디지털미디어에의한건축디자인프로세스의변화에관한연구 A Study on the Paradigm Shift in Digitally-Driven Architectural Design Process 박정대 * Park, Jung-Dae Abstract This study examines on an emerging paradigm in architectural design process - a renewed interest and growing synergy in digital representation, which appears between concept and construction. Through this research, new trends of complex form generation methodology in architectural design can be categorized by the use of digital technologies, which oriented from computer science such as dynamics and kinetics, metamorphosis and genetic algorithms. This analyzes primary features of digital representation, which applied in the contemporary building since 1990. Now, the integrated and seamless design process of 'concept-representation-construction' can be realized, and digital representation charts this transition of paradigm shift. 키워드 : 디지털디자인프로세스, CAD/CAM, 디지털재현, 개념-재현-구축 Keywords : Digital Design Process, CAD/CAM, Digital Representation, Concept-representation-construction 1. 서론 1.1 연구의배경및목적건축행위는건축가의사고체계내에서형성되는개념과그것이형상화되는구체적인재현그리고이를실질적인재료로구축하는일련의과정으로이루어진다. 이러한과정은디자인프로세스 1) 와관계가있다. 건축가혹은디자이너의사고체계로부터최종적인디자인대상물이실현되기까지의과정을연속적인프로세스로고려할수있기때문이다. 개념-재현-구축 으로이어지는순차적인전개과정을중심으로하는논의는실질적인의미에서의 짓는방식 을토대로한것이다. 현재, 디지털기반의디자인과정에대하여, 세부적인항목들을포함한체계적인프로세스는정의되어있지않다. 각디자인단계와관련된세부적인기술적진보와함께디지털디자인프로세스에대한정의와새로운기법들에대한건축적관점에서의논의가요구되고있는실정이다. 또한, 최근몇년사이혁신적인디자인프로세스에의해실제건축물로구현된작품들이실현되면서, 역사적선례가없었던디지털기법에의한구축적의미를이해할수있는구체적인관점과분석을위한체계적인방법론의필요성이제기되고있다. 2) * 정회원, 호서대건축학과교수, 공학박사 1) 이론적인논의로서디자인프로세스는 60년대등장한설계방법론에서시작하고있다. Lampugnani(1988) 은현대건축의전환기로평가되는 CIAM 해체이후등장하게되는건축분야의디자인방법론에대해건축사조의변화와관련하여 건축형태의합리성, 즉건축가의조형적의지와함께윤리적실체로서형태의전개과정을통한투명성을추구한것이라평가하고있다. 국제주의양식과같은공통의형태언어보다는디자인을전개시키는공통의태도를강조함으로써, 양식개념을거부하고과학적인디자인방법론의필요성을역설한것이다. Lampugnani, V. M.(1988) Architecture & City Planning in the 20th Century. 2) 60년대 디자인방법론전개운동 (the design method movement)' 은디지털기반의디자인프로세스논의를위한시사점을제공하고있다. 당시이운동과관련된주요한이슈는다음과같은 4가지로요약될수있다. 1근대건축 (modern 디지털디자인프로세스가일반적인디자인과정과다른, 구별되는특성을지닐수있음은특히곡면형상의재현과관련된기술적인성과들에의해공감되고있다. 짓는방식 으로서구축을가능하게하는물적토대인이러한생산방식의변화는디자인프로세스에도영향을준다. 생산방식의변화를살펴보는것은디자인프로세스연구를위한주요한시사점들을제공해줄수있다. 재현에서구축으로의이행과관련된생산방식은구조체계와축조수단을통해잘드러난다. 건축을구성하는근본적인영역의하나인구조체계와축조수단은건축역사의흐름에서주요한기술적인진보가초래한건축적생산방식의변화를담지하기때문이다. 이러한측면에서, 새로운생산방식으로서디지털미디어의도입은 재현 의과정에획기적인변화를초래하고있는것으로볼수있다. 새로운대상을받아들이는과정은재현과인식의순환적상호작용에근거하기때문이다. 3) 디자인과정에서드로잉, 다이아그램, 실물모형, 이미지등의전통적인재현체들은디지털모델이라는새로운재현체로이행되면서, 형상을인지 movement) 이후새로운디자인프로세스모색 2디자인프로세스의단편적반복과정에대한컴퓨터에의한자동화 3산업디자인과같은새로운분야에대한디자이너를위한전략제시 4초기단계부터의협업체계와상위레벨의복합화를가능하게하는디자인프로세스의통합. Gabriela(2002). 본연구에서논의하고자하는디지털디자인프로세스와이시기의디자인방법론사이에는매우유사한측면이있다. 당시의설계방법론도산업디자인영역에서의논의로부터영향을받아이루어졌으며, 현재디지털기반의디자인프로세스역시엔지니어링분야 ( 자동차, 조선등 ) 의 CAD/CAM 연동기술을건축영역에서차용한다는점이다. 3) 이것은사물을 재현 하는방식이인간의인식에실질적인영향을주게되며, 그재현체를통해실재의대상을보게된다는점을의미한다. 르네상스의시대 Brunelleschi의선형투시도법으로인한인식의획기적인전환은 재현 과 인식 의역학적상관성에대한구체적인역사적실례가될수있을것이다. 투시도와같은재현체들은중성적이지않으며, 보다큰사회적, 문화적함축의메카니즘에개입되어있어, 재현 을위한새로운수단의출현은사물에대한근본적인 인식 의전환을초래하게된다. 大韓建築學會論文集計劃系 22 권 1 호 ( 통권 207 호 ) 2006 년 1 월 121
박정대 하는인식의틀에변화를가져오고있는것이다. 재현과구축의상호관련성은디지털미디어를통해더욱긴밀해진다. 이러한논의를배경으로본연구는디지털기반의새로운생산방식으로인해 개념-재현-구축 의건축행위의변화되고있는디자인프로세스를중심으로논의한다. 1.2. 연구의방법및전개본연구는건축디자인과정과관련하여디지털미디어가새롭게적용되고있는프로세스를논의하기위해디지털디자인프로세스의단계를규정한다. 이를토대로, 90 년대이후혁신적인프로세스를시도하고있는주요한프로젝트들에대한분석으로부터건축디자인프로세스의변화된특질들을도출하는연구방법론을적용한다. 먼저, 제2장에서는건축분야를포함한디자인영역전반의디자인방법론을살펴보고, 개념-재현-구축 이라는근본적인건축행위를전제로, 디자인프로세스에관한이론적인논의의기반으로서 5단계의디지털디자인프로세스를규정한다. 제3장은본연구의분석틀로제시된디지털디자인프로세스 5단계를토대로, 개념-재현 의영역에서새로운형태생성의논리로서디지털기법들이적용된주요한현대건축물들을분석하여공통된경향들을분류해낸다. 다음의제4장에서는형태생성논리만을위한시각적재현의한계를넘어서, 재현 과정을중심으로 개념-재현-구축 의디자인과정전반에걸친디지털디자인프로세스가적용된최근사례들을살펴본다. 이들건축작품의디자인프로세스에시도된다양한건축적실험들에대한분류와함께각디자인단계에따른세부적인분석으로부터디지털미디어에의한건축디자인프로세스의변화된특질들을도출하는것이다. 본연구의결론인 5장에서변화하고있는디지털디자인프로세스의가능성을평가한다. 1.3 연구의범위및대상본연구는디자인프로세스를포함한디자인방법론에관한이전의연구와건축설계의실무영역에서이루어지는세부적인과정을포괄하는연구의범위를지닌다. 디지털기반의시험적시도들에대한디자인프로세스측면에서의명확한정의가제시되어있지않은상황에서, 본연구는디지털디자인프로세스에대한전반적인논의를위한선행적연구의성격을지닌다. 개념-재현 영역에서디지털미디어가형태생성논리로차용된프로젝트를분석하는제3장에서는, 1980년대중반부터실험적으로시도되었던건축물들을연구의범위로한다. 디지털기반의여러형태생성논리에대한최초사례들이주요한연구의대상이며, 이들작품들은시각적재현의한계로인해실제지어지지않은가상의프로젝트에대한이론적논의들이주를이룬다. 다음으로, 디지털기술이디자인프로세스의주요단계에직접적으로도입되게되는 1990년대이후완공된주요한현대건축작품들을제4장의분석대상으로설정한다. 건축물들에대한이러한사례분석은건축가혹은기술파트너들이기술한자료들을참고문헌으로한다. 구체적안수치와기술적인사항들을담고있는작품집, 아티클, 잡지게재기고문, 온라인저작물등을포함한다. 