바이오닉 건축

Bionic architecture

바이오닉 건축은 표현력 있는 건물을 설계하고 건설하는 영감의 원천으로서 생물학적 유기체의 생리학적, 행동적, 구조적 적응을 연구하는 현대적 운동이다.[1] 이들 구조물은 날씨와 기온의 변화 등 변동하는 내외부의 힘에 대응해 구조적으로 스스로 변형할 수 있도록 설계됐다.[2]

이러한 건축 양식은 18세기 초부터 존재해 왔지만, 기후변화와 지구온난화에 대한 사회의 우려가 커지면서 21세기 초에야 비로소 그 운동이 성숙하기 시작했다.[3] 이러한 영향들은 자연과 사회의 조화로운 관계를 가능하게 하는 풍경을 만들어냄으로써, 생체 공학적인 건축물이 그 인간적인 환경으로부터 사회를 멀어지게 하는데 사용되게 했다.[3] 이는 건물의 설계가 보다 지속 가능한 환경을 지원하도록 하기 위해 형태, 재료, 구조 사이의[4] 복잡한 상호작용을 심층적으로 이해함으로써 달성된다.[5] 결과적으로, 건축가들은 에너지와 자재를 절약하고,[6] 건축의[7] 소비를 낮추고, 건축 구조의 실용성과 신뢰성을 높이기 위해 첨단 인공 재료와 기법의 사용에 의존하게 될 것이다.[5]

역사와 이론의 틀

'바이오닉 아키텍처'라는 단어는 그리스어 '바이오스'(life)[4]와 영어 단어 '테크닉'(공부하기 위해)에서 유래되었다.[8] 이 용어는 원래 '기술을 생명체로 이전'하는 과학적인 경향을 설명하기 위해 사용되었다.[1] '바이오닉'이라는 용어는 1958년 미 육군 대령인 잭 E에 의해 처음 사용되었다. 스틸과 소련의 과학자인 오토 슈미트는 로봇공학 분야를 둘러싼 연구에 초점을 맞춘 천문학자 프로젝트 중에 있었다.[1] 그들의 프로젝트에서, 두 연구자들은 처음에 바이오닉의 개념을 '생물에 기초한 시스템의 과학'[9]으로 인식했다. 그 후 1997년 제닌 베니우스(Janine Benyus)가 '자연의 천재성을 의식적으로 모방하는 것'[citation needed]을 지칭하는 '바이오 모방'이라는 용어를 만들었다.

1974년 빅토르 글루시코프는 자신의 저서 '사이버네틱스의 백과사전'을 출판하면서 "최근에는 바이오닉스가 건축과 건축기술, 즉 건축 바이오닉스와 협력하는 또 다른 새로운 과학적 방향이 등장했다"고 주장했다. 식물 줄기, 살아있는 잎 신경, 달걀 껍질 등 자연의 모델을 표본으로 삼아 엔지니어는 집, 다리, 영화관 등 내구성이 강하고 아름다운 건축구조를 만든다."[citation needed] 이후 J.S 르베데프는 1983년 자신의 저서인 건축과 바이오닉[1] 출간하고 건축의 고전적 이론에 초점을 맞췄다.[10] 그것은 다른 생물학적 생명체의 행동을 연구하고 이러한 관찰을 건물과 설계에 통합할 수 있는 가능성을 탐구했다.[8] 그는 또한 생체 공학 건축이 유기체가 사용하는 동일한 생존 메커니즘을 모방함으로써 '완벽한 보호'를 가능하게 하기 때문에 설계와 건설과 관련된 많은 문제들을 해결할 것이라는 이론을 세웠다.[1] 1980년대 후반에 이르러 마침내 건축 바이오닉스가 건축과학과 실천의 새로운 분야로 떠올랐다.[10] 이는 그 후 구소련의 바이오닉 건축 분야와 다수의 사회주의 국가의 바이오닉 건축 분야의 주요 연구소가 된 건축 바이오닉스의 중앙 연구 실험 설계 연구소의 설립에 영향을 미쳤다.[10]

목적

건설된 환경은 대다수의 폐기물, 재료 생산, 에너지 사용 및 화석 연료 배출에 기여한다.[11] 따라서, 여전히 사회에서의 일상 활동이 이루어질 수 있도록 하는 보다 효율적이고 생태학적으로 우호적인 건설 설계를 개발해야 할 책임이 있다.[citation needed] 이는 태양광, 풍력, 수력 등 신재생에너지와 목재, 토양, 광물 등 천연자원의 사용을 통해 달성된다.[11]

그녀의 책, 생체모방: 자연에서 영감을 받은 혁신(1997) Janine Benyus는 건축 설계 내에서 생물학적 모방 수준을 확립하는 데 사용할 수 있는 일련의 질문들을 공식화했다. 건축 설계가 바이오닉의 원리를 따르도록 하기 위해서는 다음 질문에 대한 대답이 '예'가 되어야 한다.[citation needed]

  • 그 전례가 자연과 관련이 있는가?
  • 그것은 태양열로 작동되는가?
  • 자급자족인가?
  • 제 기능을 하는 폼이 맞나?
  • 지속가능한가?
  • 아름답니?

