自己組織化 理論과 現代建築空間構成의 相關性 硏究 = (A) study on the correlation between self-organization theory and space organization of contemporary architecture

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 복잡성의 원리가 사회의 기본적 동력으로 작용하는 시대적 지평 안에서, 복잡성 과학의 과정적 매커니즘인 '자기조직화 이론'과 건축과의 관계맺음을 통해, 유연한 '열린 시스템'을 지향하는 건축공간구성 방법의 개념틀을 제시하고자 하였다.
자기조직화(self-organization)란, 시스템의 구조가 외부로부터의 분명한 압력이나 관련이 없이 스스로 증가함으로써 창발의 질서를 이룬다는 원리로써, 자연시스템의 탄생과 진화의 중요한 매커니즘으로 주목받고 있다. 건축을 자기조직화 시스템으로 볼 경우, 다음과 같은 시각의 변화가 예상된다.
첫째, 인공과 자연의 구분이 없어지며 건축은 외부 내부에너지를 끊임없이 교환하는 산일구조로 작용한다. 둘째, 주체와 객체의 구분이 사라져 사용자는 변화하는 환경에 따라 경험을 자기조직하는 능동적 적응의 주체로 재편된다. 셋째, 현실세계의 복잡성을 수용하기 위해, 형태와 기능간의 고정관계가 파괴된다. 넷째, 자기조직화는 질서와 카오스 사이의 첨예한 경계에서 발생하는 것으로, 이에 따라 질서와 혼돈개념이 재해석되고, 건축시스템은 이러한 경계영역에 존재한다. 마지막으로, 이러한 변화를 위해, 부분의 특성 및 상호관계를 기초로 한 열린 공간구성방법론이 필요하다.
이를 위하여 본 연구는 자기조직화 이론의 특성을 자기조직화의 기제(mechanism), 운용(operation), 구조(structure)의 세 부분으로 분류하여 "통제의 부재(absence of control)', '피드백(feedback)', '다층의 레벨(multiple level)'이라는 대표적인 특성을 도출하였다. 이들 세 특성을 건축사례분석과 대응시켜 현대건축 공간구성의 자기조직화 특성을 추출하였다. 추출된 현대건축 공간구성의 자기조직화 특성은 본 연구에서 자기조직화를 위한 공간구성방법론의 개념틀로서 분석되었으며 결과는 다음과 같다.
1) 자기조직화의 '통제의 부재' 특성에 해당하는 공간구성방식은 '상향식 공간구성'으로써, '지양해야 할 통제'의 정체를 '중앙화'와 '선험화'로 해석함에 따라, 이는 다시 '다중심적 공간구성'과 '귀납적 공간구성'으로 나뉜다. 다중심적 공간구성은 부분간의 상호작용을 주된 개념으로 하며, 건축공간에서 단위요소의 분산배치, 클러스터, 분절 등을 통하여 구현된다. 귀납적 공간구성은 선험적 인과관계의 모델을 포기함으로써, 시간에 따라 부분들을 추가하고, 변화를 통해서 전체를 완성해가는 과정적 구성을 주된 개념으로 하며, 공간의 병렬배치, 부분요소들의 덧붙임(ad-hoc), 시간요소의 적용 등의 전략으로 구성된다.
2) 자기조직화의 '피드백'의 특성에 해당하는 공간구성방식은 '능동적 사용자의 변형요소 구성'으로써, 능동적 사용자에게 시스템 환경의 변화에 적응할 수 있게 하는 조작변이, 즉 '변화요소'를 삽입하는 공간구성방식이 연구되었다. 이는 지각, 상황, 구축의 각 레벨에서 각기 다른 양상으로 적용되는데, 먼저 지각의 자기조직화를 위해서는 지각의 질서화과정을 촉발시키기 위한 대조적 변수와 미정성의 틀 등이 변화요소로 적용되며, 상황의 자기조직화를 위해서는 미결정 공간을 삽입함으로써 계획하지 않은 프로그램의 창발을 유도하는 전략이 적용되고, 구축의 자기조직화를 위해서는 공간요소의 선택, 움직임, 구축을 통해서 사용자의 선택에 의한 물리적 공간의 변형을 유도할 수 있다. 여기서 중요한 것은 '고정요소'를 어느 정도로 설정하느냐 하는 문제이다.
