디지털 기술을 활용한 Membrane Surface의 변형 기법 체계화에 대한 연구 : 파라메트릭 디자인 기술을 중심으로
A Study on the Membrane Surface morphology in architecture digital technology
- 주제(키워드) 막구조 , Morphology , 파라메트릭 , Membrane , Tensile
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 김성욱, 전유창
- 발행년도 2020
- 학위수여년월 2020. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 건축학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000029735
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
근대건축에서 현대건축으로 넘어오면서 디지털 건축을 지향하는 건축가들은 새로운 작품에 디지털 기술을 적극적으로 활용함으로써 기존의 방식으로 상상하고 구현하기 힘들었던 자연계의 복잡성을 가지는 자유로운 형상의 건축이 등장하기 시작했다. 특히 새로운 재료의 등장과 함께 디지털 기술을 활용한 재료의 변형 및 가공 방식의 도입은 목재, 벽돌, 콘크리트와 같이 보편적이고 획일적일 재료 활용 방식에서 벗어나 재료를 독창적으로 변형하고 활용하여 건축적 형태를 구현하는 패러다임의 전환을 가져왔다. 이러한 변화의 핵심은 디지털 기술이 데이터의 통합관리 시스템을 통해 구축하는 단계에서 디자인 정보의 손실이 급격하게 감소했기에 가능했다. 이에 따라 건축적 재료는 디지털 가공 방식에 의해 새로운 물성을 가지게 되었고 이를 통해 건축적으로 구축되는 형상은 비일상적이고 새로운 형상으로 나타나게 되었다. 이러한 흐름 속에서 대 공간 구조물에 가장 널리 사용되는 건축적 재료 중의 하나인 막 재료는 최근 장력에 따른 형상의 변화를 구현할 수 있는 파라메트릭 디자인 툴의 발달을 통해 건축가들이 물리적 지식 없이 손 쉽게 디자인할 수 있게 되었고, 따라서 막 재료는 기존의 재료적 인식에서 벗어나 일반건축물의 외피나 형태를 구축하는 재료로 활용되기 시작했다. 본 연구에서는 현대건축의 디지털 기술에 따른 재료의 변형 기법을 유형화하여 Thermoforming, Punching, Folding, Bending, Stretching, 그리고 Tensioning과 같은 6가지의 기법을 도출하였고, 이 중 Tensioning기법을 통해 Membrane surface의 변형 기법을 정의하고 이러한 기법에 따른 새로운 분류 체계 정립한다. 이후 정립된 변형 기법을 활용하여 형태 생성 유형을 체계화하고 이를 통해 디자인 프로세스 제시를 통해 Membrane surface에 대한 새로운 디자인 방법론을 정립한다. 이러한 디자인 방법론은 실제 디자이너의 입장에서 막 재료를 건축적으로 이용할 때의 방법론을 지원하고 활용가능성을 모색하는데 초점을 맞추고 연구를 진행하였다.
more목차
1. 서론 1
1.1. 연구의 배경 및 목적 1
1.2. 선행연구 3
1.3. 연구의 방법 4
1.4. 연구의 구성 6
2. 디지털 기술을 활용한 재료의 변형 기법 7
2.1. 현대건축과 디지털 기술 7
2.2. 디지털 기술과 물성 8
2.3. 재료의 변형 기법을 통한 건축적 구축 9
2.3.1 Thermoforming 9
2.3.1.1. Arbo skin pavilion, Stuttgart university’s ITKE 9
2.3.1.2. The bubble, Franken architeckten 10
2.3.2 Punching 10
2.3.2.1. Sendai aoba-tei, Atelier hitoshi abe 11
2.3.2.2. De young museum, Herzog & de Meuron 11
2.3.3 Folding 12
2.3.3.1. Ambiances tomorrow, University of thessaly 12
2.3.3.2. Curved-folded assemblies, University of innsbruck & ITKE 12
2.3.4 Bending 13
2.3.4.1. ICD/ITKE research pavilion 2010, ICD/ITKE 13
2.3.4.2. A change of state, Nader tehrani 14
2.3.5 Stretching 14
2.3.5.1. Messe basel exhibition hall, Herzog & de Meuron 14
