생체 공학(Bionics)- 자연이 건축 형태와 건물의 에너지 효율에 미치는 영향

생체 공학(Bionics): 자연이 건축 형태와 건물의 에너지 효율에 미치는 영향

 

 

1. 야생 동물을 따라하는 과정이 인간의 삶을 더 편안하게 만든 방법

매일 우리는 자신도 모르는 사이에 고양이 발의 구조와 기능을 기반으로 burrs 또는 자동차 타이어 그립의 burrs를 모델로 한 재킷의 zipper/snake와 블라우스의 작은 hook-and-loop fasteners부터 전례 없는 독창성인 자연 과정에서 영감을 

받은 거대한 고층 빌딩에 이르기까지 대자연에서 영감을 받은 물건, 사물 및 작은 세부 사항을 접하게 된다. 

자연 형태와 동식물의 구조에 대한 디자이너의 열정 (업계 전문가에 관계없이)의 결과로 자연 과학 연구와 공학 및 기술 

과학을 결합한 새로운 혁신 방향이 등장했다. 이 방향을 생체 공학이라고 한다. ( "생체 공학"이라는 용어는 생체 공학과

전자 NICS의 조합이며 "생명의 요소"를 의미한다) 처음에는 전자 기술에 적용되었지만 이제는 공학 및 기술의 모든 영역에서 자연 디자인을 모방하는 모든 것을 바이오닉스(bionics) 또는 생명 공학( biotech)이라고 한다. 

이 방향의 아이디어는 자연 기능을 추상화하고 자연 형태와 시스템의 분석 결과로 얻은 지식을 종합한 다음 학제간 문제를 해결하는 데 사용하는 것이다. 건축은 또한 모든 자연적 형태와 과정에서 우세한 유연성, 적응성 및 에너지 효율성의 논리적 원리를 이해하고 무결성의 영감에 제한이 없기 때문에 제쳐두고 서 있지 않았다. 사람들이 이 원리를 이해하고 그러한 진화 기간을 괴롭히지 않고 자신의 이익을 위해 수백만년에 걸쳐 개발된 "생물학적 구성 계획"을 적극적으로 사용하는 것만 남아 있다.

 

 

2. 건축의 생체 공학

생체 공학은 어떤 분야에 속하고 인기를 얻더라도 기술 생체 공학과 유사하지만 건물의 규모와 도시 계획 표준이 자체 규칙을 지시하기 때문에 특히 건축과 관련하여 각 산업마다 고유 한 특성이 있다. 따라서 하이테크 분야 중 하나인 생명 공학에 가장 명확하게 반영되는 건축에서 특별한 스타일이 개발 된 것은 놀라운 일이 아니다. 바이오닉스의 원리에 기반한 엔지니어링, 건설, 설계 및 기술 혁신의 최첨단 성과가 밀접하게 얽혀 있다.

태양의 궤적을 포착하고 필요에 따라 닫히는 "스마트"블라인드를 사용하여 외관을 혁신적으로 음영 처리하여 식물을 감시한다. 이 아이디어는 남아프리카 공화국의 낙원꽃의 꽃잎의 움직임으로 명확하게 표현된다. 지난 세기의 20 년대 이래로 빔이나 지지대가 없음에도 불구하고 놀라운 하중지지 능력을 가진 지붕 구조의 모델로 사용된 거북이 껍질의 원리에 따라 설계된 똑같이 중요하고 인상적인 구조 요소다. 모든 산업에서 생체 공학 개발의 목표는 일반적으로 화석, 에너지, 시간,

노동 시간 등 무엇이든 가능한 한 많은 자원을 절약하는 복잡한 설계와 동일하다는 점은 주목할 가치가 있다.

우리가 도시 주택 건설과 관련하여 생체 공학 구조를 고려한다면, 바이오 영감 건축은 아직 이 업계에서 널리 보급되지

않았다. 노동 집약적인 프로세스, 광범위한 요구 사항, 계획 허가 획득의 어려움으로 인해 생체 공학 물체는 이러한 건물의 대량 생산이 기후 개선, 화석 자원 절약, 거주 지점의 생태 개선등에 크게 기여할 수 있음에도 불구하고 주거용 건축의 분위기를 조성하지 못했다.