3) 자기조직화의 '다층레벨'의 특성에 해당하는 공간구성방식은 '다층레벨의 중첩' 으로써, 자기조직시스템으로서의 건축은 인간적 스케일로부터 시작해서 건축의 각 레벨들-물리적인 공간레벨, 다중적 프로그램레벨, 시공레벨을 포함한-의 중첩을 통해 도시레벨까지 성충화되는 다충구조임을 주지하고, 이러한 다층의 공존을 위한 두 가지의 연계방식을 연구하였다. 여기에는 흘론의 두 경향, 즉 자기보존경향과 통합경향의 특성을 준거틀로 하였는데, 각각의 다충레벨을 비교적 경계가 있는 연결로 성충화시키는 '다충레벨의 공존'과 각각의 다충레벨을 유연한 연속면으로 통합하려는 경향의 '다충레벨의 통합'이 그것이다. 다충레벨의 공존의 경우 각 단계공간의 경계를 보존함으로써 다충화된 레이어를 구성하며, 다충레벨의 통합의 경우는 공간패턴을 분산시키거나 경계흐리기, 유연한 공간들을 사용하여 다수준의 레벨들을 통합시킴으로서 중첩을 꾀한다.
본 연구에서는 자기조직화의 이론과 현대건축공간구성의 관계맺음을 통해 결론적으로 건축과 도시공간을 자기조직화하는 자연시스템의 일부로 다룰 수 있는 가능성을 발견할 수 있었다. 자기조직화의 특성을 가지는 건축공간은 상향식 공간구성, 즉 부분들간의 상호작용(통제부재의 특성)과, 시간에 따른 환경과의 공진화(피드백)를 통 한 다양한 레벨의 자기조직화(다층레벨의 공존)를 이루며 도시공간으로 진화한다.
이러한 견지에서 건축과 도시공간은 자기조직화하는 자연시스템으로서 동일한 생성원리를 공유하게 된다. 실내공간이나 도시공간, 내부공간이나 외부공간 공히 하나의 시스템으로서 일관된 관점에서 계획, 분석될 수 있으며, 건축물은 단독으로 존재하기 보다는 건축물 상호간, 건축과 현대도시간의 역동적인 관계망과 연속성 속에서 존재하게 된다. 도시의 복잡성은 공간, 프로그램, 시간의 다층레벨의 중첩을 통해 창발하며, 이로 인해 모더니즘으로 인해 단절되었던 도시형성의 시공간적 맥락을 공간화할 수 있게 된다. 현대건축에 있어 이러한 다층레벨의 중첩은 다층레벨의 '공존'에서 '통합'의 양상으로 진행되는 것이 관찰된다. 이는 디지털 기술의 발전으로 가능해진 유연한 기하학(supple geometry), 프랙탈 랜드폼(fractal landform) 등의 전개를 통해, 자연과 생명체에 보다 가까운 공간맥락을 표현하고자 하는 일련의 시도이다. 이러한 유연한 기하학은 특히 프로그램의 중첩을 통한 상황의 자기조직화를 효과적으로 지원하고 있다.
능동적 사용자는 끊임없는 창조적 참여를 통해 건축, 도시공간과의 공진화를 이루며, 건축가의 역할은 완결주의의 관료적 태도에서 벗어나, 무수한 가능태 안에서의 '원형', 즉 '불변의 요소'를 구축하고 나머지는 사용자와 공간과의 피드백을 통한 '창조적 참여'의 단서로 남기는, 역설적으로 확장된 역할을 수행한다.
