디지털제작과건축적실험 Digital Fabrication & Architectural Experiment 국형걸 Kook, Hyoung-Gul 정회원, 이화여대건축학부조교수 Assistant Professor, Ewha Womans University hgkook@ewha.ac.kr 들어가는말건축설계에디지털기술이활용된지는이제겨우 20여년남짓이다. 3D 모델링 (3D Modeling) 혹은디지털패브리케이션 (digital fabrication) 등우리에게이미익숙한기술들은그보다도짧은역사를가졌다. 장대한건축의역사를볼때현재의디지털기술이건축설계에가져오는변화는산업혁명초기의그것과비견되며, 그속도와범위는훨씬더크다고보여진다. 그러나, 모든급속한변화에는부작용이따르듯, 잘못된이해와방향에서만들어지는과도기적혼란도있는듯하다. 필자는그동안작가의입장에서, 디지털기술을활용하여설계에서제작및시공의전과정을통한건축적실험들을진행해왔다. 본글에서는이를바탕으로현재의디지털제작이건축에시사하는바를논의해보고자한다. 흔히, 디지털건축 이라는용어가국내에서는 프리폼 (freeform) 을가리키는것으로남용되는경향이있다. 물론, 자유로운 형태 를구현하기위한디지털기술로서의의미도부인할수는없지만, 이는디지털기술이활용되는건축설계에있어서상당히이례적이고극히제한적인부분에속한다고보여진다. 사실, 이미동시대건축설계시장에있어서정도의차이일뿐 디지털 기술을활용하지않는건축가는거의없다고볼수있으며, 디지털건축 이라는용어도변화의과도기적상황이만들어낸임시적인분류체계로보인다. 따라서, 머지않아자연스럽게 디지털건축 이라는용어혹은분류도사라질것이고, 근본적인패러다임의변화에근간한건축의새로운흐름이무언가로다시정리될 것으로보인다. 이에본글에서필자는, 디지털건축 의일부혹은분류로서가아닌, 디지털디자인과제작을포괄한디자인과정의의미로서 디지털제작 에대해논하고자한다. 그러면, 디지털제작이건축설계에가져온변화는무엇일까? 이질문은아직까지동시대건축계에진행형인상황이라어느누구도답하기쉽지않을듯하다. 필자또한정답을찾아설명하기보다는, 그러한변화의상황속에서작업을하고있는한작가의입장에서조심스럽게작은경험에의한이야기를꺼내보고자한다. 첫째, 기하학 (geometry) 을통한디자인접근방식의변화를들수있다. 이는구축에대한 과정 (process) 의개념으로, 결과에대한분류또는하나의건축물을오브제 (object) 로바라보는개념인 형태 (form), 또는시적감수성을내포하는 공간 (space) 과도다른개념이다. 건축에서기하학은역사적으로서구고대건축에서부터르꼬르브지에의황금비에이르기까지, 디자인의과정에있어서항상중요시다루어져왔다. 복잡성과반복성에대응가능한디지털디자인은새로운기하학에대한연구를가능하게해주며건축디자인자체의내적발전 (internal development) 가능성을크게만들어주고있다. 둘째로, 건축물의성능 (performance) 에대한관심을들수있다. 기존의현대건축이결과로서드러난작품에대한미적, 기능적평가가중요했다면, 디지털제작을통한건축은디자인의과정초기에서부터평가와피드백을동반한다고볼수있다. 즉, 환경, 구조, 재료등건축을둘러싼여러가지요소들과의관계를시뮬레이션및가상실험을통해디자인에즉시반영할수있게됨에따라, 55
특집 I Special Feature 하나의건축디자인이갖는가치를정량적, 정성적으로분석할수있게만들어주었다. 이는보다합리적인디자인을가능하게만들어줄뿐만아니라, 훌륭한의사소통의도구가되기도한다. 마지막으로, 텍토닉 (tectonics) 에대한재발견과이에따른건축가의역할증대를들수있다. 건축에서의텍토닉은구축적미로서구조또는시공만으로설명될수없는구축된형태의시적표현을이야기하고있다. 이는주지하다시피, 동서고금을막론하고건축의역사속에이어져온중요한개념이다. 그러나모더니즘, 포스트모더니즘등을거치면서건축은점차공간과빛에대한추상적표현, 형태에대한상징적표현이중심이되어왔다. 이와함께산업의거대화로설계와시공의분리가극대화되면서, 설계의과정에있어서구축적표현로서의텍토닉은쉽게표현해내기어렵고, 심지어는이해하기도어려운개념이되어왔다. 