예를 들어, 콘크리트에 대한 대안은 생산이 전 세계 탄소 배출량의 상당 부분을 차지한다는 점을 감안할 때 대량 건설의

좋은 시작이 될 것이다. dragonwood를 모델로 한 복잡한 섬유 강화 복합 시스템과 같은 보다 지속 가능한 건축 자재는

콘크리트(가볍고 재활용 가능)의 필요성을 20-30% 줄이는 좋은 필러이다. 카사바 뿌리 껍질은 지속 가능한 건축 자재의

또 다른 후보이다. 뿌리를 태울 때 재는 다양한 화학 물질 및 대기 물질을 견딜 수 있는 고체인 반응성 실리카의 비율이

높기 때문에 시멘트에 대한 지속 가능한 대안이 될 것이다.

 

 

3. 미래에 집중

훨씬 적은 수의 재료를 사용하고, 더 가볍고, 성능이 우수하고(환경의 수명 주기 평가에 비해) 에너지 효율성이 향상될 수 있는 기회를 감안할 때 생체 공학 건축 방법은 아키텍처를 혁신할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 부인할 수 없는 이점은

확립된 설계 프로세스와 건축 법규를 재고하는 원동력이다. 건축가만으로는 이것을 달성 할 수 없다는 점을 강조되고 있다. 생물학자, 자연과학자, 물리학자, 수학자, 전력 엔지니어, 컴퓨터 과학자, 엔지니어 등 학제간 접근이 중요하다. 함께 모여 적극적으로 협력해야 한다. 이것은 자연에 대한 무한한 아이디어를 전체적으로 탐구하고 건축을 포함한 사람들의 삶에

가장 혁신적인 솔루션을 도입하는 유일한 방법이다.

특히 중요한 것은 에너지 절약형 구조물과 자급 자족 건물을 건설하여 자신의 필요에 따라 에너지를 생산하는 것이다. 에너지는 생명이기 때문에 역사의 모든 단계에서 사람들은 새로운 에너지 원을 찾고 만들어 왔지만, 이에 대해 상당한 대가를 

치러야하며 여기서 돈은 가장 적은 문제다. 온실 효과 (기후 변화로 이어짐)를 일으킨 대기의 치명적인 오염은 방사성 폐기물을 분해하여 인간의 건강과 전체 생태계에 돌이킬 수없는 해를 끼치며 인류가 선택한 길은 파괴로 이어지고 지속 가능한 개발의 요구 사항을 전혀 충족시키지 못한다고 비명을 지른다.

우리가 업적을 적극적으로 사용하기 시작하면 상황을 바로 잡을 수있는 것은 현재 생체 공학적 발전이다:에너지 산업에서, 천연 자원의 사용을 목표로한다 - 태양, 바람, 지구의 창자의 에너지; 단열재 제조에서 상당한 높이에 도달한 건설 산업;

동일한 온실 효과를 이용하여 열로 바꿀 수있는 혁신적인 개발등. 위의 모든 개발이 건물 건설에 사용된다면 값 비싼 중앙 난방을 구성 할 필요가 없으며 에너지 자원은 크게 절약된다. 이 경우 주택은 "수동적"또는 "능동적"(열을 저장하는지 또는 자체적으로 에너지를 생성하는지에 따라 다름)의 상태를 획득하고 절약 능력을 얻는다. 

 

 

 

4. 자연에서 영감을 받은 건물(생체 공학의 원리에 기반)

장엄한 생체 공학 구조는 전 세계 많은 대도시 지역에서 찾을 수 있다. 당국이 확립된 도시 계획 규범과 규칙을 개정하여

건설 산업의 혁신을위한 길을 열도록 촉구하는 것은 바로 그들이다. 생체 공학이 건축에 어떤 영향을 미쳤는지 명확하게

보여주기 위해 자연계의 동식물의 생명 과정과 형태 형성을 기반으로 모델링된 몇 가지 예를 선택했다.