2. 디지털디자인프로세스 2.1. 디자인프로세스논의를위한전제디지털기반디자인프로세스에관한본격적인논의는디자인프로세스에대한전제를필요로한다. 건축가의개념으로부터형상화되는재현을거쳐실제건축물로구축되는일련의건축행위인 개념-재현-구축 을디자인프 로세스논의를위한기본적인전제로제시할수있다. 본절에서는구축을위한디지털기반디자인프로세스에대한논의를위해다음의전제를설정한다. 먼저, 건축물을포함하여인공적인대상물을디자인하 는과정전반을상정한다. 즉, 단순한공업품에서부터복잡한비행기에이르는인간에의한인공적인대상물들은디자인의기본적인개념이설정되고이를기반으로구체 적인형상을지닌표현매개체를통해구체화된다. 이렇게형상화된디자인대상물은실제물성을지닌대상물로실현될수있도록기술되는과정인재현을거쳐, 각부품과부재제작과현장에서의조립이라는일련의단계를가진 프로세스에의해창조된다. 이는 개념 으로부터형상화가이루어지는 재현, 그리고그대상물을실현하기위한 구축 이라는일련의과정으로정리될수있다. 다음으로, 개념-재현-구축 의과정에대한개념적인정 의를내리고자한다. 제시하고있는세가지과정은실무영역에서이루어지는구체적인디자인단계들에대해포괄적인논의를할수있도록보다큰영역으로개념화한 것이다. 프로세스의초기영역인 개념 은창의적아이디어가발아되는초기단계로서, 드로잉, 이미지, 사진, 다이어그램, 모형, 통계및분석을통한데이터자료등다양한표현매개체를통해디자이너의사고체계내에가상적으로존재하는디자인개념을적절한매개물로서구체화가 이루어진다. 그리고, 표현매개체를통해구체화된디자인개념을전개시켜대지, 용도, 프로그램, 규모, 공간등의디자인요구조건을만족시키는적절한대안의검토를 통해최종적인디자인을결정할수있다. 이러한개념영역에서는, 재현 영역으로이행될수있는완결된형상화가이루지기전까지디자인피드백의과정의여러번에 걸쳐반복적으로이루어지게된다. 프로세스의중간영역인 재현 은실질적인구축이전제된측정가능한형태로기술 (description) 하는과정이다. 개념의형상화를위한시각적인재현과동시에, 지을수있는시공성이고려하여재료의물성에기반한구축적속성을지닌다. 마지막의구축은제작과조립의 2가지과정으로나눌 수있다. 제작 은재현단계에서기술된도면을기반으로물적속성을지닌재료를가공하여요구된규격을가진각 각의부품을제작하는과정이다. 그리고, 조립 은현장에서의구축이이루어지는과정으로서, 의도된공정에따른일정에의해사전에제작된구축부재들을연결시스템에의해순차적으로조립해가는시공이이루어지는단계이다. 2.2. 디지털디자인프로세스 5단계디지털디자인프로세스의단계별규정은앞절에서논 122 大韓建築學會論文集計劃系 22 권 1 호 ( 통권 207 호 ) 2006 년 1 월
디지털미디어에의한건축디자인프로세스의변화에관한연구 AIA RIBA Predesign Design Construction Post pre design Incep -tion Site Anal. Schematic Design Design Development Construction Documentation Bidding or Negotiation Construction Contact Admin. Post Construction Briefing SketchPlan working drawing Construction Post Con. Feasi -bility Outline Proposals Scheme Design Detail Design Production Design Bills of Quantities Tender Action Project Planning Site Operations Completi on PostOccupan cy evaluation 실무 착수, 타당성 계획 기획설계 계획설계 / 실시설계 시공 디자인이후 전제 디자인이전 개념 (how to design) 재현 구축 (how to construct) 디자인이후 디지털디자인프로세스프로세스규정 개념발의 Concept Initiative 표현매개체통해디자인개념구체화 개념전개 Concept Development 디자인요구조건충족하는최종디자인도출 재현 Representation 실질적인구축을위한측정가능한형태로의기술 제작 Fabrication 도면규격맞춤부품제작 표 1. 실무영역의디자인과정과본연구의 5 단계디지털디자인프로세스의비교 의된디자인방법론 4) 에대한이해를기반으로하고있지만, 디지털미디어의활용이라는측면에서, 새로운디자인프로세스는이전의관습적디자인프로세스와는차이점을지닌다. 개념과구축사이에존재하는 재현 과정을중심으로적용되는디지털기법들로인해 개념-재현-구축 의디자인프로세스의연속적인통합성을지닐수있다. 디지털디자인프로세스에서의 재현 은시각적인재현과는구분되는것으로, 실제짓는방식과연관된의미로서의재현을의미하기때문이다. 본장에서는건축분야의디자인방법론에관한연구성과들과건축실무 5) 에서적용되고있 4) 건축설계방법론의전개양상과관련된주요한연구성과들을연대기적으로분류하면다음과같다. (1)60년대: 1Asimow, Morris(1962) The Fundamentals of Engineering Design 2 C.Jones(1962) 3Thornley, D.(1962) The Design Method in Architectural Education 4L.B.Archer(1963,1964,1967) 5 Alexander, C.(1964) Notes on the Synthesis of Form 5 P.H.Levin(1966,1967) 6J.Luckman(1967) 7C.M.Eastman(1968) (2)70년대: 1Horst Rittel(1973) 2G.Broadbent(1973) 3 Wade,J.W.(1977) Architecture, Problems & Purposes 4 Simon(1973) 5Hillier(1972) 6Darke(1979) 7Bryan Lawson(1979) How Designers Think 8Collins(1978) (3)80년대 : 1Daley(1982) 2Heath(1984) 3Lampugnani(1982) 4 Akin(1987) 5Schon(1988) 6Rowe(1987) 7Chan(1990). 시기별전개양상에따른이들연구성과들에대해평가는구본덕 (1989) 건축디자인방법론을통해본형태도출의과정및관계기법에관한연구, 한양대박사논문, 박한규 (1992) 건축설계방법론, 기문당, 임연웅 (1992) 디자인방법론연구, 미진사, 전영일, 이한석 (1997) 건축디자인이론, 기문당을참고할수있다. 본절의건축설계방법론에관한논의들은본연구의디지털디자인프로세스 5단계와의비교를위해간략하게참고함. 5) 본연구의 5단계는건축실무영역에서 A.I.A. 와 R.I.B.A. 의건축디자인프로세스를토대로한다. R.I.B.A. 의프로세스는 1 Briefing단계 : Inception( 착수 ), Feasibility( 타당성 ) 2Sketch Plan 단계 : Outline Proposals( 계획개요 ) 3Working Drawing단계 : Scheme Design( 계획설계 ), Detail Design( 상세설계 ), Production Design( 생산정보 ), Bills of Quantities( 물량산출 ), Tender Action ( 입찰 ) 4Construction단계 : Projection Planning( 공사계획 ), Site Operations( 현장작업 ), Completion( 완료 ) 5Post-Construction단계 : post-occupancey evaluation( 거주후평가 ) 이며, A.I.A. 는 1 Predesign단계 : predesign( 설계이전의업무 ), Site Analysis( 대지분석 ) 2Design단계 : Schematic Design( 계획설계 ), Design Development( 기본계획 ), Construction Documents( 설계도서 ) 3 Construction단계 : Bidding or Negotiations( 입찰 ), Construction Contact Administration( 시공관리 ) 4Post단계 : Post-construction( 완공후업무 ) 를제시하고있다. 본연구의디 조립 Assembly 공정과구축논리에의한부품합성 는디자인프로세스들그리고디지털디자인프로세스가도입되어있는엔지니어링디자인분야 6) 의이론과기법들을토대로, 개념발의-개념전개-재현-제작-조립 의 5단계 7) 디지털디자인프로세스를규정한다. 3. 개념-재현 영역에한정된디지털디자인프로세스디자인프로세스의측면에서중요한것은디지털미디어가디자인과정의어느영역에서활용되었는가하는것이다. 이것은디지털기반의디자인프로세스를구분할수있는의미있는기준의역할을한다. 