이는 또한 후기자본주의 건축공간생산과정에 있어서의 사용자의 물리적 환경에 대한 다양성의 심화를 통해 복잡성을 증대시킬 뿐 아니라, 능동적 사용자의 자기조직화를 위하여 언제나 미결정된 상태로 유보되는 건조환경은 의미적 물리적 수명이 연장됨으로써 지속가능한 패러다임에 기여하게 된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Complexity Principles are now major influences on the current societal landscapes. In this context, this thesis presents a new framework for conceptual methods of architectural space organization toward flexible open systems, by connecting contemporary architecture with self-organization theory, a procedural mechanism in complexity science.
Self-organization theory asserts that the structure of a system grows and evolves toward the emergence of order without any evident pressure or interaction from external forces. It has recently gathered attention as an important mechanism of the creation and the evolution of natural systems. Considering architecture as a self-organizing system, the following new points of views are expected.
Firstly, there is no difference between what is man-made and what is natural, and architecture works as a dissipative structure, continuously exchanging external and internal energy.
Secondly, the distinction between subjects and objects disappears and a user becomes an entity of active adaptation, self-organizing their experiences according to changing environments.
Thirdly, in order to accommodate the complexity of the modern society, the fixed relationship between form and function is destroyed.
Fourthly, Self-organization develops on the thin boarder between cosmos and chaos, i.e., chaosmos, thus the concept of cosmos and chaos is re-interpreted, and architecture now exists on the border of the two.
Lastly, in order to accept the above changes, a framework for open space organization methods is needed, based on the characteristics of and the relationship between components.
For this purpose, this thesis deduces three distinct characteristics of self-organization theory: absence of control, feedback, and multiple level, by categorizing the traits of Self-organization Theory into three groups: mechanism, operation, and structure.
Mapping these three characteristics onto actual architectural design examples, the self-organizing character of contemporary architectural space organization is extracted, which in turn is analyzed into a framework for self-organization methods, as shown below.
1) The characteristic of 'absence of control' of self-organization is equivalent to bottom-up space organization. By identifying centralization and transcendentalization as the undesirable controls, this bottom-up space organization can then be divided into 'polycentric space organization' and 'inductive space organization'.
The main concept of polycentric space organization is the interactions of its parts, which is realized by dispersion, clustering and division of spatial elements.
Inductive space organization abandons the transcendent cause-and-effect model and relies on the concept of procedural construction via additions and changes in time. It consists of spatial juxtaposition, ad-hoc construction, temporal evolution, etc.
2) The characteristic of 'feedback' of self-organization is the space organization consisting of variations caused by active users. This thesis studies a method of space organization by inserting 'variable elements' that allow active users to adapt to the changes of architectural environments. This method is applied differently at each level of perception, situation and construction.
The perturbing forces of the ordering process of perception and its uncertainty act as catalytic elements in achieving the self-organization of perception. The self-organization of situation is manifested via inserting spaces of undetermined purposes, thus inducing the creation of unexpected usage programs. The self-organization of construction is obtained by the changes of physical spaces according to active users' choices on the selection, the relocation and the installation of spatial elements. The key decision is how strongly fixed elements should be established.
3) The characteristic of 'multiple level' of self-organization is the space organization by forming strata with multiple architectural levels. This thesis illustrates the multi-level structure of architecture as a self-organizing system that builds up to a city-level structure by layering the human scale level and other architectural levels including the physical spatial level, the multi-program level and the space-time level. Then, two methods of the overlapping of multiple levels are studied.
The two tendencies of Holon, the self-assertive tendency and the integrative tendency, form the framework for the two proposed methods. The self-assertive tendency leads to the coexistence of multiple levels, a layering that preserves some boundaries between levels. The integrative tendency leads to the integration of multiple levels, a layering that attempts to blend the various levels into a seamless plane by scattering spatial patterns, erasing boundaries and introducing flexible spaces.