하지만, 최근디지털패브리케이션을통한디지털제작은건축디자인의범위를제작과시공의전과정으로확대해주고있고, 건축가가디테일의디자인및그제작까지관여할수있고, 관여해야하도록만들어주고있다. 또한, CNC 라우터, 3D 프린터등의디지털장비들을통해이전에는상상할수없었던디테일의디자인과제작을가능하게만들어주면서건축에있어서텍토닉에대한관심을다시불러일으키고있으며, 이러한움직임은건축가의책임과역할이새롭게정의되기를요구하고있다. 필자는실험적건축작업들을통하여이러한변화들이가져온기회를적극활용해보고자하였다. 본글에서는그중한사례를중심으로디지털패브리케이션을통한디지털디자인과제작의과정을중점적으로살펴보고자한다. 프로젝트사례본프로젝트는프랑스의 Pommery라는유명샴페인제조사에서주최및후원하는 La Fabrique Sonore 라는연례아트전시를통해이루어졌다. 이는전세계아티스트들을초청하여그제조사가위치한프랑스랑스 (Reims) 지역에있는 2000여년된샴페인저장동굴속에설치작품들을전시하는것이었다. 필자는 2011년당시미국과프랑스의미디어아티스트 (media artist), 사운드아티스트 (sound artist) 들과협업으로이작업에참여하여전체구조물의디자인및제작, 설치의전과정을담당하게되었다. 프로젝트가시작되면서, 우리는이동굴안에샴페인거품소리를증폭시키는거대한스피커로서의구조물을만들어보고자하였다. 높이약 25m, 지름약 18m인지하동굴안에, 높이 15m, 지름 10m의거대한콘모양구조물을제작하여매달자는아이디어였다. 원래샴페인의저장을위한지하공간이라, 동굴의최상부에는화물을끌어올리기위한철골프레임이위치해있었고, 이를활용하여거대구조물을만들어매달기로한것이었다 ( 그림 1 참조 ). 일반적인건축설계과정과마찬가지로전체구조물의디자인은기본설계, 계획설계, 실시설계로구분되었다. 그러나모든디자인과정은전통적인방식과는달리도면화과정없이파라메트릭프로그램상에서디자인되었고각단계는누적되어전과정이하나의파일속에연계되어있었다. 기본설계의과정에있어서, 중요한것은여러가지대안을만들고, 분석하고, 결정하는일이었다 ( 그림 2 참조 ). 이는 PATTERN TYPE A PATTERN TYPE B PATTERN TYPE C 그림 1. 프로젝트사이트 그림 2. 폴딩패널의기하학연구와성능분석 56 建築 I 제 58 권제 02 호 I 2014 년 02 월호
단순한매스스터디의차원을넘어서프로젝트에앞서진행해온기하학적연구의연장선상에서, 적용가능한구체적인패널링옵션들과그들이갖는빛과소리의효과들을테스트하는일이었다. 매우짧은시간안에단순한패턴변화하나로무수히많은옵션들을얻어내었고빛과소리에대한정량적, 정성적분석을통해디자인방향을결정하게되었다. 이후계획설계의과정은기본설계의연장선상에서이를어떠한단위로분할및제작할지, 구조적으로어떻게지탱할지등구체적인현실화방안이었다. 이를위해구조엔지니어의자문속에서외피를통한서스펜션구조를디자인하게되었으며, 제작에최적화된패널분할과패널의접히는면과결합되는면에대한구체적인디자인이만들어졌다 ( 그림 3 참조 ). 마지막으로실시설계의과정은모든디자인과정보가하나의파일에들어오는과정이었다. 기존의파라메트릭프로그램상의디자인에서, BIM프로그램과마찬가지로, 하나하나의조인트와디테일, 재료단가와무게등모든정보들이포함되도록하였다 ( 그림 4 참조 ). 그럼으로써, 최종마스터파일은접혀진패널들의전개도 (unfolding drawing) 을자동생성하도록하였고, 프레임및케이블도면도자동생성하도록디자인되었다 ( 그림 5 참조 ). 또한, 제작및설치의모든과정을이미디지털상에서시뮬레이션해볼수있도록하였으며, 모든재료와인력, 시간, 구조등을정확히예측가능하도록만들었다. 이러한디자인작업과동시에재료및부속품들이함께구해졌다. 전체 2톤이넘는구조체를지탱하기위한프레임은 80/20 경량프레임으로미국에서제작되어기타 STRUCTURE FODLING UNFOLDED PANEL (19ⅹ30 = total 570 pieces) 그림 3. 서스펜션구조다이어그램 DETAIL 그림 5. 패널전개도생성 그림 4. 파라메트릭디테일모델링 그림 6. 설치진행개념도 57
