자연 유기체(Natural Organism) 관찰을 통한 바이오미미크리 (DMD : Dynamic movement of Design) 발상 연구

Abstract

과학이란 지식 축적에 대한 경험적 산물이며 눈으로 보이는 자연에 대한 변형적 활용이다. 또한 과학은 자연세계에 나타난 질서, 규칙, 활용성을 찾아 연구하며 이론화하고 체계화하면서 발전하였다. 그렇다면 기술은 인간이 생존하기 위해 주변 환경을 변화시키고 활용하면서 축적한 경험적 결과라 할 수 있다. 따라서 디자인에 있어 자연은 무한한 아이디어와 형태(形態)의 집약체이다. 인간이 추구해온 다양한 도구의 기능과 용도는 이미 자연의 질서와 법칙에 내재해 있다. 그러므로 본 연구는 자연의 유기적(有機的) 형태를 분석하고 자연유기체의 성장패턴과 순환시스템을 실험 관찰하여 디자인의 발상과 응용에 적용 시키는데 의의가 있다. 이에 ‘바이오미미크리 DMD(Dynamic movement of Design)발상 모델’로 디자인 개발의 기초 모형을 제시하여 디자인 발상에 객관적이고 합리적인 시스템을 구축하고자 한다. 선진국에서는 지속가능한 사회를 실현시키기 위해 자연모방기술을 미래 기술계의 대안으로 제시하고 있다. 따라서 자연 유기체를 대상으로 한 바이오미미크리 관점의 디자인연구는 향후 과학기술의 발전과 더불어 더욱 진전된 방법과 기술로 디자인에 영향을 줄 것으로 예상 된다. 그렇기 때문에 자연물의 관찰과 실험을 통해 디자인과 에너지의 효율성을 효과적으로 적용하고 모색함으로써 그 가능성을 제시하고자 한다. 이를 통해 연구자는 디자인이 갖는 형태와 조형성의 발상 근원에 초점을 두고 자연 유기체와 대기압의 관계를 해석함으로써 향후 디자인 아이디어 개발 시 활용, 적용되어 디자인 학문의 기초자료로 제시하고자 한다. 1 장에서는 연구목적 및 방법을 제시하였다. 연구의 목적은 현재 미래 산업의 대안으로 급부상하고 있는 바이오미미크리 3가지 기본 요소는 형태(形態), 기능(機能, function), 시스템(에너지(Energy)에 초점을 맞추어 디자인 학문의 기초적 자료로 도입, 응용하였다. 2 장에서는 조사연구와 문헌연구를 토대로 자연 유기체 관련 자료 분석을 하였다. 문헌 조사 방법으로는 물리학적, 생물학적, 미학적 관점으로 나누어 조사하였다. 연구자는 자연 유기체의 생성(生成, creation), 변화(變化, change), 진화(進化), 에너지(Energy)에 대한 접근을 주요 요인으로 보았다. 따라서 미래에는 에너지 효율성의 극대화와 시스템적인 디자인이 극대화 될 것으로 사료된다. 3 장에서는 연구가설 설정 및 검증을 하였다. 연구 가설로서 삼각형, 사각형, 원 등의 디자인 모양은 서로 다른 에너지(Energy)의 흐름으로 변화 가능할 것이라는 가설을 설정하였다. 본 실험에서 자연 유기체를 1단계, 2단계, 3단계에 걸쳐 실험을 하였다. 실험 방법으로 식물에 나타난 성장 반응 형태를 기본으로 관찰 연구하여 매 시간별로 식물을 사진 촬영하여 최종 데이터를 수치화 하여 대기압(大氣壓) 즉 밀물, 썰물을 비교 분석하여 도식화 하고자 하였다. 실험을 통한 표본 추출한 결과 자연 유기체는 ‘대기압(大氣壓)’ 즉 ‘에너지(Energy)’와 밀접한 관계를 가지면서 성장과 변형을 하고 있는 것으로 나타났다. 따라서 에너지(Energy)와 자연 유기체는 상관관계가 있음으로 나타났다. 본 연구에서 분석과 검증을 3개의 분류로 나누었다. 바이오미미크리 디자인을 모양(Shapes), 가지(Branches), 흐름(Flow)으로 검증하였다. 식물의 “들고남”을 모양(Shapes), 식물의 대기압(大氣壓)에 의해 분화하는 과정에서 생성되는 각도를 가지(Branches), 식물이 자라남에 영향을 미치는 환경적 변화와 식물의 꼭짓점의 변화, 중력, 시간 등을 흐름(Flow)으로 하여 본 연구를 구체화 하였다. 첫째, 모양분석에서 대기압(大氣壓)과 식물의 상관관계를 분석하여 다음과 같은 결과를 가져 왔다. 만조(滿潮, High tide)일 때 에너지(Energy)의 밀도가 느슨하여 잎의 “내림 현상”이 나타나며, 간조(干潮, Low tide)일 때 에너지의 밀도가 촘촘하여 썰물 현상 즉 잎의 “들림 현상”이 나타났다. 기본적으로 생명체 즉 자연 유기체는 에너지를 갖고 있다. 에너지는 살아 있으며 힘의 원천이다. 이 의미를 다르게 해석하면 “흐른다.” 라는 것을 밝힐 수 있었다. 따라서 “E = M”이라 할 수 있다. 여기에서‘E’는 “Energy”이며‘M’은 “Motion”으로 표현 할 수 있다. 움직임이 없는 에너지는 없으며, 에너지(Energy)는 ‘움직임’즉 이동성을 일컫는다. 둘째, 가지분석에서 식물은 성장과 사멸을 위해 거의 30。~ 50。를 유지하면서 성장한다. 여기서 가지와 가지사이의 각도가 30。이하 일 때는 변이를 하거나 자체적으로 사멸시킨다. 이는 주위환경과 밀접한 관계를 유지하면서 성장하고 있다. 셋째, 흐름분석에서 식물의 꼭짓점의 위상변화와 대기압(大氣壓)과 시간의 모형을 보면, 하루의 24시간을 기준으로 형성된 모형에서 황금 비율이 나타남을 알 수 있다. 4 장에서는 앞선 내용을 토대로 자연유기체의 생성(生成, creation)과 순환시스템을 디자인발상에 적용하여 바이오미미크리 DMD 발상 모델을 도출하여 모형을 설계 및 검증하였다. DMD발상 모형에 있어 그 근거를 다음과 같이 제시하였다. 첫째, 자연 유기체의 모양과 본질을 나타내는 '생성'을 Creation, 둘째는 자연 유기체의 대기압(大氣壓) 이끌림에 따른 가지를 '변화'로 Change, 셋째는 자연 유기체의 환경에 따른 '진화(進化)'를 나타내는 Evolution, 넷째, 자연 유기체의 대기압(大氣壓)의 역동적인 흐름을 나타내는 '에너지' 또는 '움직임(movement)'을 나타내는 Energy을 말 할 수 있다. 식물의 성장 형태에서 나타난 여러 모양, 가지, 흐름과 자연유기체의 성장(成長), 변화(變化, change), 진화(進化), 에너지와 바이오미미크리 디자인의 형태, 구조, 에너지, 모방을 기준으로 바이오미미크리 DMD 발상 모형을 제시하였다. 또한 DMD발상의 세부 모형으로 선, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형, 원의 모형을 제시하여 그 모형을 구체화 하였다. 따라서 이를 바이오미미크리 DMD(Dynamic movement of Design) 발상 모형』이라 한다. 이상의 논의를 통해 연구자는 다음과 같은 결과를 얻었다. 결론적으로 본 연구를 통하여 향후 바이오미미크리 DMD 발상 모델로 기초조형의 토대 자료로 제언한다. 바이오미미크리 디자인발상은 자연의 형태의 응용과 모방이 아니라, 디자인이 물리학, 생물학, 자연과학의 영향을 받거나 또는 새로운 관점에서 디자인 발상이 필요하다. 따라서 인간은 자연이 인간에게 제시하는 지침들을 숙지하면서 눈에 비친 모든 자연 현상을 창조적인 시각언어로 읽을 수 있어야 한다. 또한 융합 시대에서 통섭의 시대로 접어들면서 ‘학문의 통섭(統攝, consilience)’이 필요하다고 본다. 