This thesis demonstrates the validity of treating architecture and urban space as self-organizing parts of natural systems by establishing the relationship between self-organization theory and space organization of contemporary architecture.
Architectural spaces with self-organization characteristics evolve into urban spaces, induced by the self-organization of various levels (the coexistence of multiple levels) via bottom-up spatial organization by the interactions of architectural agents (absence of control) and via the temporal co-evolution of environments (feedback).
From this perspective, architecture and urban space share the same principles of creation and evolution with self-organizing natural systems. Interior space vs. urban space or indoor space vs. outdoor space can be analyzed justifiably as a single system from this consistent perspective.
Architectural structures no longer exist in isolation, but in the energetic relationships between architecture and modern cities and in the continuity among other structures. Urban complexity emerges from the layering of multiple levels of space, program and time.
The spatio-temporal context of urban organization, which the Modernism destroyed, can now be reconstructed. The layering of multiple levels in contemporary architecture is observed to be progressing from their coexistence toward their integration. This trend is the result of a series of attempts to create spatial contexts closer to the nature and living organisms, by the use of fractal landforms and supple geometry made possible by digital technologies. Supple geometry affords efficient situational self-organization by program overlapping.
Via relentless creative engagement, active users enable the co-evolution of architecture and urban spaces, and the role of an architect loses the bureaucratic attitude of design predetermination, and paradoxically expands into establishing archetypes, i.e., fundamental elements that can manifest in infinitely diverse forms, while leaving the rest as clues or raw materials for the creative engagement of the feedback between users and architectural spaces.

목차 (Table of Contents)

• 國文抄錄 = ⅰ
• 目次 = ⅳ
• 圖目次 = ⅷ
• 表目次 = xv
• Ⅰ. 서론 = 1
• 1.1 연구의 배경 및 전제 = 1
• 1.2 연구의 목적 및 의의 = 3
• 1.3 연구의 범위 및 방법 = 5
• 1.4 연구의 전개 = 7
• 1.5 선행 연구 분석 = 9
• Ⅱ. '자기조직화'의 이론적 고찰 = 14
• 2.1 복잡계 이론 (Complex System theory) = 14
• 2.1.1 질서와 무질서, 복잡성 = 17
• 2.1.2 산일구조(Dissipative Structure) = 19
• 2.1.3 창발(Emergence) = 20
• 2.2 자기조직화 이론(Self-Organization Theory) = 23
• 2.2.1 자기조직화의 의미 = 23
• 2.2.2 자기조직화 이론의 통시적 고찰 = 29
• 2.3 자기조직화의 원리 = 40
• 2.3.1 자기 반사적 정신(self-reflexive mind) = 40