이러한측면에서, 디지털미디어가활용되어온전개흐름은 개념-재현 의영역과 재현-구축 의영역으로나누어볼수있다. 본장에서는 개념-재현 영역에서새로운형태생성논리를위한제한적인의미로디지털미디어가적용된사례들을중심으로디자인프로세스와관련디지털기법을분석한다. 3.1. 디지털미디어에의한형태생성논리디자인프로세스에서디지털미디어의활용이시각화를위한도구에서벗어나, 형태의파생과변형을위한생성논리를구현하려했던초기의시도는 Eisenmann에서찾을수있다. Carnegie Mellon Research Institute 지털디자인프로세스는개념이전에프로젝트수행을위한요구사항을조사, 정리하는 디자인이전 (Pre-design) 단계와건축물이완공된이후행해지는 디자인이후 (Post) 단계를포함하지않는다. 6) 이와관련해서는다음을참고할수있다. 1김관명, 임창영 (1996) 산업디자인프로세스상의실체화단계를위한동시공학, 디자인학연구 vol13 2김억, 임창영 (1996) 통합적제품디자인프로세스를위한정보시스템, 디자인학연구 vol13 3고경환 (1998) 사용자중심디자인에서래피드프로토타입의활용에관한연구, 한국과학기술원석사논문 4구상권 (2000) 컴퓨터통합제품디자인프로세스에관한연구, 서울대대학원석사논문. 여기서, 흥미로운점은건축의디자인프로세스에관한방법론은응용디자인분야로부터영향을받고있다는점이다. 앞서지적한바와같이, 건축에서의디자인방법론은 1960년대시스템이론을배경으로산업디자인과제품디자인등의응용디자인분야에활용되고있던시스템디자인방식을건축설계방법론 (design methods in architecture) 으로적용하여디자인절차에관한과학적인측면을건축연구에접목시키려는시도로부터출발하였다. 흥미롭게도, 디지털기반의새로운디자인프로세스역시응용디자인분야의통합프로세스로부터영향을받고있다. 7) 디자인프로세스의개념으로부터의도된복잡한형태가제어가능한데이터의형태를유지한채실제시공단계까지일관되게통합되는일련의 디지털연속체 로서의디지털디자인프로세스의각단계에대한개괄적인규정은박정대 (2004A) 를참고. 大韓建築學會論文集計劃系 22 권 1 호 ( 통권 207 호 ) 2006 년 1 월 123
박정대 [Pittsburgh, 1987-1989] 에서 Eisenmann은다이아그램의생성과정에처음으로, 컴퓨터모델링알고리듬의일종인 부울연산 (Boolean Operation) 을적용하였다. 3쌍의부울입방체 (boolean cube) 형상을상호관입시킨조합에의해새로운형태를생성시켰다. 디자인초기단계에서디지털미디어를개입시킨 Eisenmann의실험적작업은이후 fold 와 Blob 건축에영향을주게된다. 개념-재현 영역에서디지털미디어를적용한이러한현대건축의경향은 디지털건축 으로통칭할수있다. Eisenmann에연원을두고있는 디지털건축 은해체주의이후선언된 folding architecture' 에건축적사고의이론적기반을둔다. Kipnis(1993) 는 Corbusier의건축선언을연상시키는, 유사한제목을지닌자신의글에서해체주의이후새로운건축경향들을 'Information & Deformation' 으로구분하여논의하였다. 그리고, Lynn(1993) 은해체주의자들의 ' 충돌과모순의논리 (logic of conflict and contradiction)' 를벗어나 좀더유연한연속성의논리 (more fluid logic of connectivity) 를위해 폴딩 (folding) 이라는새로운디자인전략을주장하였다. 이후, 디지털건축 에관한본격적인전개가이루어지기시작한 1997년, Perrella(1997) 는신조어인 'hypersurface' 8) 를사용하여, 디지털건축에대한보다명확한분류를제시하였다. 같은해, 최초의국제적인전시회 <transarchitecture> 가개최된이후, 디지털건축 으로평가되는현대건축의흐름을드러내는전시회가뒤따르게된다. 9) Perrella가 hypersurface' 용어로서 디지털건축 에관한이론적분류와평가를최초로시도했다면, Zellner(1999) 는 1960년대신아방가르드 (neo avant-garde) 의건축적이상과 디지털건축 사이의역사적상관관계를제시하기도하였다. 개념-재현 영역에서디지털기반의새로운형태생성논리들은건축의디자인프로세스에있어근본적인사고의전환을가능하게한다. 형태를만드는것 (making the form)' 에서 ' 새로운형태를발견해내는것 (finding the form)' 으로이동해가고있는 8) 디지털건축 과관련된주요한저서들은다음을참조할수있다. 1Perrella, S.(1997)Hypersurface Architecture 2Jenks, C.(1997)The Architecture Of The The Junmping Universe 3 Jenks, C.(1997)New Science=New Architecture? 4Perrella, S.(1998)Hypersurface Architecture II 5Spiller, N.(1998) Architecture In Cyberspace ll 6Zellner, P.(1999)Hybrid Space: New Forms In Digital Architecture 7Lynn, G.(1999)Animate Form 8Rahim, Ali(2000)Contemporary Processes In Architecture. 이외 Antonino Saggio의편집기획에의한다양한저자들의 'IT Revolution in Architecture' 연작들을들수있다. 9) 관련된주요한전시회의전개양상은다음과같다. 1 transarchitecture in Brussels, Monaco, Paris, Berlin, Quebec, Montreal, Rotterdam, 1997 2ArchiLab in the FRAC Center in Orleans(1999년부터매년개최되고있는국제건축실험전 ) 3 'More Ethics, Less Esthetics', The Ⅶ. Architecture-Biennial in Venice, 2000 4The Far Eastern International Digital Architectural Design Award; FEIDAD in Taiwan, 2000( 디지털건축 에대한최초의국제어워드 ) 5Folds, Blobs, and Boxes: Architecture in the Digital Era in the Heinz Architectural Center, Carneige Museum of Art: Pennsylvania, 2001 6 The Triumph of the Baroque at the National Gallery of Art: Washington D.C., 2000. 이는 Schmal(2001) 과 Rosa(2003) 참조. 패러다임적전환은형태생성을위한다양한디지털기법들을통해새로운경향으로나타나고있다. 본장에서는 개념-재현 영역의형태생성논리로적용된기법을 형태변이, 운동기반역학시스템, 유전자알고리듬 으로분류한다. 3.2. 형태변이 (Metamorphosis) 디지털기반의새로운형태생성논리로활용되는기법의하나인 형태변이 (Metamorphosis) 10) 는형상을정의하고있는기하학적매개변수의값을임의적으로조정하여복잡한형태를자동적으로생성 / 파생시킨다. 특정형상에서다른형상으로변이되는과정에는보간법 (interpolation) 이적용되어, 형태변이의전이과정이부드럽고순차적으로이루어진다. 형태변이는 디지털건축 에서새로운형태생성을위해많이활용되는일반적인디지털기법이다. 형태변이모델링기술의일종인 ' 모핑 (morphing)' 은서로간에유사성이없는원본대상물과타겟대상물의형상적속성들을조합하여일정범위내에서의혼성적형태를생성해낸다. 모핑기법이적용된초기의실험적시도로 Eisenmann의 Tours Arts Center [Tours, France, 1993-1994] 11) 와 Marcos Novak의 Transarchitecture' [1987 (proposal)] 을들수있다. 그런데, Eisenmann이개념으로부터형상화에이르는디자인초기과정에디지털미디어를적용한선례적건축가이지만, 이들초기작품들의건축적형태는곡면형상을지니지않는다. 12) 이러한측면에서, 곡면형상의건축적형태를디지털미디어를통해생성한선례적시도는 Novak 13) 에서찾을수있다. 수리함수의시각화프로그램 (Mathematica) 을활용하여순차적형태생성알고리듬에의한기하학적기술에의해, Novak은구체적인형태보다는관계, 영역, 다차원그리고공간의휨자체를조작하려는시도에중점을두었다. 3.3. 운동학과운동역학시스템새로운형태생성을위한또다른디지털기법으로는 운동기반역학시스템 을들수있다. 