Foster + Partners는 연구 조직으로 ARD (Applied Research + Development) 팀을 운영하고 있다. 이 팀은 디자이너에게 최고의 도구를 만들어 주는 것을 목적으로 하고 있으며, 프로그램에 익숙한 다양한 분야 건축가와 엔지니어들이 참여하고 있다. (200개 이상 분야의 다양한 자격을 갖춘 항공우주 엔지니어, 컴퓨터 과학자, 게임 아티스트, 사회학자, 지질학자 및 순수 예술가 등이 참여하고 있다)
ARD 팀은 AI 활용 가능성에 대한 연구를 하고 있으며, 디자인 최적화 도구로 기계학습을 이용하고 있다. 기본적으로 두 가지 방향에서 적용을 시도하고 있다.
첫번째는 간이 모델링 surrogate modelling이다. 구조, 환경 등의 설계요소에 대한 정확한 모델링은 많은 시간과 노력을 필요로 한다. 이를 대체하는 것이다. 많은 건축 프로젝트들은 큰 규모로 진행된다. 복잡하여 다양한 전문 지식과 기술을 복합적으로 적용하여야 한다. 이를 위한 시뮬레이션 작업들을 기계학습으로 단순화 하고자 하는 시도이다.
설계과정 중 실시간 사용가능한 간이 모델링의 개발이다. AI의 기계학습을 이용하여, 이전 여러 시뮬레이션 결과들을 학습한 시스템을 이용한 빠르고 저렴한 간이 모델을 만들고자 한다. 이 모델을 사용한 실시간 결과를 얻어 빠른 의사결정을 가능하게 하고자 한다.
두 번째는 디자인 지원 시스템으로의 AI 사용이다. 창의적 디자이너의 직관을 보조하여 줄 수 있는 시스템으로 ‘설계지원 모델링’으로 부르고 있다. 공간 내 최적 공간배치나, 자동화된 문서 작성 등 빠르고 효율적인 설계과정을 지원하기 위한 것이다.
영국 AA의 Emergent Technologies & Design (EmTech) 프로그램과 Hassell Studio는 런던 Bedford 광장에 새로운 파빌리온을 만들었다. Re-Emerge라고 이름지어진 이 프로젝트는 제한된 자원을 사용한 상황을 가정한 파빌리온 제작이다. 이 프로젝트는 디자인 초기 단계로부터 친환경적 접근방식을 강조하며 진행되었다. 공사 폐기물이라 할 수 있는 목재 팔레트를 재료로 하고 있다. 단순한 형태로 시작하여 복잡한 형태로의 변화를 시도하였다. 형태적, 그리고 구조적 복잡성을 유사 모듈에 대한 변수 조정으로 만들었다. 각기 모듈을 랩 조립 방식을 사용하여 조립에 필요한 다른 재료의 사용을 없앴다. 생애주기 평가를 통하여 이산화탄소 배출과 관련된 재료의 사용을 최소화한 접근 방식을 취하였다.
운영적 측면에서 공간 사용의 최대화를 추구하는 가변형, 사용자 수정 가능형 공간배치가 주목받는다. 전통적으로 분리되었던 공간들에 연결성 부여와 여러 공간을 하나로 변화시킬 수 있는 동적 배치가 중요하다.
미적 측면으로 거주 공간이 기능적이며, 개성적이며, 고요함을 즐길 수 있어야 한다. 외부 공간과의 조화도 강조하고 있다. 기분을 즐겁게 하기 위한 전통성, 지역성, 재료 특성의 표현, 빛과 경관의 강조가 요구된다. 또한 주변과 연계 강화가 중요시 된다.
에너지 측면에서, 모든 일상 생활의 효율성을 추구하는 경향의 반영이다. 살아 있는 유기체로써 건물에 대한 조망, 내부 공간의 강조가 지속된다. 이것에 더불어 도시 생태와, 자원 보전, 그리고 쓰레기의 최소화 등을 추구하기 위한 재활용 자재의 사용, 에너지 사용 최소화를 위한 내부 공간 등이 주목받고 있다.
멋진 Helsinki Biennial Pavilion.이 파빌리온은 핀란드 헬싱키 남항에 위치하고 있으며, Architecture MasterPrize 2022 상을 수상한 작품이다. 이 멋진 구조물은 Verstas Architects가 설계하였으며, 헬싱키 비엔날레 예술제의 입구로 만들어졌다. 누구나 자유롭게 즐길 수 있는 공개 공간을 표현하고 있다.
