건축에서의 생물학적 형태와 형태 발생

20세기도 역시 1910년대 표현주의 건축에서 나타났던 다양한 유기체 형상, 프랭크 로이드 라이트의 일생에 거친 유기적 건축의 주장, 그리고 1950년대에 다시 부활한 유기적 형태의 건축은 모두 생물체의 유기적 형상을 상징적으로 표현한 것이라 할 수 있다. 아르 누보 이후 이러한 생물체 유추의 건축 현상은 대략 매 40년마다 주기적으로 유행했다고 볼 수 있다. 1990년대 이후 다시 유행한 유기적 형상의 건축은 비록 과거와 달리 컴퓨터 기술의 발전에 의해 첨단의 기술을 이용해 보다 더 정교하고 실현 가능한 건축으로 등장하지만, 마찬가지로 기본적 디자인 원천은 생물체의 형태라고 볼 수 있다. 그러나 21세기 이후 생물학의 건축적 적용은 과거의 단순한 형태적 적용으로부터 나아가 생물학의 다양한 메커니즘과 이론들을 보다 과학적 방식으로 적용하는 방식으로 나타난다.



1장은 생물의 형태를 단순히 상징적 형태로 적용하는 생물 형태주의 방식과 생물체의 기능을 형태적으로 적용하는 방식을 다룬다. 이를 위해 형태에 대한 철학적, 수학적 고찰을 이론적 배경으로 다룬다.

2장은 생물학에서의 형태 발생과 진화과정을 적용해 형태 발생과정의 자기 조직화와 분화과정이 건축적으로 적용되는 방식, 그리고 성장 알고리즘을 이용한 건축적 형태 발생의 과정, 생물학적 진화 과정에서의 진화 알고리즘을 이용한 건축 디자인 방식, 환경과의 다중적 매개변수, 계통발생식 교배, 경쟁-자연선택이 이루어지는 과정의 건축적 적용 등을 다룬다.

3장은 자기조직화의 과정이 특별히 건축적 형태 발생에 적용되는 예를 다룬다. 다양한 생물학적 담론들 가운데에서도 최근의 건축에서 가장 빈번하게 응용되고 있는 것은 하나의 계가 미시적 수준에서 부분들 사이의 상호 행위로부터 역동적으로 발생하는 거시적 수준에서의 응집된 출현들로 서의 속성과 행태, 구조 등을 보여주는 '창발'(emergence) 현상이며, 이 가운데에서도 창발의 중심적 요소, 즉 '계가 외적 제어 없이 자체적으로 구조를 얻고 유지하게 되는 동역학적이고 적응적 과정'인 생물체의 자기조직화(self-organization) 현상이라고 할 수 있기 때문이다. 이것은 복잡한 형태와 구조, 스마트 재료와 시스템들을 요구하는 현대의 건축이 필요로 하는 종합적 메커니즘이기도 하다. 창발은 새로운 과학이며, 건축 문화 내의 중요한 변화를 주도한 새로운 영역으로, 복잡계의 행태에 대한 이해와 그런 지식들을 건축의 디자인과 생산으로 전이시키기 위한 방식들 모두를 포함하기 때문이다.

4장은 생물학적 패턴이 건축의 형태 발생에 적용되는 방식을 다룬다. 파시드 무사비(Farshid Moussavi)가 주장하듯, 현대 건축의 새로운 장식적 기능들 가운데에서 패턴은 그녀의 분류 항목들인 "구조, 스크린, 표피"모두에서 중요한 요소로 나타나기 때문이다. 이러한 패턴의 다양한 영역들 가운데에서도 21세기의 새로운 디지털 기술에 의해 새롭게 응용될 수 있는 영역들 중의 하나는 주변 환경과 상호 작용하며 최적의 형태로 자기 조직화(self-organization)되는 패턴들, 즉 생물학적 패턴의 응용이라고 할 수 있다. 건축 디자인의 다양한 패턴들 가운데에서도 동역학적이며, 주변 환경과 상호 작용하여 새롭게 발생되고 진화하는 생물학적 패턴이야말로 발전된 새로운 디지털 기술과 함께 앞으로의 정보 사회에서 가장 유용한 방식으로 될 수 있기 때문이다.