이것은형태생성을제어하기위한조건으로형태자체이외에별도의생성조건이존재한다는측면에서 형태변이 와구분된다. 별도의생선조건의역할을하는것이응력 (force) 이다. 건축프로 10) 건축형태로서위상기하학적형상을직접적으로차용되고있는사례로는 UN Studio's the Mobius House [Hei Gooi, the Netherlands, 1995] 와 Preston Scott Cohen's Torus House [Old Chatham, NY, 2001] 등을들수있다. 11) Eisenmann은자신의작업에서활용되는형태생성논리로 24 가지의 형태도구 (formal tools) 와 15가지의 개념도구 (conecptual tools) 를제시하면서, 형태생성논리로구분한 morphing' 의범주에 Haus Immendorff(1993), Tours Arts Center(1993-1994), Vienna Momerial(1995), Church for the Year 2000(1996), Bibliotheque de L'IHUEL(1996-1997) 등의작품들을포함시키고있다. Eisenmann(1999) 12) Eisenmann의작업에서곡면형상의건축적형태는 1997년 Staten Island Ferry Terminal 현상설계안이후부터나타난다. 13) 시기적으로구분한다면, 디지털미디어를건축의디자인과정에적용한초기의선구적작업은 Marcos Novak에서찾을수있다. 그의개념중의하나인 liquid architecture는이미 1980년대중반부터시도되었다. liquid 와 'trans architecture' 이후의주요한작업으로는 Data-driven Forms[1997-1998], Paracube[1997-1998] 등을들수있다. 124 大韓建築學會論文集計劃系 22 권 1 호 ( 통권 207 호 ) 2006 년 1 월
디지털미디어에의한건축디자인프로세스의변화에관한연구 젝트가속하고있는환경, 사회, 경제적맥락으로부터도출된문맥적현상등이역학적인의미에서응력으로해석될수있다. 여기서의응력은일종의정보가되어, 형태의형성과정속에축적되며, 정보로축적된현재의응력에대한직접적인반응으로부터추상공간이유도된다. 디자인형태가개념적으로사유되는순간, 공존하고있는운동과응력에의해운동기반역학시스템이정의되며, 최초의조건으로서의응력은움직임과특정한행태적휘어짐모두에대한형성동인으로작용하는것이다. 14) 정적인표현방식을대신하는운동기반의새로운형태생성기법으로 keyframe animation, forward & inverse kinematics, dynamics, particle systems 등의다양한모델링기술이차용된다. 이러한운동기반디지털기법들은운동학과운동역학시스템으로구분할수있다. 먼저, 운동역학 (dynamics)' 15) 는대상물의질량과그에가해진응력을반영한역학적분석에기반하며특히시스템내부로부터동인되지않은외부적응력과의역학관계에중심을둔다. 운동역학시스템의일종으로곡면형상을지닌형태생성논리의통칭으로이해되고있는것인 Blob' 혹은 Metaballs' 이다. 이것은응력장의형상화를위한프로그래밍방식의입자역학시스템대신디자이너가직접적으로응력장의형태를용이하게조작할수있는모델링기법이다. 16) Blob은 1995년 Gerg Lynn의의해이론적인논의의대상이되었다. 이를적용한 Lynn의초기프로젝트가 New York Presbyterian Church [Queens, New York, 1995-1998] 이다. 다음으로, 운동역학과구분되는 운동학 (kinematics) 은대상물혹은대상물들의위계적시스템의운동으로, 대상물의움직임이외의질량, 응력등은고려하지않은운동자체에관한것이다. 시스템의위계적체계를이루는하부구조로서의 골격 은다양하게연관된제어인자를가진 뼈대 와 관절 로구성되어있으며, 디자이너의 골격 에대한직관적인조작에의해형태변형의과정에서시스템의복잡한움직임에대한조절이가능하다. 운동혹은 ( 디자이너의조작에의한 ) 외부적요인의작용과동시에시스템체계의위계를따라순차적인 14) 운동 (motion) 은움직임 (movement) 과작용 (action) 을암시하지만, 애니메이션은형태의진화와형성동인으로서의응력을의미한다., 변수에의해생성되는어떠한디자인에있어서도, 시스템내부의 ( 조건들이 ) 드러나는것과동시에 ( 외부적영향으로서 ) 맥락적정보의 ( 응력 ) 장을내재시키는것이함께공존하고있다는것은중요한점이다." Lynn(1998) 15) dynamics는운동학과운동역학을모두포함하는동역학의의미이지만, Lynn을포함한몇몇건축가들이사용하고있는 dynamics는 운동학 과대비되는 운동역학 을의미한다. 이는 ' 역학 (mechanics)' 으로통용되는구조공학적정의라기보다는, 애니메이션기반의컴퓨터프로그램에적용된알고리듬혹은컴퓨터명령어를차용한개념에가깝다. 본연구에서는이들건축가의개념적인의미로서, dynamics를 운동역학 으로변역한다. 16) 동형다중곡면 (isomorphic polysurfaces)' 인 Blob는상업용 CAD 프로그램에서역학기반모델링알고리듬으로지원된다. 대상물에부여된질량과인력값에따라대상물간의응력장을상호작용시켜주는매개변수를지닌동형다중곡면은단순히공간을점유하는일반적인대상물과달리언제든새로운 Blob를추가시킴으로서또다른상관관계이형성가능한열려진변이체이다. 형태변형이순방향으로전달되거나역방향으로 (inverse kinematics) 전개된다. 관련작품으로 Lynn의 House Prototype [Long Island, 1994 (Proposal)] 이있다. 3.4. 유전자알고리듬 (GA;genetic algorithm) 디지털미디어에의한형태생성논리로활용되고있는세번째디지털기법은유전자알고리듬 (genetic algorithm, 이하 GA) 이다. 합리적이고논리적인유형학적접근이주류를이루었던이전의추론적논의들과달리, 유전자알고리듬은형태및공간생성과관련하여감성과창조성의가능성을보여주고있다. 생물학의성장과형태의개념인자연의진화모델은건축적형태를위한생성적프로세스로적용될수있다. 건축적개념은생성이정의된일종의규칙에의해표현될수있으며, 개념의진화와전개는디지털형식의알고리듬에의한프로그래밍을통해선례가없는새로운형태를생성할수있다. GA기반의디지털디자인영역에서최초의시도로 Frazser(1995) 의 reptile system' [1995 (proposal)] 을들수있다. 발아체 (seeds) 와성장 (grow) 개념을도입하여 2개의접힘판구조부재로구성되어있어, 형태적조합 (18가지유형 ) 이가능한일종의가변적외벽체시스템이다. 유전적패러다임에내재된풍부한가능성을지극히형식적으로제한된방식으로한정시켰던 shape grammar로부터디자인의창조적영역의새로운의미를부여한사례로평가할수있다. 동일한시기의또다른진화론적건축 (evolutionalry architecture) 사례인 Karl Chu(1995) 의 'proto-bionic architecture( 원시생명공학적건축 )' 은 Lindermayer System( 이하 L-System) 17) 이라는생성적논리에근거를두고있다. L-system은 3차원의구조화된체계에의해통합된형태를생성해낼수있는구조적형태성으로인해건축을포함한조형예술의디지털기반디자인과정에서다양하게활용하고있다. 이러한유전자알고리듬은디자인프로세스의측면에서, 앞서의디지털기법인 형태변이 와 운동기반역학시스템 과는구분되는특징이있다. GA기반의디지털기법들은최근시공가능한구조체계를위한실험적인시도를진행하고있기때문이다. 18) 3.4. 형태생성논리에만한정된디지털디자인프로세스의특성 이상으로논의된것처럼, 개념-재현 영역에서새로운형태생성논리로활용되고있는디지털기법들은단편적인형태의시각적표현수단의수준을넘어공간과형태의창조적발생인자 (form generator) 의역할을하고있다. 수학적알고리듬과발생학적코드가밀접히연관된유기적인형상이디지털미디어에의해생성되고있는것이다. 형태가변화되는풍부한다양성은디지털방식에의한서로다른디자인프로세스를통해반복적이고연속적으로 재생산 (reproduction) 되고있다. 보자르이후의전통적인 17) 박정대 (2004B) 18) Peter Testa의 MOSS로부터생성된 honeycomb truss는 CAD/CAM에의해실물모형으로제작되었고, Christirna Shea의 eiform 을통해형태생성된비정형적구조체는 AA School 교정에설치구조체로실제구축되기도하였다. 박정대 (2004B) 大韓建築學會論文集計劃系 22 권 1 호 ( 통권 207 호 ) 2006 년 1 월 125