한국부동산원은 ‘신규 청약 데이터’ 6종을 추가 개방한다. 현재 한국부동산원은 청약홈 시스템을 운영하고 있으며, 이를 통해 아파트 분양정보, 청약통장 가입 현황등의 다양한 주택청약 정보를 제공하고 있다. 추가 개방정보는 신청자 현황 2종과 당첨자 현황 6종이다.
Organization for Economic Co-operation and Development (OECD)에 의하면, 도시 회복력은 도시 시스템이 미래 변화를 흡수하고, 회복하고, 준비하는 능력을 이야기한다. 즉, 도시의 기능이 도시적 문제를 흡수할 수 있으며, 변화가 가능해야 한다는 의미이다.
회복력 있는 도시를 위하여는 공공 정책으로의 도시계획과 지역 정부의 참여가 중요하며, 안정적 사회와 경제적 운영을 유지여야 하며, 주민의 보다 낳은 삶의 질을 보장하여야 한다는 것이다.
OECD에 의하면 회복력이란 경제, 환경, 사회, 그리고 공공행정 부분의 4가지 부문으로 구성되어 있다.
우선 과도한 정보는 우리를 방해할 수 있다. 우리는 대부분의 시간을 생각에 잠기면서 자신의 천재성을 간과하고 있다. 첫째, 대담한 창의성은 논리적 사고 사슬에서 파생되지 않는다. 둘째, 마음은 이미 알려진 것만 담을 수 있고 이전 지식만 검색할 수 있다. 그러나 우리의 창조적 잠재력은 그 이상이다. 이전에 본 적이 없는 무언가를 만들고자 한다면 익숙한 과거를 초월해야 한다.
예술적 놀이는 예술을 사용하여 미지의 세계를 탐험하게 한다. 음악감상과 같은 예술을 관찰하거나, 그림 그리기와 같은 창작은, 우리의 모든 감각을 일깨우 일련의 활동을 말한다. 예술적 놀이는 우리의 고유한 잠재력에 대해 우리가 아직 알지 못하는 것을 드러내고, 육체적 감각에 근거하여 구체화할 수 있게 돕는다. 비현실적인 렌즈를 통해 지각을 하게 한다. 다른 것들이 번성할 수 있는 공백을 만든다. 예술을 가지고 노는 것은 현실을 무의식으로 해석하게 한다. 예술적 놀이는 정신 에너지를 몸으로 돌려 준다. 우리의 감각을 새로운 방식으로 사용할 수 있도록 허용한다. 우리는 우리가 우리의 두뇌보다 더 똑똑하다는 것을 알아야 한다.
운영적 측면에서 공간 사용의 최대화를 추구하는 가변형, 사용자 수정 가능형 공간배치가 주목받는다. 전통적으로 분리되었던 공간들의 연결성과 여러 공간을 하나로 변화시킬 수 있는 동적 배치가 중요하다.
미적 측면으로 거주 공간이 기능적이며, 개성적이며, 고요함을 즐길 수 있으며, 외부 공간과의 조화를 강조하고 있다. 전통적이며, 지역적이며, 재료 특성의 발회, 빛과 경관의 강조 등 기분을 즐겁게 하며, 주변과 연계 강화가 주요한 관점이다.
에너지 측면에서, 모든 일상 생활의 효율성을 추구하는 경향이다. 살아 있는 유기체로써 건물에 대한 조망, 실내의 강조가 지속된다. 이것에 더불어 도시 생체와, 자원 보전, 그리고 쓰레기의 최소화 등을 추구하기 위한 재활용 자재의 사용, 에너지 사용 최소화를 위한 내부 공간 등이 주목받고 있다.
노르웨이는 협업 디자인의 중요성을 강조하고 있다. 이는 개인 작업의 한계를 인정하고 협업에 의한 작업의 중요성을 강조하고 있다.
이제 협업은 사람들 간의 관계를 넘어서고 있다. 이는 자연으로의 회귀라는 태도를 강조하게 되었으며, 우리 주변을 둘러보게 하고 있다. 이들을 공간적 혁신에 인간적 모티브 이상의 것들을 단순하고 지적으로 활용하고자 하고 있다.
이는 다양한 파라마트릭 프로젝트들이 진행과 연계되고 있다. 이들 프로젝트들은 곤충, 미생물, 유기 구조물들을 이용하여 건축 구조물을 태양의 움직임, 날씨, 내부 변화에 따라 열고 닫을 수 있는 방식으로 진행되고 있다. 많은 경우, 환경에 반응하여 다른 상황에 적응한다. 지속가능하며, 생체 모방 공학적 건축이 인간과 비인간의 협업을 돕는 방법으로 주목을 받고 있다.
