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프랙탈 기하학을 적용한 건축 형태생성에 관한 연구
A Study on Architectural Form Creation based on the Application of Fractal Geometry 원문보기

한국 디지털 건축·인테리어학회 논문집 = Journal of The Korean Digital Architecture · Interior Association, v.9 no.3 = no.17, 2009년, pp.15 - 23  

강훈 (강원대학교 건축학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Chaos theory, qualitative study of unstable aperiodic behavior in deterministic nonlinear dynamical systems, is dominant paradigm in the twenty first century. Fractal geometry, as an expressed form of chaos, now influences many areas such as architecture, art, music, economics, literature, etc. The ...

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문제 정의

  • 자연과 도시, 과거와 미래, 바다와 육지, 문화와 산업 그리고 인간의 육체와 정신이라는 대립되는 언어들을 수용할 수 있는 멀티플 공간구축을 물과 인간의 관계를 통해 표현하고자시도 하였으며 이러한 시도는 단위형태의 반복과 중첩으로 형태화되고 있다. 각 공간의 구성은 인간이 물에대한 관심을 고조하기 위해 물과의 관계구성에 중점을 두었으며 이러한 관계는 단위공간의 중첩으로 시각적인 관계맺기와 직접적인 보행을 통한 관계맺기로 풀고자 하였다. 각 단위공간을 연결시켜주는 매개공간 역시 같은 단위형 태의 데크로 전체적인 형태가 건축 형태생성자의 반복에 의해 형성됨을 보여준다.
  • 결과적으로 프랙탈 기하학의 건축적 적용 구조를 정의한 뒤 이를 전제로 프랙탈 기하학에 의한 건축 형태 생성원리 및 과정이 하나의 디자인 방법론의 일부로 정리될 수 있음을 보여주고자 한다. 본 논의는 프랙탈 기하학의 건축적 적용가능성을 진단하고 실제 적용한 건축계획의 사례를 제시함으로써 프랙탈 기하학이 현대건축의 형태생성의 하나의 방법론적인 가치가 있음을 증명하고자 하며 본 논문에서 논의될 프랙탈의 비결정형개념에 의한 실증적 가치를 적용하는 논의는 후속과제로 남겨두고자 한다.
  • 따라서 본 논문에서는 프랙탈의 결정형으로 볼 수 있는 형태생성자의 알고리즘을 통해 생성된 건축형태생성을 직접 계획 작품을 통해 적용해보고자 한다. 이러한 시도역시 프랙탈 기하학의 일부 알고리즘을 차용한 건축적 적용이라는 한계를 지니고 있지만 이러한 방법 또한 건축형태생성의 좋은 하나의 방법으로 자리 잡을 수 있기 때문이다.
  • 따라서 본 논문은 방법적 측면에서의 프랙탈 조형원리와 프랙탈 형태 생성자를 이용한 일반적인 접근으로 건축형태 생성을 시도하고자 한다. 이러한 방법역시 근본적으로 프랙탈이 추구하는 자연의 형태추구를 위한 방법과는 거리가 있지만 프랙탈 기하학을 건축적으로 적용시켰다는 점에서 나름 유용한 건축형태생성의 하나의 방법이 될 수 있다고 본다.
  • 결과적으로 프랙탈 기하학의 건축적 적용 구조를 정의한 뒤 이를 전제로 프랙탈 기하학에 의한 건축 형태 생성원리 및 과정이 하나의 디자인 방법론의 일부로 정리될 수 있음을 보여주고자 한다. 본 논의는 프랙탈 기하학의 건축적 적용가능성을 진단하고 실제 적용한 건축계획의 사례를 제시함으로써 프랙탈 기하학이 현대건축의 형태생성의 하나의 방법론적인 가치가 있음을 증명하고자 하며 본 논문에서 논의될 프랙탈의 비결정형개념에 의한 실증적 가치를 적용하는 논의는 후속과제로 남겨두고자 한다.
  • 특히 대지가 위치한 지역의 특수성은 건축물의 형태에 많은 영향을 미치는 만큼 그 형태 생성자 역시 지역의 특수성에 영향을 받는다. 본 사례에서는 두 지역모두 해변을 끼고 있는 도심지와 해변가에 건축물을 계획하고자 하며 형태 생성자를 결정하는 요소로 지역적으로 쉽게 볼 수 있는 방파제와 눈의 결정체 그리고 벌집과 땅의 형태에서 형태 생성자를 추출했다.
  • 이와 같은 연구의 목적을 위해 본 연구는 우선적으로 프랙탈 기하학의 이론적 개념과 그 구조를 파악해야하나 이는 선행연구에서 잘 나타나 있는 관계로 본 연구에서는 간략하게 알아보고 선행연구들에서 나타난 건축적인 부분에 대한 프랙탈 기하학의 적용방안에 대하여 구체적으로 살펴본다. 아울러 선행연구에서 나타난 프랙탈의 건축적 적용에 대해 직접 건축적 사례를 들어 건축 형태생성의 방법론적인 방안을 제시하고자 한다.
  • [표 2]는 널리 알려진 프랙탈의 유형과 형태 생성자가 알고리즘을 통해 프랙탈로 불리는 형태가 되는 과정을 나타내고 있다. 여기서 프랙탈에서 일반적으로 말하는 형태 생성자와 건축에 있어서 형태생성자란 어떻게 구분되는지에 대해 좀 더 구체적으로 살펴보자.