박정대 방법론으로서의 parti는명확하고확정적인결정론적사고의틀을따르고있는반면, 디지털프로세스의새로운개념은디자인과정전반에걸쳐, 유동적인미확정성을유지하는동시에세밀한부분까지제어가능한비선형적미확정성속성에근거한다. 디지털기법에의해생성되는새로운형태들은사례를찾기힘든예측이불가능한비선형적인형태를드러낸다. 예상치못한비규정적인프로세스는시적인창작과창의적인변형으로의새로운방향성을제시하고있는것으로평가할수있다. 19) 그렇지만, 새로운형태생성을위한디지털기법들에대한이러한평가의이면에는또다른시각이공존하고있다. 개념-재현 영역에서만활용되고있는디지털기술의시각화측면은이제까지의 디지털건축 이지닌시각적재현의한계로지적되고있다. 디지털미디어을활용한시각적 재현의도구적역할 (the instrumental role of representation) 은실질적인건축물로구축될수있을지에관한회의적시각에직면하고있는것이사실이다. 디지털기술은부정적회의주의를더욱심화시키면서시각적재현에따른표현의가능성만을극대화시키고있는측면을부정할수없다. 컴퓨터는추상화된재현매개물을실질적인사물인것처럼작업할수있는환경을제공하며, 시각적재현을통해존재하는사이버공간으로인식하며살아갈수있는환영을불러일으키고있다. 형태생성논리의하나인 형태변이 의경우에는, 공학적메카니즘을표상하는기능적인기계대상물로부터감각적이고에로틱한가상이미지를이끌어내는과정이라는평가도존재한다. 20) 4. 디자인과정전반에걸친디지털디자인프로세스 4.1. 디자인초기단계부터의디지털미디어의필요성앞장에서살펴본것처럼, 디지털미디어가 개념-재현 영역에서만실험적으로시도된디지털디자인프로세스는시각적재현의극적강조라는한계를지닌다. 이러한측 19) 디지털기반의가상환경에서인자로서작용하는응력은 motion을통해형태생성에반영된다. 근대건축에서주요한미학적개념의하나였던 movement는내, 외부를가로지르며상호관입하는 공간적개념으로서의움직임 의의미를지녔다. 반면, 디자인형태가개념적으로사유되는순간에응력과함께개입되게되는 motion은공간적개념보다는형태에우위를두고있으며, 최초의조건으로서의응력장 (force fields) 은 motion을통해형태의특정변형을가능하게한다. 근대이후건축분야에서의공간에대한추상적개념은데카르트좌표체계에의한이상적인중성적공간이었지만, 이제공간은비워진진공의차원이아닌 motion이작용하는응력조건을지닌 권역 (environmental fields) 의개념으로이해되어진다. movement과비교되는 motion에대한이러한개념적논의는자연현상으로서의형태와그변화는 응력의작용 (action of force)' 에의한것이라는 D'Arcy Thompson의 On Growth and Form(1917) 에대한재해석을통해촉진되었다. 20) Frederic Jameson의 기계이미지의재생산 (Machines of reproduction) 개념에따른다면, 형태변이의 재생산 은산업혁명으로초래된속도와고통에대한에로틱적강박 (sado-masochistic obsession) 에구속된것일수있다. 속도에대한무의식적강박은, 미래파는물론, Corbusier의 Vers Une Architecture' 에서곡물창고, 선박, 비행기, 전차, 자동차등의산업사회상징물들에대한인용에서드러나듯여성적 (feminine) 인반면, 고통에대한무의식적강박은 Ballard의 Crash 에서처럼기계가인간신체와혼성되어신체의일부가되어버리는양성적 (androgynous) 성향으로까지전이된다. Steele(2002) 면에서, 새로운생산방식으로서디지털미디어의역할은중요성을지닌다. 재현된매개체에실질적인물성을부여하는생산방식으로서의디지털미디어의속성은시공제어논리로이해할수있다. 이와관련된기술중의하나로역공학 ( 이하 R.E.; reverse engineering) 기법 21) 을들수있다. 디자인프로세스의측면에서, 역공학기법은 개념- 재현 과 재현-구축 영역사이에명확한구분을둔다. 개념으로부터형상화가이루어지는 개념-재현 의과정은이전의전통적인방식에따르지만, 형상의구축을위한 재현-구축 의영역에서는디지털기반의새로운기법을도입한것이다. 그런데, 역공학기반디자인과정을건축에도입하고있는대표적인건축가인 Grank O. Gehry의경우에서보듯, 재현-구축 영역에한정된역공학기반디자인프로세스는시공제어를위한도구로서그역할이축소되고있다. 개념에서형상화로전개되는디자인초기의 개념-재현 영역에서디지털미디어는개입되지못하는것이다. Guggenheim Museum in Bilbao [Bilbao, 1991-1997] 를통해지어질수있는건축적형태의가능성을실험해보여주었다는 Gehry에대한건축적인평가에서, 디지털미디어의역할은기술적인영역에머물고있는실정이다. R.E. 기반디지털디자인프로세스에따른다면, 디지털미디어의의미는작가의조형적의도를드러내는복잡한형상을 지을수있게 (buildable)' 해주는수단으로한정되어버린다. 이러한문제의식에서볼때, 개념적사고가이루어지는디자인의초기과정에서부터완성된건축물로이어지는디자인의전반적인과정전체가디지털미디어에의해연속적으로통합되는디지털디자인프로세스의필요성이제기된다. 디자인프로세스의측면에서, 디지털미디어의역할은확대될수있다. 역공학디자인과정에서구축의도구로만활용되었던디지털미디어는개념에서재현으로이어지는디자인초기과정까지를 포함할수있는것이다. 재현-구축 영역에서시공을제 어하기위한도구적역할로만한정되고있는문제를해결 하기위해, 디자인초기단계에서부터디지털미디어를활 용할수있는디지털디자인프로세스가필요한것이다. 이것은디지털미디어가형태생성논리로부터시공제어논 리로서발전되어온이제까지의전개양상을디자인프로세 스의측면에서통합할수있음을의미한다. 본장에서는 디자인과정전반에걸쳐디지털미디어를적용한초기의 시도와최근사례들을살펴보고, 디자인초기단계부터디 지털미디어의가능성을논의한다. 4.2. 형태생성논리와시공제어논리의통합 연대기적인시기로살펴본다면, 디자인과정전반에걸 쳐 디지털 미디어가 개입되어 실현된 최초의 사례로는 Makoto Watanabe의 Idabashi Station [Tokyo, 1991-2001] 이있다. Idabashi Station은동경지하철의인 프라스트럭처를 토대로 인공지능 알고리듬 (artificial-intelligent program) 을 적용한 골조체들 (web 21) 박정대 (2004A) 126 大韓建築學會論文集計劃系 22 권 1 호 ( 통권 207 호 ) 2006 년 1 월
디지털미디어에의한건축디자인프로세스의변화에관한연구 frames) 이자동적으로스스로의형상을생성해가는프로젝트이다. 실제구축된형상은건축물이라기보다는지하철역사의내부인테리어와외부에설치된조형물이다. Idabashi Station이실제구축된것이 2000년 22) 이라는점을고려한다면, 실제구축시기로볼때최초의구축된사례로는 NOX의 Fresh H2O expo [Neetlje Jans, The Netherlands, 1994-1997] 와 Blow Out Toilet Block [Neetlje Jans, The Netherlands, 1994-1997] 를들수있다. 건축속으로인간의행위를용해시킴으로써새로운 건축을시도하려는 액상화 (liquidizing)' 23) 은 NOX의주요한개념이다. 엑스포전시회를위한야외공중화장실의용도를지닌 Blow Out은화장실에서인간의행위와냄새를옮기는바람의움직임을벡터화하여 3차원곡면형상으로모델링한것이다. 물의전시관인 Fresh H2O는 14개의곡면들이유체변형을통해 65m 길이의부드러운곡면형상을만들어내며, 이공간에서인체는자연과콘크리트 / 금속, 반응형전자센서와물의거친혼합물, 환경과테크놀로지와완전한혼합을이룬다. 그런데, Blow Out에서는부재제작을포함한구축과정에서시공제어로서의디지털미디어가활용되지는않았다. Blow Out의곡면은철제구조체 (steel plates) 위에시멘트마감처리된것이다. 형태생성과정은물론시공제어의영역을포함한전체디자인과정에서의디지털미디어의활용은 Kolatan & Mac Donald의 The Ost/Kuttner Aparments [NY, 1996] 에의해실현되었다. O/K Apt에서는가구, 공간그리고외피사이의낯선관계맺기 (chimerical condition) 를통해혼성적형태를생성하였다. 24) 교차단면의혼성을통해생성된새로운형태의단면들은디지털모델로부터제공되는 3차원치수를따라 CNC장비에의해복잡한곡률을지닌부드러운곡면으로성형되었다. 디지털기반의시공성확보를위해, 디지털모델로부터 CNC 성형된확인모형을반투명플렉시글라스재료로진공열처리성형모형 (thermal-vacuum-plastic moulded shell) 을제작하였다. 관습적인디자인과정과디지털기법이혼재된흥미로운사례가있다. 건축가의개념으로부터형상화가이루어진초기과정에전통적인방식 ( 작가의스케치 ) 과디지털미디어 ( 컴퓨터모델링 ) 작업이병행된사례인 Jakob+MacFarlane의 Restaurant Georges [Paris, 1997-2000] 25) 가그것이다. 