현재 엔지이어링 접근 방식의 주택은 많은 관심을 받고 있다. 많은 제품들이 모듈화 되어 있으며, 상당 수준의 조립식으로 생산된다. 그러나 완전 자동화 되거나, 현장에서 제작되는 경우는 거의 없다. Aura사는 산업용 로봇을 이용하여 모듈형 목제 건축 시스템을 조립작업하는 시공 접근 방식을 취하고 있다.
이중 곡선 나선형 파빌리온이다. 파리의 건축 스튜디오 Dream이 설계하고 실현하였다. 316개의 나무 기둥으로 구성되어 있다. 절반은 나선형 미로이며, 나머지 절반은 스포츠 공간으로 만들어졌다. 2023년 봄, 파리 올림픽 게임의 일환으로 Grand Parc des Docks de Saint-Ouen에서 ‘Let’s Play!’라는 제목의 이 파빌리온을 볼 수 있다.
소금으로 불리는 염화나트륨은 매우 흔한 재료이다. 널리 사용되고, 자연 상태로 풍부하며, 식품을 보관하며, 도로의 제빙을 도우며, 다양한 산업에 사용된다. 매우 높은 가치를 지닌 물질이다. 이 재료의 물리적, 기계적, 미적 특성에 대한 연구와 관심은 덜한 편이다. 그러나 그 잠재력은 무한하다. 생명을 유지시킬 수 있으며, 저렴하고 쉽게 구할 수 있으며, 항균성이 있고, 화재에 강하며, 습기와 열을 저장할 수 있으며, 빛을 반사하고 확산시키는 성능이 있다.
건축 산업에서 자원 효율성 개선의 주요 과제로 희귀 천연자원 사용 재료를 대체하는 것이다. 소금은 다양한 성능을 가지고 있으며, 여러 방면에서 사용 가능하다. 소금은 미래 소재로 가능성이 높다. 그러나 건축 자재로 사용되기 위하여는 극복하여야할 물리적 특성이 있다. 소금은 자연적으로 수분을 흡수하며, 물과 바람에 침식되기 쉽고, 또한 금속 자재에 부식을 일으킬 수 있다. 이와 같은 문제는 성능 개선을 하여야 한다는 것을 의미하며, 어떠한 용도로 사용될 수 있는 기회를 엿보지 못한다는 것은 아니다.
소금은 나트륨과 염소이온 합성물로, 불에 용해될 때 분리되어 물 분자로 둘러 쌓인다. 믈이 증발하면, 이온이 가까워져 격자 구조를 만들어 소금결정이 형성된다. 결정은 해수의 증발로부터, 화학반응에 이르기까지 다양한 방식으로 진행된다. 인구 증가와 생활수준의 향상에 따라 해수 담수화와 칼륨 채굴 과정에서 폐기물로 만들어지는 소금의 양이 크게 증가하여 재료는 매우 풍부한 현실이다.
놀라운 사실은 세계 일부 지역에서 수 세기 동안 천연상태, 합성 형태, 가공형태로 소금을 건축자재로 사용하여 왔다는 것이다. 소금 블록으로 지어진 호텔, 현지 소금으로 만든 식당, 소금결정 성장을 가속화 하기 위한 금속프레임이 있는 미완성 파빌리온도 있다. 지난 10년 동안 유연한 벽패널과 건물 외피 프로토타입에 사용하기 위하여 소금과 전분을 혼합한 물질로 3D 프린터를 이용한 경우 등 다양한 최신 사례도 있다.
한 걸은 더 나아가, 지역 소금산업을 강화하기 위하여 소금 결정화 공정을 개발하고 있는 실험실이 있다. 프랑스 남부 Luma Arles 캠퍼스에 있는 Atelier Luma는 소금 결정화 작업을 위한 새로운 방법을 개발하고 있다. 이 프로젝트는 건축 및 디자인 분야에서 지속가능한 재료로서의 사용 가능성을 염두에 두고 있다. 소금을 고부가가치 물질로 만드는 것을 목표로 연구개발을 진행하고 있다.