특집 I Special Feature 부속품들과함께프랑스로운송되었다. 패널은알루미늄합성패널로프랑스에서구해져현지제작자 (fabricator) 에의해 CNC 라우터로제작되었다. 설치작업은개별패널들이동굴안으로운반된후약 1주동안 7~8명의스텝들과함께진행되었다. 상단에서부터조립이시작되어, 조립후도르래로당겨올리기를반복하면서점차디지털공간상의모습을재현해내었다 ( 그림 6 참조 ). 이상의건축적실험사례를통해디지털제작의과정이건축작업에시사하는바를논의하고자한다. 디지털제작과건축적실험디지털텍토닉본프로젝트는빛과소리로서사이트인동굴공간의특성을극대화시킨설치구조물로서, 외부로는자연빛의흐름과동굴내소리의공명, 그리고내부로는인공빛과소리의반사를동시에구현하였다. 또한외부로는모든현실적인요소들의구조적인결합을통한구축의미를, 내부로는초현실적인순수폴딩면들로이루어진조형의미를보여주고있다. 이는 폴딩 이라는구축의방식을기하학적으로, 구조적으로, 공간적으로극대화시키면서, 기존의건축제작방식으로는구현이불가능한디지털텍토닉을구현해내고있다 ( 그림 7, 8 참조 ). 디자인의유연성하나의디자인에많은시간과노동이요구되는건축디자인에있어서디지털제작의가장큰이점은디자인의유연성 (Flexibility) 이라할수있다. 본작업에서도초기디자인안에서부터구체적인디자인이만들어질때까지파라메트릭디자인을통한히스토리컨트롤은디자인의유연성을극대화시켜주었다. 기존건축디자인에비해훨씬짧은시간내에더많은옵션을생산해냄에따라디자인과제작에있어서생산성과효율성증대는이루말할수없이크다고할수있다. 협업의도구디지털제작의과정은정보를기반으로한다. 즉, 정보로서디자인을컨트롤하는디지털디자인은디자이너서로간, 혹은클라이언트및컨설턴트와의협업능력을혁신적으로증대시켜준다. 본작업에서필자는뉴욕에서, 한아티스트는미네소타, 다른한아티스트는프랑스에위치하면서, 서로간의커뮤니케이션과협업을클라우드방식파일공유와온라인미팅을통해진행하였다. 또한구조엔지니어와제작자 (Fabricator) 와의커뮤니케이션과디자인피드백도이를통해이루어져짧은시간안에완성도있는결과물을제작할수있었다. 그림 7. 프로젝트외부모습 그림 8. 프로젝트내부모습 58 建築 I 제 58 권제 02 호 I 2014 년 02 월호
시공성의확보디자이너의입장에서볼때, 디지털제작은디자인전과정에있어서항상앞서서시공성을고려한계획을가능하게만들어준다. 초기에이미패널들의제작가능한사이즈들을고려하며서로다른디자인들을실험할수있도록해주었으며, 각재료와디테일이정해진후에는단위중량과단가등이적용되어전체의수량, 무게, 비용등모든시공요소들이디자인과연계되어산출되도록만들어주었다. 이는제작에있어서가감없이정확한시공계획을가능하게해주었으며, 정확한구조진단을통해구조물의안정성을확보해주었다. 디자이너의역할증대디지털제작은건축디자인의과정에있어서디자이너의영역과역할을크게만들어주고있다. 기존건축디자인과정에있어서건축디자이너는모형작업, 혹은캐드작업등분업화된조직에서하나의부품이거나, 마스터아키텍트의입장에서도기본설계혹은계획설계까지의과정까지만관여하는경우가많았다. 하지만, 본작업을통해보면, 디지털제작을통한건축디자인은디자이너에게전과정에관여할수있는유연성과여유를가져다주었으며, 디테일하나까지직접컨트롤할수있게해주었다. 즉, 초기디자인부터제작에이르기까지디자인의전과정에건축디자이너의손이미치도록해주면서, 디자이너의시야를넓혀주고역할을증대시켜주었다. 결론본건축적실험작업은일반건축물에비해규모도작고임시구조물이기에이를일반화시키기에는무리가있다. 하지만, 디지털제작으로만이본작업을가능하게해주었고, 그과정에있어서건축설계작업의새로운가능성들을보여주었다. 최근의현대건축은한마디로정의내리기어려운다양한과도기적경향을보여주고있다. 이러한다양성속에 디지털건축 이라는것이또다른유행처럼비추어지고, 사람들은막연히이를추종하기도또는거부하기도한 다. 