퐁피두센터와의연속체로서 22) 1999년현상설계에당선되었지만, 실시설계는 1996년에서 1999년에이루어졌으며, 2000년에완공되었다. Watanabe(2001) 23) NOX의 'liqudizing' 은앞서언급한 Marcos Novak의 liquid architecture와유사한개념을이해할수있다. Ranaulo(2001) 24) 침대와욕조, 부엌와욕실, 옷장과세면대, 간막이벽과응접침대등의주거용가구의단면외곽선들을 럼핑 개념에근거한상호참조로부터교차단면 (cross-profiling) 을합성하는것이다. 새로운형태생성논리중 형태변이 기법으로분류할수있는 럼핑 은, 서로이질적인분류범주에속하는성숙된상태의시스템들간에이루어지는수평적인혼재를의미한다. Kolatan (2001) 25) 1960년대건축의시대적상징성을내포하고있는 Center Pompidou가지니는건축역사적의미를보존하기위해, 디자인의도는가장소극적인방식이자최소한의조작으로서, 기존의퐁피두센터의최상층바닥에보이지않는역학적인인력을작용시 부드럽게이어지는곡면을형성하는디자인전개과정을통해 삽입의건축 (architecture of intervention) 을전제로한건축적개념은구체화되었다. 비록, Restaurant George가엄밀한의미에서는디지털미디어로생성된곡면형상이아니지만, Renzo Piano & Richard Rogers에의해의도된퐁피두센터의바닥그리드인 80cm의기존직교체계를그대로유지한채, 이루어지는조작과변형작업은디지털방식에의해완벽하게제어될수있었다. 비록, O/K Apt와 Restaurant George가형태생성과시공제어과정에디지털미디어를활용하였지만, 이들사례는실내인테리어이며건축물로볼수는없다. 따라서, 진정한의미에서디자인과정전반에걸친디지털디자인프로세스로평가할수있는것은 Bernard Franken & ABB Architekten의 BMW Pavilions이다. Bernard Franken에게디자인은디자이너의선입적개념에의한형태만이반영되는것이아니다. 건축적형태는특별한이유없이자유롭게선택된임의의변수에기반한일련의실험을통해상호작용적으로전개될수도있음을보여준다. 1999년독일프랑크푸르트에서개최된 IAA 국제자동차전시회의 BMW관인 'Bubble', BMW's Exhibition Pavillion at the IAA'99 Auto Show [Frankfrut, 1999] 은디자인초기단계에서건축적형태생성을위한디지털기법으로 Blobs' 을활용하고있다. 물리적법칙에적용을받는응력장 (force-field) 에의해형태의변화과정이시뮬레이션되며, 이과정은디자인초기에정의된기본적인구조체계내에서이루어진다. 디지털생성을위한기본적인구조체계내에서형태변형을규정하는법칙, 정적변수의환경조건그리고응력에대한정의가이루어진다. Franken에따르면, 이러한응력의작용은감각기관을통해직접적으로감지되는것이아니라, 응력이작용된결과로서드러나는효과로인해응력의존재를추론하는것이다. 변형된형태는그것에작용된응력에관한정보를내재하게되며, 응력의흐름을통해형태를해석할수있다. 형태생성논리로디지털미디어가적용된것처럼, 'Bubble' 의구축과정에도시공제어로서의사전성형기법이활용된다. 'Bubble' 의곡면형상을지지하는전형적인곡면쉘구조체계를위해, 가로와세로그리고종과횡단면방향으로각각일정한간격으로곡면형상의외곽선을산출해낸다. 분할된단면을기준으로각구조부재는사전성형된후, 현장에서조립되었다. 26) Franken의또다른 BMW관인 Dynaform', BMW Pavillion, the IAA '01 Auto Show [Frankfurt, 2001] 은애니메이션프로그램 MAYA 의운동기반역학시스템 (dynamic systems) 에의해형태켜바닥판으로부터솟아오르는비유클리드적곡면형상의 의도된조각적볼륨 을삽입시키고있다. MacFarlane(2003) 26) 3,500여개의알루미늄구조부재는서로직교하는종, 횡단면으로부터추출된평면적인정보를토대로알루미늄판을 CNC 절단시키는 2D기법으로제작되었다. 외피를기술하는외장패널은 8mm두께를지닌 305개의서로다른아크릴유리판으로서, 고온상태에서 CNC 밀링된거푸집을통해 3D 성형되었다. 성형된패널의절단역시 CNC 장비에의해이루어졌다. 大韓建築學會論文集計劃系 22 권 1 호 ( 통권 207 호 ) 2006 년 1 월 127
박정대 생성되었다. Bubble' 에서의형태생성논리와유사하게, 형태변형에작용되는응력은현실로존재하는인자뿐만아니라, 논리적으로는실제하지않는맥락으로부터도도출된다. 27) 또한, Dynform' 곡면형상의구축부재의제작과정에시공제어로서의디지털기법들을활용하고있다. 28) 4.3. 마스터모델방법론에의한프로세스의통합디지털모델은 디지털모델의분화 단계에서구조, 외피, 내부모델로나누어짐과동시에, 재현의과정전반을제어할수있는 마스터 로서의디지털모델의역할을한다. 그리고, 재현의마지막과정인 통합모델 에서기술매개체인디지털모델은전체시스템의검증을위해다시하나로합쳐지게된다. 디지털모델의분화과정에는마스터모델방법론 (the master model methodology) 29) 이적용된다. 마스터모델방법론의특징은 3차원의디지털환경만을위한배타적인개발개념이아니라, 실제제조현장의실무과정에서프로세스의원활한전개를가능하게해주는필수요소인 2차원도면과같은전통적인방식과의통합된접근방식을지닌다. 전통적인실무환경과혼화된새로운프로세스 (hybrid process) 는경제적인요인과디자인품질사이의상보관계 (economic and quality tradeoffs) 에따라각프로젝트마다전통적인방식과혼화되는정도및기법이달라진다. 디지털디자인프로세스의전과정에걸쳐단일한프로젝트데이터의참조점역할을하는마스터모델은각프로세스의전문가그룹의실무환경에맞는어떠한형태로의데이터추출이가능한통합된디지털모델이다. Frank O. Gehry의 Experience Music Project [Seatle, 1995-2001] 프로젝트에서정의된마스터모델은컨트렉터들과의계약조건 (contract documents) 을명시하기위해사용되었다. 30) 디지털모델로서마스터모델은전통 27) 디자이너에의해개념적으로사유된인자까지포함시킴으로써, 디자이너와컴퓨터사이의상호작용의과정을통해형성된정보가내포될수있다. 형태는응력을따르는것이다 (Form follows force). Dynaform의공간을체험하는동안방문객들은형태가창조되었던순간에작용된응력에관한감각적인반응을한다. Franken은자신의디지털디자인프로세스를 1Briefing( 건축주의건축의도 ), 2Process( 건축주의의도와요구조건을건축적으로해석, 개념화시키는과정 ), 3Form( 응력장 (force-field) 시뮬레이션에의해형태생성 ), 4Digital Production( 디지털제조기법을활용한구축 ), 5Experience( 건축의형태와공간을통해드러나는감각적인경험 ) 의 5단계로정의하고있다. Franken(2003) 28) Dynaform' 의단면방향으로지지되고있는 1차구조체인박스형철골보 (hollow box steel girder) 는베를린과체코에서동시에제작되었다. 30,000개이상의개별적인철골부재들은플라즈마커터형 CNC절단장비에의해디지털사전제작되었다. 철골제작자들은여전히 2D도면을필요로하였으므로, 3차원디지털모델로부터프로그래밍을통해자동적으로산출되는시공상세도면 (shop drawings) 이프레임부분만 800여장이넘게제공되었다. 29) Dessault Systems(CATIA개발사 ) 에서대규모의복잡한생산프로젝트를위해자사의기술플랫폼을기반으로개발된방법론이지만, 현재특정프로그램에의제한없이폭넓게적용되고있다. 30) 이마스터모델은구조부재인리브 (structural ribs), 리브를연결해주는가새구조물 (cross bracing) 그리고콘크리트기초부의위치를규정해주며, 각구조시스템은서로다른기술방식으로약식화 (geometric asstraction) 되어있다. 이것은디자인팀과해당영역의엔지니어들간의디자인피드백을위한디테일의범위를반영한것이다. 마스터모델내에서 1차구조체인리브와 2 차구조체인가새는공간상에서각부재의규정된위치만을간 적인방식으로는재현할수없는형태에대해, 이전의 2차원도면을통해검토되었던계약문건의역할을대신하는계약모델 (contract model) 인셈이다. 마스터모델방법론에서무엇보다중요한것은각영역별로어떤지오메트리의표현 (geometric representation) 을사용할것인가하는것이다. 이것은해당프로세스의기본적인속성과함께프로젝트를수행하는개별팀과의관계를복합적으로반영하여전체디지털디자인프로세스를제어할수있는범위내에서결정되어야하기때문이다. 재현방식의문제가디지털미디어의도입으로갑작스럽게대두된것은아니지만, 전통적인방식에서는이미재현방식에대한관습화된규약들이통용되어있음과비교할때, 새롭게정의되는디지털디자인프로세스의기술매개체인디지털모델에대한실무적규약화는현재진행중이다. 