프랑스 남부 Camargue 강은 염수가 흐르며, 과거로부터 소금 생산에 사용되고 있다. 2017년 Atelier Luma는 지역 소금을 이용하여 결정화 공장을 운영하고 있다. 이 공장에서는 지역 소금의 물리적 그리고 미적 특성을 보여주는 재료를 개발하였다. 맞춤형 프레임을 사용하여, 염전에서 사용하는 자연 결정화 과정으로 소금 패널을 생산하기 시작하였다. 디자이너 Henna Burney와 Karlijn Sibbel은 소금 결정을 금속 매쉬에서 성장시키는 방법을 개발하였다. 바람, 비, 온도, 물의 흐름, 습도와 같은 외부 조건이 소금 결정화 과정에 어떤 영향을 미치는지에 대한 심층 연구를 수행을 통하여 진행하였다.
소금패널은 관리 가능한 형태로 결정을 만들어 내는 것이다. 현재는 정사각형 패널 형태로 만들고 있다. 자연적으로 풍부한 이 재료를 건축에 적용하기 위하여 4,000개의 패널로 만들어 Luma Arles에 있는 프랭크 개리 설계의 타워에 유리 형식의 부착시스템으로 사용하였다. 456m2 면적에 ‘소금의 벽’ 프로젝트는 첫 대규모 적용 사례이다.
이 재료의 선택은 소금이 자연적 불연성 소재이기 때문이기도 하다. 이는 지역에서 사용할 수 있는 천연재료의 요건이기도 하다. 또한 결정화 과정은 탄소중립적 과정으로 매우 친환경적이다. 태양 에너지로 결정화를 하는 생산은 환경에 부정적 영향을 미치지 않는다. 구조 설계를 통해 필요시 각 패널을 제거 교체할 수 있도록 하고 있다. 손상된 경우 결정화 공장의 염수에 다시 넣어 재결정화를 통한 복원이 가능하다. 연구를 통해 조건에 따라 열 부하를 줄이며, 내화성 성질을 가지며, 아름다우며, 지속가능한 혁신적 방식임을 보여주고 있다.
Ronald Rael과 Virginia San Fratello는 컬럼비아 건축 대학원생으로 만났다. 두 사람은 2002년부터 함께 작업을 하기 시작하였다. 이들은 건축을 가능하게 하는 무언가를 깨닫기 시작하였으며, 특히 자본에 의하여 건축이 타락한다고 생각하게 되었다. 이러한 생각을 기반으로 어떻게 그리고 왜 건축이 만들어져야 하는가를 생각하게 되었다. 이러한 한계상황이 이들 행동 추진의 원동력이 되었다. 자신들의 작업에 관심을 끌게 하는 파괴적 상황을 만들어야 했다. 그렇지 않으면, 아무도 우리가 누구이며, 무엇을 하는지 알지 못한다는 사실을 깨달았다.
세월이 흘러가고 새로운 프로젝트를 진행할때 마다, 이들의 이력서에 하나씩 직업이 추가되기 시작하였다. 이들은 활동가이며, 디자이너이며, 작가이자, 재료과학자의 역할을 하게 되었다. 둘 다 교육자가 되었다. 이들은 소프트웨어를 디자인하고, 회사를 만들었다.
2010년 이들은 "Emerging Objects"라는 3D 프린터를 만들었다. 이 기계는 건설과 제작 모두를 할 수 있는 기계이다. 자신들이 관심있는 일을 하기 이해서는 자신들의 현재 입장을 포기해야 한다는 것을 깨달았다. 새로운 시작을 위하여 일반적 시공 방법에 대한 도전을 시작하였다. 2001년 3D 프린터에 매료되었으며, 디지털 모델로부터 물리적 모델로 빠르고 정확하게 갈 수 있다는 것을 깨달았다.
그러나 3D 프린터 기술의 비용과 복잡성은 접근을 어렵게 하였다. 그들은 해결책으로 3D 모델링 소프트웨어를 위한 웹기반 디자인 도구를 만들었다. 이는 접근성을 강화시켜 고등학생도 하루만에 프린터 물을 만들 수 있게 되었다. 이들은 복잡한 것이 아닌 단순하고 저렴한 것들을 만들고자 하였다.
초기에 그들은 3D 기술에 접목기 위하여, 고유한 무언가가 필요하다는 것을 깨달았습니다. 두사람 모두 교외에서 자라났고, 자연에서 커왔다. 흙에서 놀며 컸다. 이들의 경험이 흙과 농업으로 이어지게 하였다. 이들의 경험을 기술과 결합하여 다른 방식으로 실무를 진행하였다. 이들은 흙을 사랑하였으며, 이를 프린터에 집어 넣는 것을 좋아 하였다.