  • 카오스는 이미 이 세상어디에도 존재하는 결정론적 비선형예측이라 말하기도 한다. 이러한 카오스의 특징 중 두드러지게 나타나는 것이 프랙탈이기 때문에 프랙탈을 이용하여 현대사회의 복잡계를 설명하고자 하는 것이다.
  • 이에 본 연구는 카오스 이론들 중 기학학적 표현 방식의 하나이며 궁극적으로 자연에 기초한 프랙탈 기하학의 특성과 알고리즘을 이용한 건축형태생성에 접근하고자 한다. 이러한 프랙탈의 이해를 바탕으로 하는 디자인 도구로서의 잠재적 가능성을 가정하여 현대 문화와 환경 내에서의 디자인 방법으로서의 그 건축적 적용의 타당성을 탐구하고자 함을 목적으로 한다.
  • 이러한 프랙탈 기하학의 건축적 적용에 관한 논의는 고도의 기술문명 사회에 직면한 기계적인 환경에서 자연에 기초한 디자인을 요구하게 되고 자연의 패턴을 갖는 카오스이론과 복잡성을 설명하고자 하는 프랙탈의 근본취지에 따라 프랙탈의 필요성이 제기되고 있는 것이다. 이에 본 연구는 카오스 이론들 중 기학학적 표현 방식의 하나이며 궁극적으로 자연에 기초한 프랙탈 기하학의 특성과 알고리즘을 이용한 건축형태생성에 접근하고자 한다. 이러한 프랙탈의 이해를 바탕으로 하는 디자인 도구로서의 잠재적 가능성을 가정하여 현대 문화와 환경 내에서의 디자인 방법으로서의 그 건축적 적용의 타당성을 탐구하고자 함을 목적으로 한다.
  • 현대건축분야에 있어서도 합리주의에 입각한 기존의 이론들이 현대사회의 복잡하고 다양한 프로그램을 수용하지 못하는 실정이다. 이에 본 연구에서는 현대사회의 복잡화, 다양화된 프로그램을 표현할 수 있는 카오스 이론의 기하학적인 표현 형태인 프랙탈2) 기하학(Fractal geometry)의 조형원리를 적용하여 새로운 건축형태생성의 한 방법적인 대안을 제시하고자 한다.
  • 이와 같은 연구의 목적을 위해 본 연구는 우선적으로 프랙탈 기하학의 이론적 개념과 그 구조를 파악해야하나 이는 선행연구에서 잘 나타나 있는 관계로 본 연구에서는 간략하게 알아보고 선행연구들에서 나타난 건축적인 부분에 대한 프랙탈 기하학의 적용방안에 대하여 구체적으로 살펴본다. 아울러 선행연구에서 나타난 프랙탈의 건축적 적용에 대해 직접 건축적 사례를 들어 건축 형태생성의 방법론적인 방안을 제시하고자 한다.
  • 프랙탈 기하학의 건축적 적용을 본 논문에서는 건축계획사례의 계획과정을 통하여 살펴보고자 한다. 본 작품은 저자가 지도한 학생작품이며 형태생성자의 결정 단계에서부터 출발하여 건축화한 작품인 까닭에 결정형 프랙탈 개념이 건축화 하는 과정과 그 방법적 도구로서의 효과를 쉽게 확인하게 될 것이다.
  • 프랙탈 기하학의 형태 생성분야를 심도 있게 살펴보고 실제 건축계획에 프랙탈 기하학의 형태생성 알고리즘을 적용시켜 프랙탈 기하학을 적용한 건축 형태생성의 가능성을 살펴보았다. 그 결과 프랙탈 기하학의 형태생성은 건축적으로 아주 유용한 하나의 형태생성방법을 제시하고 있음을 알 수 있었으며 이러한 방법을 이용하여 건축 계획적인 접근을 시도하였다.
  • 이들 알고리즘을 이용하여 생성한 프랙탈 이미지 중 칸토어집합이나 맹거스폰지, 시어핀스키 카펫과 가스킷, 코어곡선, 만델 브로트 집합, 카오스게임, 로렌쯔의 끌개 등이 잘 알려져 있으며 프랙탈 기하학을 이용한 건축 작품들도 최근에 들어 많이 나오고 있다. 프랙탈의 기하학의 형태생성 알고리즘의 조형적인 원리들에 대하여 알아보자.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
현대에 있어서의 카오스는 어떠한 것을 의미하는가? 복잡하고 다양한 현대사회를 반영하는 카오스(Chaos)1)의 개념은 고대의 종교적 언어에서 우주적 질서(Cosmos)를 위협하는 것 혹은 어떠한 형태의 혼란, 무질서 같은 초기 상태를 의미해왔다. 그러나 현대에 있어서의 카오스란 필연적으로 일어 날수 없는 사건을 칭하는 우연성의 개념에 가까우며, 정돈되고 정확하게 사전에 예측할 수 있는 현상에 대한 반대 개념으로 인식되고 있다.
복잡하고 다양한 현대사회를 반영하는 카오스의 개념은 무엇을 의미하는가? 복잡하고 다양한 현대사회를 반영하는 카오스(Chaos)1)의 개념은 고대의 종교적 언어에서 우주적 질서(Cosmos)를 위협하는 것 혹은 어떠한 형태의 혼란, 무질서 같은 초기 상태를 의미해왔다. 그러나 현대에 있어서의 카오스란 필연적으로 일어 날수 없는 사건을 칭하는 우연성의 개념에 가까우며, 정돈되고 정확하게 사전에 예측할 수 있는 현상에 대한 반대 개념으로 인식되고 있다.
카오스는 이미 이 세상어디에도 존재하는 결정론적 비선형예측이라 말하기도 하는데, 이러한 카오스의 특징 중 두드러지게 나타나는 것은 무엇인가? 카오스는 이미 이 세상어디에도 존재하는 결정론적 비선형예측이라 말하기도 한다. 이러한 카오스의 특징 중 두드러지게 나타나는 것이 프랙탈이기 때문에 프랙탈을 이용하여 현대사회의 복잡계를 설명하고자 하는 것이다.
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참고문헌 (15)