2.3.5.2. New museum, SANNA 15
2.3.5 Tensioning 15
2.3.6.1. MOOM tensegritic membrane structure, Kazuhiro kojima 16
2.3.6.2. Alianz arena, Herzog & de Meuron 16
2.4. 소결 18
3. Membrane Surface의 기본이해 19
3.1. Membrane Surface의 건축적 활용 19
3.2. Membrane Surface의 기능적 특성 22
3.2.1. 구조적 특성 22
3.2.2. 재료적 특성 22
3.2.3. 활용 특성 23
3.3. 막 구조의 분류 25
3.3.1. 재료에 따른 막 구조의 유형 25
3.3.1.1. 유리섬유 + PTFE코팅(테프론 막) 25
3.3.1.2. 유리섬유 + 실리콘코팅 25
3.3.1.3. 폴리에스터 + PVC코팅(+PVF 토핑) 26
3.3.1.4. 폴리에스터 + PVC코팅 + PVDF 토핑 26
3.3.1.5. ETFE film 27
3.3.2. 구조에 따른 막 구조의 유형 28
3.3.2.1. 골조막 구조 28
3.3.2.2. 현수막 구조 29
3.3.2.3. 공기막 구조 30
3.4. 소결 31
4. Membrane surface의 형태 제어 기법에 따른 분류와 체계화 32
4.1. 파라메트릭 디자인 프로그램 32
4.2. Membrane Surface의 형태 제어 프로세스 34
4.2.1. 스피링 와이어프래임(Spring wireframe)화 34
4.2.2. 앵커 포인트(Anchor point)의 설정 38
4.2.2.1. 점 제어 방식 39
4.2.2.2. 선 제어 방식 40
4.2.2.3. 점과 선 제어 방식 41
4.2.3. 힘 오브젝트(Force object) 42
4.2.4. 소결 44
4.3. 제어 기법에 따른 분류 체계 45
4.3.1. Point 제어 방식 45
4.3.1.1. Expo 67 german pavilion in Montreal 45
4.3.1.2. Cynthia woods mitchell pavilion 45
4.3.2 Curve 제어 방식 46
4.3.2.1. Magical science and technology park 46
4.3.2.2. Designex melbourne bar for RAIA 47
4.3.3 Point & Curve 제어 방식 47
4.3.3.1. Outdoor stage in wegierska gorka 47
4.3.3.2. The scottsdale innovation Center 48
4.3.4 Surface 제어 방식 48
4.3.4.1. Beijing national aquatics center 48
4.3.4.2. Canary wharf corssrail station 49
4.3.5 종합 50
5. Membrane surface의 형태 생성 유형의 체계화 51
5.1. 형태 생성 단위 모듈 설정 51
5.2. Point 제어 방식에 따른 형태의 생성 52
5.2.1. 제어 알고리즘 52
5.2.2. 형태의 추출 53
5.2.3. 모듈의 확장 가능성 54
5.3. Curve 제어 방식에 따른 형태의 생성 56
5.3.1. 제어 알고리즘 56
5.3.2. 형태의 추출 58
5.3.3. 모듈의 확장가능성 59
5.4. Force 제어 방식에 따른 형태의 생성 61
5.4.1. 제어 알고리즘 61
5.4.2. 형태의 추출 62
5.4.3. 모듈의 확장가능성 62
5.5. 종합 64
6. Membrane Surface의 디자인 프로세스 실험 65
6.1. 디자인 실험Ⅰ: Membrane Surface를 활용한 파사드 디자인 65
6.1.1. 디자인 실험의 개요 65
6.1.2. 모듈디자인 프로세스 65
6.1.2.1. 모듈디자인 개요 65
6.1.2.2. 모듈의 분할 65
6.1.2.3. 모듈 디자인 66
6.1.3. 파라메트릭 모듈의 추출 67
6.1.4. Attractor의 적용 69
6.1.5. 파라메트릭 입면 패턴 생성 70
6.1.6. 입면의 구축 71
6.1.7. Membrane facade의 적용 73
6.2. 디자인 실험Ⅱ: Membrane Surface를 활용한 파빌리온 디자인 74
6.2.1. 디자인 실험의 개요 74
6.2.2. 모듈디자인 프로세스 74
6.2.2.1. 모듈디자인 개요 74
6.2.2.2. 모듈의 생성 74
6.2.3. 모듈의 확장과 변형 75
6.2.4. 모듈의 조합 76
6.2.5. 파빌리온의 구축 77
7. 결론 79
8. 참고문헌 81