5장은 건축과 생물학의 가장 복합적인 통섭과정으로, 형태-생태학(Morpho-ecology)이 건축적으로 적용되는 방식을 다룬다. 현재 달리 논의될 수 있는 새로운 대안들 중의 하나는 건축을 일련의 한정된 내적 관계들과 그것에 정보를 주고 반응하는 외적 힘들을 가지는 하나의 수행적(performative) 시스템으로 보는 관점이기 때문이다. 수행적 시스템에 관한 개념은 모든 인간 활동이 그들의 특별한 맥락에 의해 수행되고 영향을 받는다는 가정에서 이미 1940-50년대부터 예술과 과학에서 '수행적 전환(performative turn)'으로 알려진 지적 운동으로 나타났고, 건축 영역에서도 이미 20세기 초부터 다양한 움직임과 이동 가능한 건축, 혹은 세드릭 프라이스가 1960년대 중반 생각했던 인공두뇌적 건축으로서의 펀 팰리스 계획에서도 등장했지만, 이 모두는 대상물 자체의 임의적 수행만을 추구했던 초기적 모델들로, 환경과 대상물과의 상호작용을 통한 수행과는 거리가 멀었다고 할 수 있다. 더 발전된 대안의 하나는 형태-생태학(morpho-ecology)의 관점으로, 이것은 생물학적인 형태 발생(morphogenesis), 그리고 유기체와 그들의 환경과의 관계를 다루는 생태학적 관점을 상호 관련시켜 높은 수준의 기능성과 수행 능력을 가지는 건축을 디자인하는 방식이다.

1. 생물 형태주의의 건축적 적용

1.1. 생물 형태의 이론적 고찰과 역사적 사례

1) 형태의 철학적 배경

2) 형태의 수학적 모델

3) 생물 형태로 표현된 건축의 역사적 사례들

1.2. 현대 건축에서의 상징적 생물 형태의 이미지 적용

1) 식물 형상

2) 인체 형상

3) 포유류 형상

4) 조류 형상

5) 파충류 형상

6) 양서류 형상

7) 어류 형상

8) 곤충류 형상

9) 갑각류 형상

10) 연체류 형상

1.3. 생물학적 기능의 형태적 적용

1) 정적 기능

2) 동적 기능



2. 생물학적 형태 발생 알고리즘과 진화 알고리즘의 건축적 적용

2.1. 형태 발생과 진화의 이론적 고찰

1) 형태의 발생

2) 형태의 진화

2.2. 형태 발생의 건축적 적용

1) 자기 조직화

2) 분화

3) 성장 알고리즘

2.3. 형태 진화의 건축적 적용

1) 유전 알고리즘

2) 환경과의 다중 매개 변수

3) 계통발생식 교배

4) 경쟁-자연선택

5) 돌연변이+외적 제한

6) 발생 알고리즘+진화 알고리즘



3. 생물학적 자기 조직화의 건축적 적용

3.1. 창발과 자기 조직화

3.2. 자기 조직화의 개념과 건축적 행태

1) 자기 조직화의 용어적 배경

2) 자기 조직화의 건축적 배경

3) 자기 조직화와 창발의 개념

4) 자기 조직화의 행태와 건축적 가능성

3.3. 자기 조직화의 건축적 기술들

1) 다중적 목표

2) 다중적 형태

3) 생물학적 신재료

3.4. 자기 조직화의 건축적 적용 사례

1) L-시스템

2) 분화와 증식에 의한 다중 수행방식

3) 매개 변수적 기하학

4) 보로노이 다이어그램

5) 동적 이완

6) 미분적 표면 발동

7) 생물학적 신재료



4. 생물학적 패턴의 건축적 적용

4.1. 건축과 생물학적 패턴

4.2. 패턴의 건축적 의미

1) 패턴의 의미

2) 건축에서의 패턴 디자인의 역사

3) 건축에서의 현대적 패턴의 방식과 기술

4.3. 생물학적 패턴의 특징과 건축적 적용 방식

1) 생물학적 패턴의 발생 과정

2) 생물학적 패턴의 건축적 적용 방식

4.4. 생물학적 패턴의 건축적 적용 사례

1) 직접적 형상의 패턴

2) 원형 패턴

3) 다각형 패턴

4) 에너지 제어 패턴

5) 분화 패턴

6) 매개 변수적 패턴

7) 성장 법칙 패턴

8) 진화적 생태 패턴



5. 형태-생태학의 건축적 적용

5.1. 형태-생태학

5.2. 형태-생태학과 건축 공간

1) 형태-생태학의 정의

2) 균등질적 공간과 물리적 경계문턱

3) 이질적 공간과 구배적 공간

5.3 형태-생태학의 건축적 적용방식

1) 형태 발생

2) 물질적 행태와 능력

3) 제작과 조합 논리

4) 환경과의 상호 작용

5.4. 형태-생태학의 건축적 적용사례

1) 위상 기하학적 형태의 건축

2) 물질적 행태와 능력을 고려한 건축

3) 제작과 조합 논리가 반영된 건축

4) 공학적 생태학의 건축

김원갑