오두막, 벽돌, 혹은 배, 혹은 설치물이던 관계 없이, 기술을 이용하여 자연적 재료를 재해석 하는 시도를 진행하였다. 프로젝트는 진흙, 모래, 소금, 포도 껍질 등 땅으로부터 나오는 모든 것들을 재료로 프린트 하는 것이다. 모든 것이 실험을 통해 진행되고 있다.
이들은 자신들이 카테고리화 되는 것을 거부하고 있다. 자신들의 웹사이트에 우리들의 철학을 이야기한다는 것은 불가능하며, 단지, 우리는 만들 뿐이다'라고 이야기하고 있다.
현대 콘크리트 구조물의 수명은 수십년에 불과하다. 그러나, 고대 로마인들이 지은 구조물들은 2,000년이 지난 현재에도 굳건히 서있다. 최근 엔지니어들은 고대 콘크리트의 자가치유를 돕는 성분을 발견하였으며, 앞으로 새로운 건물을 더 오래 버틸 수 있도록 재현할 수 있는 방법을 발견하였다.
콘크리트는 세계에서 가장 널리 사용되는 자재이다. 그러나 날씨와 하중 등의 영향우로 작은 균열의 발생할 수 있다. 이들이 누적되면 전체 구조물에 영향을 준다. 치명적인 문제의 발생을 막기 위해, 주기적으로 많은 비용으로 유지보수, 또는 교체를 하여야 한다. 그러나, 고대 로마 건축물은 2천년 이상을 견뎌 왔다. 이 비결을 알아내기 위하여 과학자들은 연구 조직을 만들고, 콘크리트 성분 분석에 나섰다.
재료 중에는 이탈리아 특정 지역 화산재로 만든 포졸란이란 재료가 있다. 이 재료는 석회와 유사한 성분으로 교각과 같은 해양 환경에서 콘크리트를 세월이 지남에 따라 강도를 더욱 높게 한다. 석회 덩어리의 밀리미터 크기 흰색 광물 덩어리가 과거에는 무시 되었으나, 현 연구진들은 이 덩어리에 이유가 있다고 생각하였다.
연구 수석 저자 Admir Masic은 이 석회덩어리가 단순히 낮은 품질관리로 기인한다고 생각하는 것에 모순을 발견하였다. 로마인들은 수 세기에 걸쳐 최적화된 상세 제조법에 따라 뛰어난 건축자재를 만들어 왔다. 이러한 상황은 콘크리트 품질관리의 문제로 생각하기 어렵다는 것이다.
연구진은 석회덩어리를 면밀히 조사히기 위해 몇 가지 이미지 및 화학적 매핑 기술을 사용하여, 이 석회 덩어리가 고온에서 생성되는 일종의 탄산칼슘이라는 것을 밝혀 냈다. 이는 고대 로마인이 사용하였을 것 보다 더 큰 형태인 생석회를 직접 첨가하였다는 것을 의미한다. 이 직접 첨가방식의 이점은 두 가지라고 Masic은 밝혔다. 첫째, 전체 콘크리트가 고온으로 가열되면서 새로운 고온 화합물이 생성되는 것이다. 둘째, 고온은 모든 반응을 가속화하여 더욱 빠른 시공을 가능하게 한다는 것이다.
더우기 가장 중요한 것은 석회덩어리가 콘크리트 자가치유의 기능을 갖고 있다는 것이다. 고온 혼합 공정은 재료의 재료를 쉽게 부서질 수 있도록 하며, 콘크리트의 작은 균열이 생기면 이들 부서진 재료들이 간극으로 이동한다. 물이 이 부위에 들어가면 석회와 반응하여 탄산칼슘으로 균열을 치유한다. 또한 포졸란과 반응하여 콘크리트 경화를 지속시킨다. 따라서 품질관리가 되지 않아서 생긴 부산물이 아니라, 석회덩어리가 존재하는 이유가 있다는 것을 밝혔다. 이 자가치유 과정이 고대 로마 콘크리트 수명의 비결이라는 것이다.
가설을 확인하기 위해 고대와 현대 콘크리트 고온 혼합 샘플을 만든 후 균열을 생성시켰다. 그리고 장시간 균열로 물을 침투시켰다. 2주 후, 고대 콘크리트 샘플은 균열이 치유되어 누수를 막았다. 그러나 현대 콘크리트는 치유가 되지 않았다.
이 팀은 고대 공학의 비밀을 발견하였다. 게다가 현대 콘크리트 생산 방식 개선에 도움을 주는 노력을 진행하고 있다. 이 연구진은 이 물질을 상용하 하기 위한 조치들을 취하고 있다.
