 %(CR0
대비 2.0배)로 나타났으나, CR10은 토출 끊김과 표면 갈라짐으로 압출 품질이 가장 불량하여 적정 구간에서 제외되었다. 다만, 이 결론은 몰드
성형 시편의 역학 성능과 사춤기 압출 기반 압출성 평가에 근거하므로, 향후 3D 프린터로 압출⋅적층된 출력물에 대한 후속 연구에서 종합적으로 검증하고자
한다.
감사의 글
이 논문은 2025년도 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 연구임(No. RS-2025-00558913, No.
RS-2025-00512551).
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