앞으론 자꾸 옆길로 새야 답이 나온다; 미래 건축과 자연 모방

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난 31일, 이탈리아의 3D 프린터 회사 와스프(WASP)에서 섬유 조직의 형태를 닮은 구성품들을 조립하여 만든 파빌리온(정자/亭子)을 공개했습니다. 세계에서 가장 큰 3D 프린팅 전시물과 3D 프린팅 로봇이 만든 작은 뮤직 홀에 이어 정자 형태의 3D 프린팅 건축물을 소개해드리는 것은 이번이 세 번째입니다.

3D 프린터로 제작된 각각의 정자는 전체적인 외관만으로도 충분히 독특하며 아름답지만 가까이에서 들여다보았을 때 부품 하나하나의 생김새 또한 각 정자마다 다르다는 점 역시 흥미롭습니다.

 

왼쪽이 지난번 소개해드린 Branch Technology 사의 파빌리온 구조 생김새이며 오른 편이 지금 소개해드리고 있는 와스프(WASP) 사의 파빌리온 구조 생김새입니다. 확연하게 차이가 나죠?

 

 

와스프 사에서 공개한 이 파빌리온의 특징은 놀랄 만큼 가볍다는 것, 3D 프린팅 기술과 생체 모방 연구(Biomimetic research)가 혼합되어 제작되었다는 점 등이 있습니다.

 

 

이 파빌리온의 디자인을 완성한 연구팀은 밀라노 건축학교(Politecnico di Milano’s architecture school)의 ACTLAB(the university’s Architecture Computation Technology Lab)입니다.

이들은 가장 효율적인 구조를 갖고 있는 가벼운 무게의 건축물을 완성해보자는 도전을 받아들이면서 고심하던 도중 자연으로부터 그 해답을 얻었습니다. 그들이 찾은 가장 가볍고 튼튼한 구조를 갖는 형태는 바로 뼈의 구조였습니다.

 

왼쪽의 사진은 ACC(Abingdon Chiropractic Clinic)에서 골다공증에 대해 설명하기 위해 올려놓은 자료인데요. 사진의 뼈 형태를 보시면 오른쪽 사진의 와스프 사에서 출력한 형태와 비슷한 구조를 갖고 있다는 것을 파악할 수 있습니다.

ACTLAB에서는 이런 형태의 배열이 매우 안정적이며 자신들의 연구에 적합하다는 것을 발견하고 자료를 취합하여 구조를 완성한 뒤 이런 구조를 “Functionally Graded Trabecular Structure”로 명명했습니다. 또한 그들은 이 구조에 세계적으로 유명한 멕시코 건축가의 파빌리온 구조를 병합하여 지금과 같은 아름다우면서 실용적인 디자인을 완성했습니다. 

 

구조에 따른 강도 차이를 나타내는 사진

 

ACTLAB은 와스프 사의 3D 프린팅 공장을 이용해 352개의 부품을 생산한 뒤 조립하여 파빌리온을 완성했습니다. 생산에는 총 5대의 FDM 3D 프린터가 사용되었으며(4대의 Delta WASP 4070, 1대의 Delta WASP 60100) 출력부터 완공까지는 총 4352시간(181일)이 소요되었습니다. 재료로는 가벼운 무게 대비 높은 강도를 갖도록 해야 했기에 필로 알파(FILOALFA) 사의 신형 바이오 폴리머를 사용했습니다.

 

 

이 정자의 너비는 7.5m 높이는 6m이며 11평 정도의 너비를 갖고 있습니다. 그리고 무게는 335kg입니다. 앞서 말씀드린 뼈의 구조를 차용한 구조 덕에 ACTLAB은 재료를 효율적으로 배분함으로써 최적의 강도와 무게를 찾을 수 있었습니다. 그리하여 높은 저항력을 가짐과 동시에 가벼운 무게를 가질 수 있었죠. 무게 대비 면적의 비율은 6 ~ 10 kg/m²입니다. 이 수치는 일반적인 구조로 제작했을 때보다 10배 이상 가벼운 수치이죠.

335kg의 무게가 어느 정도인지 쉽게 가늠시켜 드리기 위해 말씀드리자면, 최근300kg의 무게까지 들어 올릴 수 있는 드론이 개발되었으며 한국 레슬링 대표 팀은 300kg의 타이어를 이용해 훈련을 한다고 합니다. 그러므로 건축물로서 335kg이라는 무게는 상당히 가벼운 것이라고 말할 수 있습니다.

참고 3DERS / WASP

 

 

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