텍토닉 이론에 기반한 위상 최적화된 형태 연구 : 미첼 슈왈저의 칼 뵈티허 텍토닉 해석을 중심으로 = Study on Topologically Optimized Forms Based on Tectonic Theory: Focusing on Mitchell Schwarzer's Interpretation of Karl B?tticher’s Tectonics|RISS 상세보기

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study attempts an empirical investigation into whether forms generated through topological optimization remain as purely core forms (Kernform) or whether the intervention of art forms (Kunstform) is inevitable, based on the tectonic theory of 19th-century architectural theorist Karl Bötticher and its modern reinterpretation by Mitchell Schwarzer. Schwarzer's interpretation of Bötticher’s tectonic theory understands architecture through a dichotomous framework of core forms and art forms. Core forms are defined by structural necessity, material properties, and social demands, while art forms encompass aesthetic intention, autonomy, and symbolic meaning. This study employs this theoretical framework to analyze how topologically optimized forms are completed through their respective processes.
The case study centers on the 2016 research project from ETH Zurich, 3D-Printed Stay-in-Place Formwork for Topologically Optimized Concrete Slabs, closely examining the stages of digital design and physical design processes. The digital design process involves initial design configuration, finite element analysis (FEA), and iterative topological optimization, which collectively yield forms that satisfy structural demands. However, the resulting forms, fundamentally composed of discrete elements—pixels in 2D or voxels in 3D—undergo transformation during the physical design process. To achieve smooth surfaces, algorithms such as Catmull-Clark and Loop Subdivision were selectively applied, revealing that the use of these algorithms was driven by not only structural necessities but also aesthetic judgment or preference.
This study demonstrates empirically that, contrary to the expectation that topologically optimized forms would remain purely core forms, the transition from the digital design process to the physical design process necessitates the intervention of art forms. This finding highlights that both technological logic and the architect’s aesthetic intentions and autonomy continue to play critical roles in the creation of architectural forms. This conclusion challenges the prevailing paradigm that topologically optimized forms must result in specific aesthetic outcomes and instead suggests the possibility of their flexible transformation according to the architect's intent. Furthermore, the study reveals that even forms generated through digital technologies involve artistic judgment, emphasizing the logical necessity and proactive assertion of the architect's aesthetic intentions in shaping such forms.

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국문 초록 (Abstract)

본 연구는 19세기 건축학자 칼 뵈티허(Karl Bötticher)의 텍토닉 이론과 이를 현대적으로 재해석한 미첼 슈왈저(Mitchell Schwarzer)의 개념적 틀을 기반으로, 위상 최적화(topological optimization)를 통해 생성된 형태가 순수한 핵심적 형태(Kernform)로 남아 있는지, 혹은 예술적 형태(Kunstform)의 개입이 불가피한지에 대한 실증적 고찰을 시도한다. 슈왈저가 해석한 뵈티허의 텍토닉 이론은 건축을 핵심적 형태와 예술적 형태라는 이분법적 개념으로 이해하며, 구조적 필연성, 재료적 특성, 사회적 요구에 기반한 핵심적 형태와, 미학적 의도, 자율성, 상징적 의미를 담은 예술적 형태를 구분한다. 본 연구는 이러한 이론적 틀을 통해 위상 최적화된 형태가 어떠한 과정을 통해 완성되는지 분석한다.
사례연구로는 ETH Zurich의 2016년 연구 프로젝트인 <3D-Printed Stay-in-Place Formwork for Topologically Optimized Concrete Slabs>를 중심으로, 디지털 디자인 과정과 물리적 디자인 과정의 단계를 세부적으로 검토하였다. 디지털 디자인 과정에서는 초기 디자인 설정, 유한 요소 해석(Finite Element Analysis), 그리고 위상 최적화의 반복 과정을 통해 구조적 요구를 만족하는 형태를 도출한다. 하지만 이 과정에서 생성된 형태는 본질적으로 픽셀(pixel, 2D의 경우) 또는 복셀(voxel, 3D의 경우)의 이산적(discrete) 요소들로 구성되어 있어, 물리적 디자인 단계로 넘어가면서 이를 매끄러운 표면으로 전환하기 위해 Catmull-Clark 및 Loop Subdivision 알고리즘이 선택적으로 사용한 것을 발견하였다. 이러한 알고리즘의 사용은 구조적 필연성을 넘어 미적 판단 혹은 선호가 작용한 결과임을 확인하였다.
특히 본 연구는 위상 최적화된 형태가 순수한 핵심적 형태로 유지될 것이라는 예상과 달리, 디지털 디자인 과정에서 물리적 디자인 과정으로 전환하는 과정에서 예술적 형태의 개입이 불가피함을 실증적으로 규명하였다. 이는 건축적 형태 생성 과정에서 기술적 논리뿐만 아니라 건축가의 미학적 의도와 자율성이 여전히 중요한 역할을 하고 있음을 보여준다. 이러한 결론은 위상 최적화된 형태가 특정한 미학적 결과로 귀결되어야 한다는 기존의 패러다임에 의문을 던지며 건축가의 의도에 따라 자유롭게 변형될 수 있다는 가능성을 제시한다. 특히 이는 디지털 기술을 기반으로 생성된 형태에도 예술적 판단이 개입한다는 점을 밝혀낸 것으로, 건축가가 본인의 의도에 따라 다양한 미학적 의도를 녹여내는 것이 논리적으로 필요하며, 나아가서는 이것에 대해 적극적으로 주장해야 함을 의미한다.

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본 연구는 19세기 건축학자 칼 뵈티허(Karl Bötticher)의 텍토닉 이론과 이를 현대적으로 재해석한 미첼 슈왈저(Mitchell Schwarzer)의 개념적 틀을 기반으로, 위상 최적화(topological optimization)를 통해 ...

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