바이오닉 건축양식

생체공학 아키텍처의 분류는 다음과 같다.[12]

  • 아치형 구조: 동물의 척추에서 영감을 받아 보다 뻣뻣하고 단단한 건물을 만든다.
  • 얇은 껍데기 구조: 내부 힘을 표면 영역에 분산시키는 능력 때문에 다양한 갑각류와 두개골에서 영감을 얻었다. 이런 스타일을 채용하는 건물들은 유연하고 유연하다.
  • 퍼핑 구조: 식물과 동물 세포에서 영감을 얻었다. 그것은 주로 미적 목적으로 사용된다.
  • 나선 구조: 식물의 잎과 햇빛을 조절하는 능력에 의해 영감을 받는다. 이런 디자인의 건물은 햇빛이 가장 풍부하다.

역사 진화

아칸토스 잎으로 장식된 코린토스기둥 수도의 한 조각

18세기 이전

고고학적 자료는 최초의 바이오닉 건축 양식이 고대 그리스로 거슬러 올라갈 수 있으며 주로 해부학적 관찰에 초점을 맞추었다는 것을 보여준다. 그리스인들이 대칭적인 건축 설계에 영향을 미치는 인체의 특징에 매료되었기 때문이다.[citation needed] 생물학적 구조는 또한 스투코 몰딩 내에서 식물 요소의 사용을 통해 관찰될 수 있다.[3] 이 사상은 폴리클레이토스의 제자 중 한 명이 코린토스 무덤에 장식된 아칸토스 잎을 관찰한 데서 비롯되었다고 한다.[3] 이것은 아칸토스 잎으로 둘러싸인 코린트기둥 수도의 디자인에 영감을 주었다.[3]

18세기th –

꽃 모양을 그대로 반영하는 무늬가 있는 '사그라다 파밀리아'의 천장.
태양열 돔을 갖춘 '에덴 프로젝트'

산업혁명 이후 많은 이론가들이 현대적, 기술적 진보가 갖는 근본적인 함의에 관심을 갖게 되었고, 따라서 '자연 중심 아키텍처'[citation needed]라는 사상을 다시 탐구하게 되었다. 이 시대에 지어진 대부분의 바이오닉 건축물은 일반적인 철제 건축에서 벗어나 보다 미래적인 건축 양식을 탐구하는 것을 볼 수 있다.[citation needed] 예를 들어 안토니오 가우디의 사그라다 파밀리아의 실내 디자인은 다양한 식물 형태와 패턴에서 영감을 얻었고 기둥은 인간의 뼈 구조를 반영했다.[citation needed] 그러한 영향들은 가우디가 그의 건물의 기능성을 향상시키기 위해 자연을 모방할 수 있는 가능성을 실현한 것에 근거했다.[8] 조셉 팩스턴의 크리스탈 팰리스는 또한 인간의 뼈 구조를 모방하기 위해 격자 격자를 사용하므로 보다 단단한 구조를 만든다.[citation needed] 수정궁은 또한 수련과 인간 대퇴골에서 발견된 정맥 조직을 모방했다. 이로 인해 건물의 표면 장력이 감소되어 과도한 양의 재료 사용 없이 더 많은 무게를 실을 수 있게 되었다.[citation needed]

