Topology Chair
계산적 효율과 인간의 미적 판단이 만나는 의자 설계
기간
2021
연구자
서한주
소속
- 한국산업기술대학교 · 산업디자인공학과
역할
- 주 연구자
- 디자이너 (위상 최적화, 컴퓨테이셔널 모델링)
- 제작자 (PLA 3D 프린팅 및 실물 조립)
수상
- London International Creative Competition - Shortlist
- SIT Furniture Design Award - Honorable Mention
위상 최적화(topology optimisation) 알고리즘은 의자가 어떻게 생겨야 하는지 모릅니다. 하중이 어디에 걸리는지, 재료를 어디서 덜어낼 수 있는지만 압니다. 주어진 하중 조건과 경계 제약을 바탕으로 응력이 흐르는 경로에만 재료를 남기고 나머지를 제거합니다. 구조적으로는 효율적이지만, 그 결과물이 사람이 앉고 싶은 의자가 되는 것은 아닙니다. 알고리즘은 비례감이나 시각적 균형, 앉았을 때의 느낌을 판단하지 못합니다.
이 프로젝트는 알고리즘의 출력물을 최종 결과가 아닌 시작점으로 삼았습니다. HyperWorks로 앉는 자세에 맞는 하중 조건을 설정하고 의자 전체 부피에 걸쳐 최적화를 실행했습니다. 응력이 집중되는 곳은 재료가 남고 그렇지 않은 곳은 사라진 형태가 나왔습니다. 그 다음 단계는 사람의 몫이었습니다. 알고리즘이 만든 형태를 보며 전환부를 다듬고, 단면을 매끄럽게 하고, 비례에 관한 결정을 내렸습니다. 기계가 재료의 위치를 결정하고, 디자이너가 그 재료의 형태를 결정했습니다.
복잡한 내부 구조를 구현하기 위해 PLA 소재로 FDM 3D 프린팅 방식을 선택했습니다. 절삭 가공으로는 만들 수 없는 형태입니다. 이 프로젝트는 SIT Furniture Design Award를 포함한 여러 국제 디자인 어워드에서 수상했습니다.
위상 최적화 출력 결과, 디자이너 개입 과정, 최종 PLA 프로토타입.