그러나하나의기술적혁신이건축의본질을흩뜨리거나바꾸지는못하며새로운양식또한될수없다. 오히려, 건축의역사와본질에있어서간과하고있었던중요한요소들을강조해주고보완해주기에우리는우리도모르게이미디지털기술을받아들이고있는것이다. 따라서우리는단순한기술적혁신을넘어서이와함께수반될건축설계환경의근본적인변화에관심을두고새로운패러다임을준비해야할것이다. 참고문헌 1. Jane Burry + Mark burry, The Mathematics of Architecture, 2010, p8-13 2. Kenneth Frampton, Studies in Tectonic Culture, 1995, p19-20 Abstract In light of a long history of architecture, the recent technologies of digital design are bringing rapid changes in the design environment of architecture. However, it is true that our understanding and knowledge about the technologies are not enough to accept the new era, and the theory and paradigm changes are also insufficient to support them until now. Today, there are the major changes in architecture resulting from digital design; geometric design approach and performance based design through simulation, and digital tectonics through digital fabrication. In this article, we will discuss about the effects of these changes, especially focusing on digital fabrication through one of the recent architectural experiments. In summary, 1) Digital Tectonics: Increased potentials for architects' tectonic expressions and the new ways of tectonics which was impossible without the digital design. 2) Design Flexibility: Maximized design flexibility through parametric controls from the initial design to the specific details over the whole design process. 3) Collaboration Tools: Collaborative informative-design platform and objective design development through active communication and immediate feedback. 4) Construction Efficiency: One step more advanced design considering construction and structure phase which makes it possible to predict every elements in next steps. 5) Scope of Designers: Expanded scope and widen view of designers who are able to be directly or indirectly involved in the whole process of design. 59