20~21세기 시대

기술 개선의 증가뿐만 아니라 지구 온난화와 기후 변화에 대한 우려가 커지면서 건축 바이오닉은 주로 현대적 지속가능성을 달성하기 위한 보다 효율적인 방법에 초점을 맞추게 되었다.[citation needed] 현대 건축 바이오닉 운동의 예로는 격자 모양의 외골격과 수류로부터 힘을 분산시키는 둥근 모양을 가진 바다 생물인 '비너스 플라워 바스켓 스펀지'에서 크게 영감을 받은 30개의 세인트 메리 액스(2003)가 있다.[citation needed] 그 건물의 디자인은 알루미늄 코팅된 강철 디아그리드 구조를 특징으로 한다.[citation needed] 이것은 수동적인 냉방, 난방, 환기 및 조명을 가능하게 한다.[citation needed] Nicholas Grimshaw's, The Eden Project(2001)는 버블에서 영감을 얻은 여러 개의 지오데틱 돔을 결합한 자연 생물체를 특징으로 한다.[citation needed] 이들은 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(ETFE)의 3겹으로 제작돼 보다 가벼운 철골 프레임을 제공하고 태양광 발전을 위해 건물 안으로 더 많은 햇빛이 들어올 수 있도록 하는 플라스틱의 일종이다.[citation needed] 베개도 향후 보다 효율적인 소재가 발견될 경우 철골과 쉽게 분리할 수 있도록 제작됐다.[citation needed]

평가하기

독일 함부르크에 위치한 BIQ 하우스
개발 중인 사하라 숲 프로젝트

이점

바이오닉 아키텍처의 가장 큰 장점은 재생 가능 물질 사용에 대한 의존도를 통해 보다 지속 가능한 생활 환경을 제공할 수 있다는 것이다.[11] 이를 통해 에너지 효율 증가로 인한 통화 절감 효과가 증대될 수 있다.[11] 예를 들면 다음과 같다.

  • 독일의 BIQ(Bio-Intelligent Indexient) 하우스는 스플리터워크 건축가와 SSC 전략과학 컨설턴트가 설계했다.[13] 그것은 완전히 해조류에 의해 움직인다.[13] 건물에 에너지와 온기를 공급하기 위한 자원으로 활용하기 위해 유리 패널 안에서 미세조류를 배양하는 열교환기가 특징이다.[13] 이를 통해 탄소전기가 제로(0) 생산돼 태양광보다 2배 이상 효과적이다.[13]
  • 튀니지 사하라숲 프로젝트는 나미비아산 안개바스킹 딱정벌레에서 영감을 많이 받은 온실 프로젝트로 건조한 기후에서 체온 조절과 자체적인 민물 개발이 가능하다.[citation needed] 이 건물은 딱정벌레처럼 연중 재배에 적합한 염수 증발, 냉방, 가습 시스템을 갖추고 있다.[citation needed] 증발된 공기는 신선한 물로 응축되어 온실가스를 밤에 따뜻하게 유지할 수 있다.[citation needed] 증발 과정에서 추출한 소금은 탄산칼슘염화나트륨으로도 결정화시킬 수 있어 건물 블록으로 압축할 수 있어 낭비를 최소화할 수 있다.[citation needed]

단점들

바이오닉 아키텍처는 지나치게 기술적인 경향 때문에 유지하기가 어렵다는 비판을 받아왔다.[14] 예를 들면 다음과 같다.

  • 짐바브웨 하라레에 있는 이스트게이트 센터는 설립 과정에서 엄격한 규정을 따라야 했다. 기술자들은 소음 공해와 예측할 수 없는 날씨와 싸우기 위해 외벽이 직사광선을 받으면 안 되며 창문 대 벽 비율이 약 25%여야 하며 창문을 환기로 밀봉해야 한다고 주장했다.[citation needed]

미래 용도

기술 진보의 증가와 함께, 바이오닉 아키텍처의 완전한 잠재력은 여전히 탐구되고 있다. 그러나, 사회의 요구에 타협하지 않는 보다 효과적이고 생태학적으로 지속 가능한 설계 접근법에 대한 요구가 급속히 증가함에 따라, 다음과 같은 많은 아이디어가 제시되었다.

오션 스크래퍼 2050

이것은 본질적으로 빙산의 부력과 다양한 유기체의 모양에서 영감을 받아 떠다니는 건물을 만드는 것을 포함한다.[11] 특히 다양한 주거공간과 사무공간을 수용하기 위해 벌집과 마이크로파-라디올레(microphal-radiolares)의 형상을 바탕으로 내부구조가 이뤄진다.[11] 제안된 설계는 이 건물이 풍력, 바이오매스, 태양광, 수력, 지열 에너지와 같은 다양한 자원으로부터 에너지를 생산하는 것을 목표로 하기 때문에 자급자족하고 지속가능할 수 있도록 한다.[11] 게다가, 해양 스크래퍼는 물 위에 건설될 예정이기 때문에, 그것의 설계자들은 수중 화산과 지진 전력과 같은 새로운 원천으로부터 전기를 추출하고 발생시키는 아이디어를 탐구하고 있다.[11]