  1. 김수경, 프랙탈 기하학을 이용한 건축형태 생성 방법에 관한 연구, 한양대학교 대학원 석사논문, 2000. 

  2. 김주미, 프랙탈 개념에 기초한 조형원리와 표현특성, 한국실내디자인학회 논문집, 2003.4. 

  3. 이경훈, 윤용배, 프랙탈 기하학 이론의 건축적 적용에 관한 연구, 대한건축학회논문집, 2006.11. 

  4. 이명식, 건축디자인에서 프랙탈 기하학의 적용에 관한 연구, 대한건축학회논문집, 2009.5. 

  5. 이성구, 김광배, 슈에이 엔도 건축에 나타나는 프랙탈 기하학의 형태생성 알고리즘에 관한 연구, 대한건축학회논문집, 2004.06. 

  6. 강훈, 디지털 디자인 건축, 2005. 

  7. 김승환, 프랙탈, 공간, 1993. 

  8. 김용운.김용국 공저, 프랙탈과 카오스의 세계, 도서출판 우성, 2000. 

  9. 심광현, 프랙탈, 현실문화연구, 2005. 

  10. 이정우, 주름, 갈래, 울림, 거름, 2001. 

  11. Carl Bovill, Fractal Geometry in Architecture & Design, Birkhauser, 1991. 

  12. Edward D. Lorenz, The Essence of Chaos, Univ. of Washington Press, 1996. 

  13. Greg Lynn, Folds, Bodies & Blobs collected essays, 1998. 

  14. J. Howlett, Fractal Geometry: Theory and Application, Kogan Page, 1991. 

  15. Peter Eisenman, Diagram Diaries, Universe Publishing, 1999. 

저자의 다른 논문 :

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