31) 마스터모델 (master model) 형상모델 (surface model) 구조모델 (structural detail model) 내부모델 (interior surface model) 디지털모델표2. 디지털모델의분화 외피기술을위한디지털모델 구조정의를위한디지털모델 내부공간을위한디지털모델 디자인초기단계부터마스터모델방법론을적용하고있는 ABB+Franken 작업의흥미로운점은복잡한곡면형상의구조체계가도출되는과정에있다. 응력에대한시뮬레이션으로부터생성된형태는두께를지니지않는곡면형상이다. 이것은 Master Geometry의역할을한다. 다음단계의디자인과정을위한여러가지종류의파생체들 (derivatives) 을도출시킬수있는것이다. 구조해석을위해 Master Geometry의와이어메쉬에대한유한요소분석 (FEM) 이이루어진다. 모멘트다이아그램자체가그대로구조체계가되기도한다. 복잡한곡면형상을기술하는 isoparm 와이어메쉬은구조역학의구조적해석을통해, 휨모멘트를지닌쉘구조 (shell structure with bending moments) 로정의될수있다. 또한, 디지털모델로서 Master Geometry는데이터호환을위한프로토콜의역할을하며, 이를통해디자인팀과해당파트너간의긴밀한협업체계가가능해진다. 'Dynaform' 프로젝트의부제제작과정에있어, 마스터모델방법론에따라부제제 략한단선으로만표시하고, 이데이터를기반으로철골컨트렉터은자신들의구조상세모델 ) 에서보다세부적인구조디테일링작업을진행하게된다. 이에반해콘크리트기초부는마스터모델내에서실질적인볼륨을지닌면 (nominal surface) 로표현되며, 해당컨트렉터는콘크리트거푸집 (concrete formwork) 을위한자신들의작업을진행하게되는것이다. 전통적인방식과혼화된마스터모델은리브구조체의구조시스템을위한기하학적가이드라인만을제공하며, 복잡한곡면을지지하고있는리브에요구되는구조역학적인성능은 2차원으로도면화된디테일도면과문자화된시방서을통해제공되는것이다. Sheldon(2002) 31) 특히, 전문영역인실무작업에대한법리적해석의경우에는전통적인도면에명시된정보만을인정하고있다는현실적인문제도지적될수있다. 이러한맥락에서계약문건으로서마스터모델의약식화된표현은구체적인치수정보를최소화함으로써, 법적해석과관련된논란의여지를줄일수있는측면이있다. 128 大韓建築學會論文集計劃系 22 권 1 호 ( 통권 207 호 ) 2006 년 1 월
디지털미디어에의한건축디자인프로세스의변화에관한연구 작방식은디지털사전성형과전통적인수작업이함께활용되었다. 디지털디자인프로세스의제작및조립단계와관련된고도의기술들은부재제작을위한제조공장과조립이이루어지는현장에서, 점차로수작업공정과합치되어가고있다. 32) 결국, Master Geometry는디지털디자인프로세스의디지털모델로서, 유한요소분석프로그램을이용한구조해석, 외형단면으로부터추출된 2차원도면, 부재제작과현장조립을위한외장패턴정보등디자인과정에서의모든형태화에대한참조점역할을한다. 4.4. 디지털기반디자인프로세스의새로운가능성디지털디자인프로세스에서디자인초기단계에디지털미디어를적극적으롤도입하게되면, 개념-재현 영영에서의형상화과정을단일화할수있다. R.E. 기반디지털디자인프로세스는형상화이전, 형상화그리고형태생성의과정을진행된다. 형상화이전 에는프로그램모형과스케치가해당되며, 형상화 는실물모형그리고 형태생성 은외곽선모델과디자인모델이포함된다. 반면, 디자인초기단계부터의디지털디자인프로세스에서는디자인초기단계의형상화과정이단일화될수있다. 디지털기반의초기작업환경에서는디지털형식으로디자인모델에대한형상화작업이이루어지기때문이다. 그리고, R.E. 기반의디자인과정에서디지털데이터는디지털생성모델과디지털모델로구분되어진다. 이와달리, 개념으로부터형상화단계에서직접적으로디지털모델을활용할수있는디자인초기작업이가능하다. 33) 현재, CAAD 관련소프트웨어들이 CAE/CAM 영역과통합되어개발되고있는점을고려한다면, 디지털모델과디지털생성모델의구분은역시점차약화될것이다. 이러한기술적인성과로인해향후에는 2단계와 3단계사이의과정도통합될 32) Dynaform' 에서건축가, 구조엔지니어, 기계엔지니어, 커뮤니케이션전문가, 조명디자이너, AV 미디어전문가등모두 75 명의이들전문가그룹은 Master Geometry를기반으로각영역에서활용되는상업용어플리케이션들을통해공동작업하였다. 다양한프로그램이응용되는디지털기반공동작업의특성으로인해데이터호환을위한공통적인자료포멧 (interface format) 으로 3D 정보의경우에는 IGES(3D 전산데이터의산업표준 ), 2D 정보는 DWG, 문서정보는 PDF를활용하였고, 3D 자료의브라우징을위해서는저가형 3D 모델러인 Rhinoceros를기반으로협업작업의공통작업규정을정의하였다. 협력작업을위한프로그램에는, ABB 건축사무소에서디자인을전개시킨 MAYA, 유한요소분석기법에의한구조해석에적용된 Ansys와 R-Stab, 기계설비엔지니어링작업의 Mechanical Desktop(AutoCAD기계분야용 ), 응력분산구조해석 (load-bearing structure) 을위한 Rinoceros, 몇몇구조부재해석에활용된 CATIA, 인테리어와조명디자인의 VectorWorks(Mac기반 ), 시공도면 (shop drawings) 을제도하는 PK Stahl(Workstation기반 ) 등이적용되었으며, 부재제작을위한 CNC 프로그래밍도포함되었다. Franken(2003) 33) 디지털생성모델과디지털모델의구분은시각적재현을위한애니메이션프로그램 (MAYA, FORM-Z, MAX 등 ) 에서디자인의형상화가이루어지고이것을 CAM과연동이가능한 CAD/CAM 프로그램 (CATIA, RHINO3D 등 ) 으로전환하는일련의과정을고려한것이다. 그런데, 최초의디자인단계에서부터 RHINO3D로디자인작업이이루어질경우에는바로디지털모델이생성될수있다. 이미제품디자인과공업디자인분야에서폭넓은사용자층을확보되고있는 Rhono3D를건축의디자인초기단계에서부터활용하게된다면, 디자인프로세스의측면에서 디지털생성모델 과 디지털모델 의구분은불필요한것이다. 수있는프로세스가가능할것으로예상한다. 세부 구성항목 과정 형상화이전 형상화 프로그램모형 실물모형스케치 외곽선모델 표 3. R.E. 기반디지털디자인프로세스 형상화이전 형상화 적극적디자인피드백 형태생성 형태생성 디자인모델 형태기술 제한적디자인피드백 표 5. R.E. 기반디지털디자인프로세스에서디자인피드백 세부 구성항목 형상화 / 형태생성 디자인모델 ( 디지털모델혹은디지털생성모델 ) 표4. 디자인초기단계부터의디지털디자인프로세스 과정 형상화 / 형태생성 형태기술 적극적디자인피드백표6. 디자인초기단계부터의디지털디자인프로세스 이것은디자인피드백이가능한영역을디자인프로세스전반으로확장할수있게만들어준다. R.E. 기반디자인프로세스에서디자인피드백은형상화이전과형상화단계사이에서는보다적극적으로이루어진다. 그렇지만, 최종적인디자인모델이디지털모델로전환된이후과정에서는디자인된형상을검증하는정도의제한된디자인피드백만이가능하다. 반면, 디자인초기단계부터의디지털디자인프로세스에서는처음의디자인모델이바로디지털모델이기때문에, 디자인개념을위한형상화작업을디지털모델에직접적으로적용할수있다. 이러한디자인프로세스에서디자인피드백의역할은보다적극적인의미를지니는것이다. 이것은디지털모델과실물모형을비교해보면잘알수있다. R.E. 기반디지털디자인프로세스에서는실물모형으로부터디지털모델로전사로이어지는과정에 해석 34) 이이루어진다. 디지털미디어에의한이러한 해석 을통해실물모형과디지털모델의의미를비교해볼수있다. 35) 디자인과정전반에걸친디지털 34) 표현매개체사이에전이 (transition) 가이루어지는 해석 과관련하여, Gehry의디자인과정을살펴보면, 그의디자인과정 2단계에서흥미로운점은드로잉에서실물모형으로만들어진 해석 (interpretation) 에있다. 드로잉을실물모형으로전환시키는과정에서그의주요한파트너인 Craig Webb과 Edwin Chan에의해실물모형이직접적으로만들어지는최초의 해석 과정을거치며, 진행되고있는프로젝트에대하여그의건축적조언자인조각가 Richard Serra의평가역시주요한 해석 의역할을한다. 35) Marcel Duchamp이자신의작품을회화가아닌 일시적인변형 (temporal distortions)" 에따른 지연 (delay)' 이라표현한것처럼, 물성을지닌대상으로서의실물모형은대상의움직임을특정시점에서고형적상태로정지시켜버림으로써면밀히관찰하고구체적으로확인해볼수있도록한다. Lindsey(2001). R.E. 기반디지털디자인프로세스에서실물모형은디자인전개과정의일정시점에내재된 아우라 (aura)' 를언제든환기시킬수있는근원적속성을갖게된다. 반면, 드로잉과실물모형의중간적존재로서디지털모델은컴퓨터모델링프로그램내에서선택된임의의선을변환함으로써, 마치하나의실물물체처럼어떤형태로든변형이가능하다. 동시에, 드로잉처럼인식의개입과전환을필요로하는추상적디자인개념을구체화시키는기능을수행할수있다. 또한, 필요할경우, 디자인수정과사전검토를위해디지털모델은실물모형으로만들어질수있다. 신속조형기술 (Rapid Prototyping) 을적용한이러한디자인과정은디자인피드백의역할을할수있으며, 디지털디자인프로세스순환고리의한쪽끝을실물모형과연결시켜준다. 디자인초기단계부터의디지털 大韓建築學會論文集計劃系 22 권 1 호 ( 통권 207 호 ) 2006 년 1 월 129
