(The) characteristics of kinetic architecture : a design for substitute of passive and active architecture

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Architecture designs have developed in progressions of adaptation toward the surrounding natural environment. Especially for the issue of the thermal comfort, the architecture had developed and evolved in forms to provide appropriate indoor environment. As a result to fulfill these needs, the design progressed in two design streams of “passive” and “active”. However, the passive and active architecture possesses several limitations.

Current thesis aims to seek for probable potential of a kinetic architecture to enhance thermal comfort of the building while solving the limitations of passive and active architecture. To seek for the possibilities of kinetic architecture, following steps had been processed.

First, the thesis analyzed the limitations of passive and active architecture through various literature review. Limitations can be summarized as 4 categories: Lighting, View, Energy Efficiency, and Spatial Restriction. Among these 4 limitations, the passive architecture possesses limitation on all of the 4 categories, and active architecture holds limitation on energy efficiency.

Second, the kinetic architecture has studied into 2 approaches. First approach is the case studies of built examples for overcoming 4 limitations of the passive and active architecture, with limitation on climate. These typical built cases indicate that the kinetic architecture seizes the prospective to meet appropriate thermal condition with overcoming the limitations of the previous building type.

Second approach in understanding the kinetic architecture is the macro and micro analysis of kinetic design characteristic. 31 built cases have been analyzed with following indicators: Climate, Control Mechanism, Operation, Visibility, and Spatial Scale. The relationships had been analyzed.

The result of analysis are shown as followed. In case of macro trend, the kinetic architecture features the method internal heat gain (Control mechanism), intrinsic method (Operation), high (Visibility), and the façade element (Spatial scale) the most. However, it does not show that there are no dominant climate zone for facilitating kinetic architecture. The micro scale architecture had been processed with kinetic architecture with façade element. It showed that kinetic architecture featuring the façade element, has high relationship between high visibility, extrinsic operation, and heat control method of internal heat gain. In addition, the cases for kinetic architecture characteristic with the façade element has been examined by feature, operation, and material.

Through the analysis and case studies, it is showed that the kinetic architecture occupies a strong characteristic that can be one of the solution for the limitations that passive and active architecture possess. Furthermore, the trend analysis showed the dominant characteristic of kinetic architecture that makes it possible to solve the limitations of previous architecture.

국문 초록 (Abstract)

건축물은 주변 자연 환경에 대응하여 여러 목적을 위해 건물의 내부와 외부 모두 변화되어왔다. 그 중 쾌적한 실내 환경을 위해 건물은 열적 효율성을 높이는 형태를 취하게 되었다. 이를 위해 페시브 (Passive) 건축과 엑티브 (Active) 건축이 개발되었다. 두 건축 형태는 모두 건물의 열을 다루는데 효과적인 방법으로 널리 사용되고 있다. 하지만 이를 통한 한계들도 또한 존재한다.

본 논문은 건물의 열적 효율성을 높일 수 있는 엑티브 건축의 한 종류인 키네틱 건축 (Kinetic Architecture)의 가능성을 다루고자 하였다. 더 나아가 기존의 페시브와 엑티브 건축을 대체할 하나의 방안으로써의 키네틱 건축에 대하여 살펴보았다. 이를 위해, 페시브와 엑티브 건축의 한계 분석과 키네틱 건축의 특성을 분석하였다.

페시브와 엑티브 건축의 한계는 여러 매체의 문헌 고찰을 통해 이루어졌다. 이를 통해 한계들이 도출 되었다. 한계들은 4가지로, 빛 (Lighting), 시야(View), 에너지 효율성 (Energy Efficiency), 그리고 공간적 제약 (Spatial Restriction)이다. 이 4가지 한계들은 페시브 건축에서 모두 나타나며, 엑티브 건축에서는 에너지 효율성에 대한 한계가 나타난다.
키네틱 건축의 특성에 대한 고찰 및 분석은 2 가지 방향으로 진행되었다. 첫 번째 접근은 기존 건축물들의 한계를 극복한 완공된 키네틱 건축물의 사례 조사이다. 총 5개의 사례를 분석하였으며, 각 사례들은 페시브와 엑티브 건축의 한계와 기후의 제약을 극복하기 위해 키네틱 요소들을 사용한 대표적인 예시들이다.

두 번째 접근방법은 키네틱 건축 요소의 거시 분석과 미시 분석이다. 제약을 극복한 키네틱 건축물들의 요소와 특성을 분석하여 거시적인 트렌드를 알 수 있었으며 각 요소와의 관계 또한 유추하였다. 분석은 총 31개의 완공된 키네틱 건축을 기반으로 기후 (Climate), 열 제어 메커니즘 (Control mechanism), 동작 제어 메커니즘 (Operation), 가시성 (Visibility), 공간 스케일 (Spatial Scale)을 분석하였다.

분석의 결과는 다음과 같다. 거시 분석을 통해 키네틱 건축의 전반적인 디자인 트렌드를 도출해냈다. 디자인 트렌드는 열 제어 메커니즘으로 내부 열 유입 방지 (Internal Heat Gain)를 사용하며 AI 등을 사용하지 않은 내적 동작 방식을 사용한다. 또한 높은 가시성을 가지며 건물의 외관을 이루는 요소가 동적인 역할을 한다. 키네틱 건축을 사용하는 특정한 기후대는 나타나지 않았다.

미시 분석은 각 요소들의 연관성을 분석하였는데, 외관을 이루는 요소가 동적인 경우의 수가 가장 많아 키네틱 건축 중 키네틱 요소가 외관에 위치한 경우를 분석하였다. 키네틱 요소가 건물의 외관에 위치할 경우, 높은 가시성을 띄며, AI 등을 사용하는 외적 동적 제어를 사용하는 경우가 가장 많다. 또한 열 제어 방법으로는 내부로의 열 유입 방지의 방법을 가장 많이 사용하였다. 더 나아가 각 키네틱 건축물의 키네틱 요소와 동력, 재료 등이 분석되었다.

본 연구는 사례 분석과 미시, 거시 분석을 통해 키네틱 건축이 기존 건축의 한계를 극복할 수 있는 가능성을 제시하였다. 더 나아가 키네틱 건축의 거시적인 트렌드와 각 요소의 연관성을 분석함으로써 본 연구를 통해 디자인의 과정에서 건물에 동적인 요소를 사용하는 경우 효율적인 요소를 파악하는데 도움을 줄 수 있기를 기대한다.