• 2.3.2 요동(fluctuation)을 통한 자기갱신(autupoiesis) = 41
• 2.3.3 새로움과 확인 (Novelty and Confirmation) = 42
• 2.3.4 미시(micro)와 거시(macro)의 공진화(co-evolution) = 44
• 2.3.5 커뮤니케이션 (communication) = 46
• 2.3.6 창조적 진화 : 시간과 공간 묶임 = 48
• 2.3.7 소결 : 자기조직화 원리의 해석 = 50
• 2.4 자기조직화의 특성 = 51
• 2.4.1 자기조직화의 특성 및 분류 = 51
• 2.4.2 자기조직화의 기제(mechanism) 관련 특성 : 통제의 부재(Absence of Control) = 53
• 2.4.3 자기조직화의 운용(operation) 관련특성: 피드백(feedback) = 54
• 2.4.4 자기조직화의 구조(structure)관련특성 : 다층의 레벨 (Multiple nested self-organized levels) = 57
• Ⅲ. 자기조직화 이론의 건축적 해석 = 60
• 3.1 복잡성과 건축(Complexity and Architecture) = 61
• 3.1.1 복잡성 관련 현대 건축담론의 고찰 = 61
• 3.1.2 복잡성(complexity) 해석 비평 = 65
• 3.2 자기조직화와 건축 = 70
• 3.3 자기조직화와 건축 공간 의미 = 71
• 3.3.1 관계적 공간(relational space) = 71
• 3.3.2 상대적 공간(relative space) = 72
• 3.3.3 시.공 연속체(spatio-temporal continuum)로서의 공간 = 73
• 3.4 자기조직화와 '능동적 사용자(active user)' = 75
• 3.4.1 건축공간의 '수동적 사용자(passive user)' = 75
• 3.4.2 건축공간의 '능동적 사용자(active user)' = 77
• 3.4.3 능동적 사용자의 자기조직화 = 80
• (1) 의미레벨 : '지각(Perception)'의 자기조직화 = 81
• (2) 기능레벨 : '상황(Situation)'의 자기조직화 = 83
• (3) 물질레벨 : '구축(Construction)'의 자기조직화 = 86
• 3.5 자기조직화와 공간 시스템 디자인 원리 = 89
• 3.5.1 진화적 계획(evolutionary design)의 의미 = 89
• 3.5.2 건축가와 사용자의 관계 = 89
• 3.5.3 자기조직 시스템 디자인 원리 = 92
• (1) 잉여기능의 원칙(Principle of redundant functions) = 93
• (2) 필요다양성의 원칙(Principle of reqsite variety) = 93
• (3) 최소한의 구체화원칙 (Principle of minimum critical specification) = 93
• (4) 학습을 위한 학습의 원칙 (Principle of learning to learn) = 94
• 3.5.4 공간 시스템 디자인 개념 = 94
• (1) 잉여성(redundancy) = 95
• (2) 상호의존성(interdependency) = 96
• (3) 미완성(未完性, incompletion) = 98
• (4) 학습성(학습을 위한 학습, double loop learning) = 100
• 3.6 소결 = 104
• Ⅳ. 현대건축공간구성의 자기조직화 특성 도출 = 106
• 4.1 사례분석 = 106
• 4.1.1 사례분석의 목적 및 사례 선정 = 106
• 4.1.2 사례분석의 프로세스 = 107
• 4.1.3 사례분석 = 107
• 4.2 현대건축공간구성의 자기조직화 특성 양상 = 128
• 4.2.1 '통제의 부재' 관련 특성 = 128
• 4.2.2 '피드백' 관련특성 = 129
• 4.2.3 '다층의 레벨' 관련특성 = 130
• 4.3 소결 = 131
• Ⅴ. 자기조직화 특성 구현을 위한 현대건축 공간구성 분석 = 132
• 5.1 상향식 공간구성 = 133
• 5.1.1 다중심적 공간구성(polycentric space organization) = 136
• 5.1.2 귀납적(inductive) 공간구성 = 142
• 5.2 능동적 사용자의 변형(variation)요소 구성 = 148
• 5.2.1 '지각(perception)'의 자기조직화를 위한 변형요소의 구성 = 149
• 5.2.2 '상황(situation)'의 자기조직화를 위한 변형요소의 구성 = 150
• 5.2.3 '구축'의 자기조직화를 위한 변형요소의 구성 = 157
• 1. 디자인 요소 및 공간의 선택 범주 제공 = 157
• 2. 가변형 공간(flexible space)의 구성 = 160
• 3. 사용자의 자조(self-help)를 유도하는 열린(open-ended) 디자인 = 163
• 5.3 다층 레벨의 중첩(overlapping of multiple levels) = 167
• 5.3.1 다층 레벨의 공존 (coexistence of multiple levels) = 170
• 5.3.2 다층 레벨의 통합 (integrative of multiple levels) = 173
• Ⅵ. 결론 및 종합 = 179
• 자기조직화 이론과 현대건축공간구성의 상관성 = 179
• 參考文獻 = 185
• ABSTRACT = 191
• APPENDIX = 195