초센트레 벌집개념

이 아이디어는 장소 간 이동 시간이 적게 소요되는 지역을 조성하여 화석연료 배출량CO2 오염을 줄일 수 있는 가능성을 탐구한다.[15] 이 디자인은 '이미 큰 활동 중심지'[15]인 사이트를 위한 것이기 때문에, 특히 고등학교, 대학, 식료품점에 유용할 것이다.[15] 건축 설계도 매우 콤팩트하여 녹지의 양을 늘려 공간적 이점을 충분히 누릴 수 있도록 하는 것을 목표로 하고 있다.[15]

포드 하우징 유닛

이 아이디어는 '서로 공익사업을 공유하고 이익을 얻기 위해 서로 네트워크로 연결될 수 있는' 상호 연결된 생활 단위를 만드는 데 초점을 맞춘다.[15] 디자인은 또한 자생력을 목적으로 하며 사용자의 필요에 따라 변경할 수 있다. 예를 들어, 지붕은 태양 에너지를 모으기 위해 기울어지도록 개조하거나, 빗물을 모으기 위해 던지거나, 공기 흐름을 좋게 하기 위해 매끄럽게 할 수 있다.[15]

관련 용어

바이오닉 건축의 건축가

참조 리스트

  1. ^ a b c d e Wan-Ting, Chiu; Shang-Chia, Chou (2009). "Discussion on theories of bionic design" (PDF). International Association of Societies of Design Research, Energy Conversion and Management. 63 (1): 3625–3643.
  2. ^ Yuan, Yanping; Yu, Xiaoping; Yang, Xiaojiao; Xiao, Yimin; Xiang, Bo; Wang, Yi (2017-07-01). "Bionic building energy efficiency and bionic green architecture: A review". Renewable and Sustainable Energy Reviews. 74: 771–787. doi:10.1016/j.rser.2017.03.004. ISSN 1364-0321.
  3. ^ a b c d e Vorobyeva, O I (2018-12-14). "Bionic architecture: back to the origins and a step forward". IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 451: 012145. doi:10.1088/1757-899x/451/1/012145. ISSN 1757-899X.
  4. ^ a b Zakcharchuk, Anzhela (2012). "Bionics in architecture". Challenges of Modern Technology. 3 (1): 50–53. S2CID 93736300.
  5. ^ a b Chen, Ling Ling (2012). "The Application of Bionics Techniques in the Designing of Building Material Skin". Applied Mechanics and Materials. 174–177: 1977–1980. Bibcode:2012AMM...174.1977C. doi:10.4028/www.scientific.net/amm.174-177.1977. ISSN 1662-7482. S2CID 110396017.
  6. ^ Mayatsykaya, Irina; Yazyev, Batyr; Yazyeva, Svetlana; Kulinich, Polina (2017). "Building constructions: architecture and nature". MATEC Web of Conferences. 106: 1–9.
  7. ^ Negrotti, Massimo (2012). The reality of the artificial: Nature, technology and naturoids. Germany: Springer Publishing. ISBN 978-3-642-29679-6.
  8. ^ a b c Sugár, Viktória; Leczovics, Péter; Horkai, András (2017). "Bionics in architecture". YBL Journal of Built Environment. 5 (1): 31–42. doi:10.1515/jbe-2017-0003.
  9. ^ Mehdi, Sadri; Kavandi, Mehdi; Alireza, Jozepiri; Teimouri, Sharareh; Fatemeh, Abbasi (2014). "Bionic architecture, forms and constructions". Research Journal of Recent Sciences. 3 (3): 93–98.
  10. ^ a b c Kozlov, Dmitri (2019). "The heritage of the laboratory of architectural bionics and the latest trends in architectural morphogenesis". Advances in Social Science, Education and Humanities Research. 24 (1): 366–371.
  11. ^ a b c d e f g h Kashkooli, Ali; Altan, Hasim; Zahiri, Sahar (2011). "The impact of bionic design in proposing energy efficient future: Case study of Ocean Scraper 2050". Conference: 10th International Conference on Sustainable Energy Technologies. 1 (1): 1–6.
  12. ^ Fei, Chen; Sha, Sha (2005). "An introduction to bridge design based on bionics". Southern African Transport Conference. 1: 951–958.
  13. ^ a b c d Nazareth, Aaron (2018). "Bionic architecture". Research Project. Unitec Institute of Technology: 1–69.
  14. ^ Felbrich, Benjamin (n.d.). "Bionics in architecture: Experiments with multi-agent systems in irregular folded structures". Diploma Thesis. 5 (1): 31–42.
  15. ^ a b c d e f Huber, Ryan (2010). "Future bionic". Theses from the Architecture Program. 1 (98): 1–43.