• 우리 대부분에게 가장 놀라운 것은 파리의 에펠 탑의 예다. 바로 앞에 서 있으면 파리의 매력이 영감의 원천을 전혀 상기시키지 않는다.(인간 대퇴골의 구조를 알고 끊임없이 생각하는 사람들을 제외하고)이상하게 들릴지 모르지만 인체 해부학,

더 정확하게는 많은 빈 공간이 "trabeculae"(작은 빔)로 알려진 작은 뼈로 분리되어있는 대퇴골의 구조는 국제 전시회의

일환으로 세워진 미래의 프랑스 아이콘 디자인의 기초를 형성했다. 자연에서 엿보는 구조의 장점은 동일한 기관의 모 놀리 식 구조 (아키텍처 - 요소)보다 훨씬 가볍고 강하다는 것이다. 에펠 탑 (가장 독창적 인 건축 및 기술적 걸작)의 경우, 강철 빔은 trabeculae와 동일한 작업을 수행한다. 

• 뮌헨 올림픽 스타디움은 한 눈에 자연과 직접 연결되기에 충분한 경우다. 74,800평방 미터의 면적을 가진 뮌헨 올림픽

스타디움의 텐트 지붕은 실제로 웹과 비슷하지만 "끈적 끈적한 트래핑 그물"은 58개의 강철 돛대 사이에 뻗어있는 강철

케이블 격자로 형성된다. 이 디자인은 건물을 생체 공학 건축 분야에서 권위있는 프로젝트로 만든다. 웹은 강도와 내마모성(구조의 명백한 우아함에도 불구하고) 때문에 모델로 선택되었으며, 이는 자연과 건축에서 나사산/케이블이 거대한 압축 및 인장력을 견딜 수 있도록 한다.

• 짐바브웨의 Eastgate Center를 설계하는 동안 개발자들은 흰개미 더미의 구조 모델에서 영감을 받았다. 그들이 본 구조와의 비유를 이해하지 못하는 사람들을 위해, 흰개미의 삶에서 한 가지 중요한 세부 사항을 상기 할 가치가 있다. 그들은

"화려한" 복잡한 디자인을 환기시키는 데 훌륭한 전문가임이 밝혀졌다. 흰개미 집에서 공기는 따뜻한 공기를 내보내고 시원한 바람을 불어넣는 수많은 작은 구멍을 통해 순환한다. 이스트게이트 센터를 설계한 건축가 Mick Pierce에게 이 건물은 대형 쇼핑몰의 단열 및 환기 시스템을 위한 완벽한 프로토타입이었다. 수많은 작은 구멍을 삽입하는 대신 작은 공기 샤프트와 굴뚝을 통해 콤플렉스가 "호흡"할 수 있도록하여 에어컨 시스템의 참여없이 모든 객실의 자연 냉각을 제공한다.

• 상하이 타워는 푸동 (중국)에 위치한 상징적 인 마천루다. 2015년에 완공된 632m 높이의 이 마천루는 중국 전통 건축에서 영감을 받은 독특한 디자인과 죽순 모양으로 세계 최대 대도시의 특별한 명소가 되었다. 타워의 뒤틀린 구조는 자연 채광과 환기를 극대화하는 동시에 바람의 난기류와 항력을 줄이는 일련의 실외 아트리움을 허용하여 건물을 똑바로 세우는 데 필요한 에너지의 양을 줄인다. 상하이 타워의 가장 두드러진 생체 공학적 특징 중 하나는 죽순으로 자연 자체에 의해 개발된 "메가 마운트"시스템을 건설에 사용한다는 것이다. 식물의 줄기는 강도와 유연성을 제공하는 여러 개의 중공, 상호 연결된 부분으로 구성된 기초로 사용되었다. 건물의 원뿔형 프로파일은 또한 바람에 저항하는 데 도움이 된다.