박정대 디자인프로세스의또다른가능성으로건축물형태뿐만아니라, 구축부재에대한디자인의연속성을언급할수있다. 즉, 개념으로부터형상화과정에디지털미디어를개입시킴으로써, 건축적인의도에따른다양한형태변형의파생체 (derivatives) 를생성시킬수있음을의미한다. 건축물의형태에적용되는것과유사한방식으로구축부재도디자인의대상이되어형태파생체를만들어낼수있 다. 예를들어, Frank의 Dynaform' 에서는구조부재의디테일디자인과정에서유형및형태최적화 (topology-and-gestalt-optimization) 방법이적용되고있다. 이것은해당구조부재의역학적인성능향상인동시에, 건축물의곡면형상과형태적으로순응하는구조부재디자인을파생시킬수있는디지털기법이다. 구조역학의기능적요구조건내에서구조부재가선택적으로형태파생될수있다. 디자인과정에서디지털미디어의활용은구조부재를또다른디자인의영역으로포함하는것이다. 5. 결론본연구에서살펴본것처럼, 개념-재현 영역에서디지털기반의새로운형태생성논리만을강조한소위 디지털건축 은매혹적인시각적인재현의극단적인한계가지적되었다. 이것은시각적재현에집중하는과정에서지어질수있는시공성에대한고려가디자인초기단계에반영되 지않았기때문이다. 최근사례에대한본연구의분석을통해, 디지털미디어가 개념-재현 영역에서만실험되었던시각적재현의한계그리고 재현-구축 영역에한정된시공제어로서도구적역할의문제는해결될수있음을확인할수있었다. 이것은이전의 디지털건축 이집중하였던 개념-재현 의과정과역공학기반의 재현-구축 의과정이디자인프로세스의측면에서연속성을지닐수있음을의미한다. 이전의새로운형태생성논리로만실험되었던디지털미디어가최근구축사례들에서보듯, 시공제어논리의영역으로그역할을확장하였기때문이다. 그런데, 디자인초기단계에디지털미디어를활용하는것이가능성만을의미하지는않는다. 순수히가상공간에서형상화된대상물과실물로실현된건축물사이의공간감, 비례그리고스케일등의문제가지적될수있다. 이런측면에서대표적인디지털건축의이론가인 Greg Lynn이최초로실현시킨 New York Presbyterian Church [Queens, New York, 1995-1998] 은시사하는바가크다. Lynn의 Bronx Chapel은 글자그대로가상의 (truly virtual)' 디자인프로세스에의한프로젝트였지만, 비례와스케일등의건축적측면에서는냉정한평가를받고있다. 36) 전통적인 디자인프로세스에서디지털모델은연속적이고유동적인 시간기반프로세스 를통한풍부한상호작용을가능하게한다. 36) Douglas Garofolo 그리고 Michael Mcinturf와함께 Greg Lynn이설계한 New York Presbyterian Church [Queens, New York, 1998] 는서로다른도시 (Garofalo Architects in Chicago, Illinois, Greg LynnFORM in Venice, California and Michael McInturf Architects in Cincinnati, Ohio) 에있는 3개의건축사무소가인터넷상에서이루어진가상의협업체계에기반했던프로젝트로유명하다. 그런데, 파트너쉽만이가상이아니라, 이들 3 명의건축가중누구도이교회의사이트에는한번도가지않았 비례미와스케일 (rules of scale and proportion) 이디지털기반의건축에서만문제가되는것은아니다. 그렇지만, 이전의어떠한건축적경향과비교해볼때, 디지털미디어는이러한전통적인미학을매우용이하게희석시켜버리고있다. 이러한측면은디지털기반의디자인과정에대한일반적인우려중의하나이다. 중요한것은디자인초기단계부터디지털미디어를활용할것인가의문제가디자이너로서건축가의선택일수있다는점이다. 그럼에도불구하고, 디지털재현은이전의디자인프로세스와는다른새로운프로세스의전환을가져오고있다. 이제, 개념에서재현그리고구축으로이어지는디지인과정전반은디지털미디어에의해실현될수있는현실성을확보하였다. 이것은건축가에게새로운가능성을보여주고있는동시에, 건축의본질적인미학에대한도전이다. 참고문헌 1. DeLanda, Manuel (2002) Philosophies of Design: The Case of Modeling Software, Verb 2. Eisenmann, P. (1999) Diagram Diaries, Universe Publishing 3. Franken, Bernhard (2003) Real As Data in Kolarevic, Branko (Ed.) Architecture in the Digital Age, Spon Press 4. Gabriela, M. & Celani, C. (2002) Beyond Analysis & Representation in CAD-A New Computational Approach to Design Education, Ph.D. Thesis in Dept. of Architecture, MIT 5. Kolarevic, Branko (2003) Digital Production in Kolarevic, Branko (Ed.) Architecture in the Digital Age, Spon Press 6. Kolatan, Sulan (2001) More than One/Less Than Two_RESIDENCE[S], in Schmal, Peter C. (Ed.) (2001) Digital Real, Blobmeister: First Built Projects, Birkhauser 7. Lindsey, Bruce (2001) Digital Gehry, Birkhauser 8. Lynn, G. (1998) Fold, Bodies & Blobs Collected Essays, La Letter Volee 9. MacFarlane, Brendan (2003) Making Ideas, in Kolarevic, Branko (Ed.) Architecture in the Digital Age, Spon Press 10. Novak, M. (1998) Transarchitectures & Hypersurfaces, in Perrella, S. (Ed.) (1998) AD Profile 133, Academy Editions 11. Ranaulo, Gianni (2001) Light Architecture, Birkhauser 12. Rosa, Joseph (2003) Folds, Blobs+Boxes. V.2.0, in Rosa, Joseph (Ed.) Next Generation Architecture, Rizzoli 13. Schmal, Peter Cachola (2001) What Is Bolbmeister Architecture All About?, in Schmal, Peter C. (Ed.) (2001) Digital Real, Blobmeister: First Built Projects, Birkhauser 14. Sheldon, Dennis R. (2002) Digital Surface Representation And the Constructibility of Gehry's Architecture, Ph.D. Thesis in Department of Architecture, MIT 15. Steele, J. (2002) Architecture & Computers, Watson-Guptill 16. Watanabe, Makoto Sei (2002) Induction Design: A Method for Evolutionalry Design, Birkhauser 17. 박정대 (2004A), 프랭크게리의디지털디자인프로세스에관한연구, 대한건축학회논문집 ( 계획계 ) v.20 n.10 18. 박정대 (2004B) G.A. 기반디지털디자인, 대한건축학회논문집 ( 계획계 ) v.20 n.11 ( 接受 : 2005. 11. 3) 다. 진정한의미의가상의프로젝트인셈이다. 가상적인디자인과정은결국 Bronx Chapel의디자인에그대로반영되었다. 주변의컨텍스트와의불일치는물론인간의거주공간에요구되는휴먼스케일조차고려되지않은것으로평가되고있는것이다. 130 大韓建築學會論文集計劃系 22 권 1 호 ( 통권 207 호 ) 2006 년 1 월