보로노이 다이어그램의 공간구축 가능성에 관한 연구 -디지털 패브리케이션의 폴딩 기법을 중심으로-

임우창; 이재규

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자료유형: 학술저널

저자정보: 임우창 (홍익대학교 대학원) 이재규 (홍익대학교)

저널정보: 한국공간디자인학회 한국공간디자인학회 논문집 한국공간디자인학회 논문집 제16권 제1호

발행연도: 2021.1

수록면: 281 - 292 (12page)

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(연구배경 및 목적) 최근 건축을 포함한 예술 및 디자인 분야에서는 타 분야의 이론과 기술 등의 융합으로 경계가 사라지고 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 건축 분야에서는 자연의 생성이론을 적용한 파라메트릭 디자인의 연구와 사례들이 등장하며 새로운 패러다임을 만들고 있다. 이 중 보로노이 다이어그램은 기하학 구조를 바탕으로 공간을 효율적으로 구성할 수 있으며 안정적인 구조와 조형의 미를 이룰 수 있는 이론이다. 하지만 패턴을 적용한 장식적 역할에서 크게 벗어나지 못하는 실정이며, 이를 적용한 공간구축의 연구는 많지 않다. 따라서 본 연구에서는 보로노이 다이어그램을 디지털 패브리케이션의 폴딩 기법을 적용한 구축 가능성을 검증하고자 한다. 이를 위해 디지털 패브리케이션의 프로세스를 적용하여 프로토타입의 파빌리온을 완성한다. (연구방법) 연구방법으로는 첫째, 문헌을 바탕으로 보로노이 다이어그램에 대해 정의하고, 이를 효과적으로 모델링 할 수 있는 시각적 프로그래밍 언어 방식인 그래스호퍼에 대해 고찰한다. 둘째, 보로노이 다이어그램을 구축할 기법으로 폴딩을 제시하고 이에 대해 고찰한다. 셋째, 디지털 패브리케이션의 프로세스에 따라 보로노이 다이어그램의 특성이 반영된 파빌리온을 모델링한다. 다음으로 CNC Laser로 평면의 종이를 가공하고, 이를 폴딩 기법으로 유닛을 제작한 뒤 프로토타입의 파빌리온을 구현한다. (결과) 보로노이 다이어그램은 반복적 자가증식, 자기조직화, 알고리즘적 진화의 표현 특성이 나타나며, 이 과정에서 각각 연속성, 유기성, 유연성이 나타났다. 이러한 특징을 반영하여 알고리즘을 작성한 결과 보로노이 다이어그램은 복잡한 형태에도 유닛을 변화시키며 빈틈없이 패턴을 형성한다. 폴딩은 선행연구를 바탕으로 주름잡기, 접기, 구기기, 구부리기의 유형으로 분류할 수 있으며, 유형 별 특징은 상이 하나 공통된 특성으로 연속성을 나타낸다. 또한, 디지털패브리케이션에서 폴딩은 재료의 효율적 활용이 가능하여 공간을 경량화하거나 다양한 방식으로 구축할 수 있는 특징이 있다. 이를 바탕으로 디지털 패브리케이션의 프로세스에 적용한 결과, 파빌리온의 유닛들은 유기적으로 연결되어 지정된 공간을 효율적으로 분할하고 있으며, 다각형의 유닛은 평면의 종이를 정교하게 가공하여 폴딩 기법으로 입체화할 수 있다. (결론) 본 연구에서는 보로노이 다이어그램을 입체화하는 방법으로 폴딩 기법을 제시하였으며, 더 나아가 디지털 패브리케이션을 통해 프로토타입의 파빌리온을 제작하는 일련의 과정을 실험하였다. 폴딩 기법으로 제작된 유닛들은 유기적으로 연결되며 구조적 견고성을 높였으며 경량화의 가능성도 확인할 수 있었다. 이 실험은 자연의 생성이론을 폴딩 기법을 적용하여 구축할 수 있는지에 대해 살펴보았다는 데에 의의가 있으며, 앞으로 디지털 패브리케이션 폴딩 기법의 활용방법을 모색하는 자료가 될 수 있을 것이라 기대한다.

(Background and Purpose) In recent arts and design fields including architecture, the convergence with theories, technologies, etc. of other fields has broken bounds, and various attempts are being made. In the architectural area, studies and cases of parametric design applied with the generative theory of nature have emerged, creating a new paradigm. Among them, The Voronoi diagram is a theory allowing effective compositions of space and realization of stable structure and formative aesthetics based on a geometric constitution. However, it fails to go beyond the decorative role applied with patterns in the current state, and cases and studies on building spaces are lacking. Thus, this study aims to verify the possibilities of building the Voronoi diagram applied with the folding technique of digital fabrication. To this end, the process of digital fabrication is applied to complete a pavilion prototype. (Method) The Voronoi diagram is defined based on literature, and Grasshopper, a visual programming language method enabling effective modeling for this, is examined. Second, folding is proposed as the technique to build the Voronoi diagram, and this is examined. Third, a pavilion reflecting features of the Voronoi diagram is modeled according to the process of digital fabrication. Next, a flat paper is processed with CNC lasers and produced into a unit with the folding technique, and then, the pavilion prototype is embodied. (Results) The Voronoi diagram showed expressive features of repetitive self-replication, self-organization, and algorithmic evolution, and continuity, organicness, and flexibility were respectively displayed in the process. As a result of writing an algorithm reflecting these features. Folding can be classified into creasing, folding, crumpling, and bending based on preceding research, and commonly exhibited. Moreover, folding allows effective utilization of material in digital fabrication and has the features of lightweighting spaces. Applying folding to the process of digital fabrication based on this organically linked pavilion units and effectively divided designated spaces, and polygonal units could be dimensionalized by processing a flat paper exquisitely and using the folding technique. (Conclusions) This study suggested the folding technique as a way to dimensionalize the Voronoi diagram, and furthermore, experimented with a series of processes of creating a pavilion prototype through digital fabrication. Units produced with the folding technique were connected organically and heightened structural solidity, and the possibility of lightweighting could also be confirmed. This experiment has significance in examining whether it is feasible to build a generative theory of nature by applying the folding technique and is expected to serve as a material in seeking utilization methods of digital fabrication folding techniques in the future.

#파라메트릭 디자인 #보로노이 다이어그램 #폴딩 #디지털 패브리케이션 #파빌리온

참고문헌 (15)

참고문헌 신청

안민영 / 2012 / 소규모 파빌리온 표피의 자연 생성적 디자인 특성에 관한 연구 / 한국공간디자인학회 논문집 7(3):97~109

Choi, W. / 2018 / An Improvement Plan of Construction Management through the Analysis of the Construction Cases of the Closed Dome Structures

Jang, E. / 2006 / A study in paper furniture depending on production method / Journal of the Korea furniture Society 17(01):73~81

강가애 / 2008 / 디지털 공간에서의 보로노이 다이어그램 적용에 관한 연구 / 한국실내디자인학회 논문집 17(3):156~164

고흥권 / 2009 / 디지털 공간에서 자연모사의 표현특성에 관한 연구 / 한국문화공간건축학회논문집 (28):5~12

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임우창

소속기관 홍익대학교 대학원

주요연구분야 예술체육학 > 디자인

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이재규

소속기관 홍익대학교

주요연구분야 예술체육학 > 디자인 사회과학 > 경영학

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