디자인 학문은 모든 학문의 최상위 계층이다. 그렇기 때문에 “디자인 물리학”의 학제적 문제를 조심스럽게 제시해 본다. 우리에게는 수많은 종류의 학문이 존재하며 그 학문의 깊이도 매우 깊다. 그러나 디자인적으로 접근하지 않으면 해결되지 못하는 부분이 있다. 그것이 바로 DMD모델의 주창(主唱)이다.; Science is a empirical product of knowledge accumulation and a transformational utilization for a visible nature. Also, science has developed by searching for, researching, theorizing and orgainzing orders, rules, usabilities shown in the natural world. So, techniques may be considered the empirical results of accumulation through changing and utilizing an environment for human existence. Therefore, nature to design is the fruit of infinite ideas and forms. Functions and uses of the various tools that humans have already pursued is inherent in orders and laws of nature. Thus, this study has significance for applying the concept and application of design by analyzing the organic forms of nature and experimenting, observing the growth pattern and circulation system of natural organisms. Researchers intend to build a objective rational system in the design concept with suggesting the basic model of the design development by `The model of Biomimicry DMD concept'. Developed countries suggest a nature imitation techniques to realize the sustainable society as an alternative of the future technology. A design study of the natural organism from a biomimicry-view is expected to influence design by more advanced methods and technologies in the future with the development of technology. So Researchers propose the possibility by effectively applying and finding the design and energy efficiency from the observation and experiment of the natural object. In this study, Researchers analyze the relationship between natural organisms and atmospheric pressure focused on the idea sources of formativeness with this design and researchers would suggest basic data in order to utilize and apply when design ideas is developed in the future. The First chapter presents the research purposes and methods. The purpose of the study is in introducing and applying as a basic data of design study focused on three basic elements -form, function, system (energy) - of biomimicry emerging as an alternative to the future industry. The second chapter analyses a natural organism-related data on the basis of a research study and a literature research. Literature research methods are divided physical, biological, aesthetic point of view. Researchers think creation, change, evolution, the access on energy of the natural organism as a major factor. Therefore, the maximized of energy efficiency and system design is considered to be maximized in the future. The third chapter sets up and validates. The research hypothesis sets up that Triangle, rectangular, circle shape as a design is able to change in the flow of different energy. Researchers experiment a natural organism in three steps. By observing and researching plants growth response form, taking plants pictures every hour and digitizing a data, researchers compare, analyze and schematize atmospheric pressure, i.e. high tide, low tide. By the results of experimental sampling, the natural organisms have a close relationship with ‘atmospheric pressure’, that is ‘energy’ and grow and transform. Therefore, energy and natural organisms are correlated with each other. In this study, analysis and verification were divided into three categories. Biomimicry design is verified in Shapes, Branches, Flow. Shapes to be a concavo-convex of plants , Branches to be the angle generated in the process that a plant is divided by the atmospheric pressure, Flow to be environmental changes that influence the growth of plant, the change of vertex, gravity, time, etc, those categories specify the study. First, in the shape analysis, analyzing the correlation between the atmospheric pressure and plants has led to the following results : At High tide, as the density of energy is loose, leaf-down phenomenon appears, at Low tide, as the density of energy is dense, leaf-up phenomenon appears. Basically, the living things, that is natural organisms has an energy. Energy is alive and is a source of strength. Another interpretation of this meaning could be "Flow". Therefore it may be referred to as "E = M". Here E is "Energy", and M can be expressed in "Motion". There is no energy that was no movement., and the energy refers to the movement, that is mobility. Second, in the Branch analysis, plants grow almost 30。~ 50。 to maintain the growth and apoptosis. If the angle between branches is less than 30。, plants mutate or causes death itself. Plants are growing and maintaining with a close relationship to the environment. Third, in the flow analysis, we can know that the phase changes of the plants' vertices, the models of atmospheric pressure and time appear the golden ratio at the model formed the basis of 24 hours. Chapter 4 has been designed and validated a model that deduce biomimicry DMD concept model from the design applied the creation and circulation system of natural organisms on the basis of previous information. In the DMD concept model, the basis is suggested as follows: First, 'Creation' represents the shape and nature of the natural organism, Second 'Change' represents that the branches are attracted by the atmospheric pressure of natural organisms, Third, 'Evolution' represents the evolution of the natural organisms according to the environment, Fourth, 'Energy' or 'Movement' represents dynamic flow of nature organisms at atmospheric pressure. Researchers suggest biomimicry DMD concept model based on various shapes, branches, flow that is appeared in the form of growing plants and change of growth, evolution, energy of the natural organism and form, structure, energy, imitation of biomimicry design. Also it is suggested and specified that lines, triangles, squares, pentagons, hexagons, octagons, circles is detailed models of DMD concept. Therefore, it is referred to as biomimicry DMD concept model. Researchers obtained the following results from the above discussion. In conclusion, researchers want that the biomimicry DMD concept model is the basis for fundamental molding through this study. The biomimicry DMD concept is not the application and the imitation of nature forms, but new view design concept design affected by physics, biology, natural sciences. Thus, human nature must be aware of guideline that nature indicates to us and be able to read all visible natural phenomenon to creative visual language. Also, As it is changing from the convergence era to the consilience era, the consilience of disciplines is required. Design study is the top class of all study. Therefore, we suggest carefully interdisciplinary problem of "Design Physics”. We have a large variety of studies and the depth of the study is also very deep . However, if you do not have access with the design, it can not be solved. It is the reason that researchers advocate model of DMD.