파라메트릭 시뮬레이션을 통한 공간 설치물로서의 동적 태피스트리

성우제; 홍규선

doi:10.35216/kisd.2021.16.5.87

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자료유형: 학술저널

저자정보: 성우제 (충남대학교) 홍규선 (홍익대학교)

저널정보: 한국공간디자인학회 한국공간디자인학회 논문집 한국공간디자인학회 논문집 제16권 제5호

발행연도: 2021.8

수록면: 87 - 98 (12page)

DOI: 10.35216/kisd.2021.16.5.87

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(연구배경 및 목적) 우리 주변의 많은 것들은 부분과 전체 간의 물리적 관계를 통하여 구성되어 있다. 부분과 전체의 관계는 물리적인 형상을 다루는 건축 및 설치미술의 경우에도 적용된다. 건축가로서 혹은 설치미술가로서, 아직 구현이 되지 않은 구축물을 설계하는 과정은, 요소들 간의 상관관계를 포함하여 수많은 가정을 포함할 수밖에 없다. 공학자들은 오래전부터 컴퓨터 시뮬레이션을 활용하여 이러한 불확실성을 최소화 하려고 노력하였다. 이는 엔지니어나 시공자들에게는 아주 효과적인 방식이었음에도 불구하고, 공학적 지식과 기술이 없는 건축가나 예술가들은 쉽게 접근할 수 있는 방식이 아니었다. 하지만 최근 범용캐드에 기반을 둔 파라메트릭 모델링 툴의 급속한 보급과 함께 컴퓨터 시뮬레이션이 건축과 설치미술의 분야에서도 많이 적용 되고 있다. 이에 본 논문에서는 가변적인 모듈로 구성된 동적 설치물을 제안하고, 이의 부분과 전체의 상관관계를 디지털 모형을 활용하여 미리 시각화 할 수 있는 실용적인 방법론에 대해 기술하고자 한다. (연구방법) 전체 시스템을 구현하기 위한 재료를 선정하고 선택된 재료로 간단한 모듈을 생성한다. 모듈에 물리적인 변형을 주고 이를 관찰하는 실험을 수행한다. 이를 통하여 얻어진 모듈의 물리적인 특성 및 외적 변화에 따른 재료의 물리적인 거동을 파라메트릭 디자인 툴로 모델링 한다. 모듈에 가해질 수 있는 외적 변화를 일련의 독립변수들로 정의하고, 이들의 복합작용을 규칙과 제약조건으로 수식화 한다. 이후 디지털 모듈들을 파라메트릭 디자인 툴과 물리 시뮬레이션 엔진을 통하여 결합하여 전체 시스템을 시각화 하는 디지털 모형을 생성한다. 디지털 모형에 다양한 변수의 조합을 입력하여, 이들이 만들어 내는 형태상의 차이점을 관찰하고, 설계자의 의도에 적합한 형태적 변형을 만들어 내는 변수의 조합을 찾는다. (결과) 파라메트릭 모형과 물리 시뮬레이션 엔진을 통한 디지털 모형을 생성하였으며, 다양한 조합의 변수를 입력하여 이의 형태적인 변화를 실시간으로 시각화 할 수 있었다. 시각화를 바탕으로 가장 극적인 형태의 변화를 만들어 내는 변수의 조합을 선택 할 수 있었다. (결론) 상기와 같이 본 논문에서는 파라메트릭 디자인 툴 및 물리 시뮬레이션 엔진을 활용하여 부분으로 구성된 전체 시스템의 형상을 시각화 할 수 있는 방법론에 대해 기술 하였다. 이러한 시뮬레이션에 기반을 둔 접근법은, 1) 과학적인 접근을 통하여 미지의 구축물의 형태를 사전에 시각화 할 수 있으며, 2) 이를 통하여 주어진 시간과 재료를 효율적으로 활용 할 수 있으며, 3) 작업자의 사전지식이나 고정관념을 넘어서는 새로운 형상을 탐구 할 수 있는 장점이 있다고 할 수 있다.

(Background and Purpose) Parts to a whole relationship forms so many things around us, including architectural structures, art installations, and so on. Designing the building structures or installations, which have never been realized at the time of designing, apparently involves several assumptions, guesses, and contingencies. Traditionally, engineers have been utilizing computational tools to simulate the “not-yet-realized structures” for the sake of checking safety and feasibility. Although this has been very effective and successful in hedging out potential risks for engineers and contractors in the engineering and construction industry, computational simulations had never been viable options for architects and artists, mainly because of their lack of engineer’s minds, knowledge, or techniques. However, the advent of parametric design tools that work with universal CAAD systems led architects, artists, and designers to the world of advanced computer aided design processes to simulate what they design. Thus, this paper proposes a practical method for architects, artists, and designers to utilize digital tools to simulate and visualize the installation composed of many parts. (Method) First, a physical base material for a module is chosen to build the entire system. Second, physical modifications and external forces are applied to the module to observe the reaction or behavior. The material properties and physical behaviors under certain conditions can translate into parametric model through parametric design tools. Any potential external forces or internal formal modification to the module can be defined as a series of independent variables to the module. The combination of the variables can turn into series of mathematically-defined rules and constraints. The parametric module can then duplicate and grow into the whole digital model by using the parametric tool and its built-in physical simulation engine. The system changes its overall shape depends on the various combinations of design parameters, and the designer can pick and choose the appropriate combination of parameters by visual evaluation. (Results) The digital model through the parametric design tool and physical simulation engine visualized the system’s shape changes in response to various input data in real-time, which helped designers choose the one with the most dramatic form. (Conclusions) As explained above, this paper describes the practical means and methods of visual simulation for a system composed of many parts by utilizing parametric design tools. There are three-fold apparent benefits of the design approach or process. 1) The scientific and engineered approach helps architects, artists, or designers visualize their work even before physical construction. 2) This saves time and money for the creators. 3) The creators can test numerous combinations of design parameters easily with being obsessed by their pre-occupations, past experiences, and knowledge.

#파라메트릭 디자인 #물리 시뮬레이션 #부분과 전체 #설치미술 #디지털 모형 #Parametric Design #Physical Simulation #Parts to Whole #Installation #Digital Model

참고문헌 (10)

참고문헌 신청

Baek, S. / 2013 / A study on the integrated methodology about creation of space and form of the architecture through the lens of a relationship between parts and entirety / Journal of the Architectural Institute of Korea 33(1):155~156

Diana Bularca / 2019 / Rebecca Horn: devising intersubjective connections / World Art 9(3):329~349

Hedin, David / 2007 / Connecting the Mobiles of Alexander Calder to Linear Equations / Mathematics Teaching in the Middle School 12(8):452~461

Hong, J. / 2003 / A Study on Principle of Ecological Design and Meaning in Contemporary Architecture / Journal of the Architectural Institute of Korea 23(2):299~302

김영희 / 2011 / 컴퓨터 그래픽 프로그램을 이용한 환경조각의 3D 시뮬레이션 제작과정 연구 / 디지털디자인학연구 11(1):843~851

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