도리스 킴 성(Doris Kim Sung): 숨쉬는 금속

바닥에서 천장까지 창으로 된 현대의 건물들의 외관은 화려하지만 냉방을 위해서는 많은 에너지를 필요로 한다. 도리스 킴 성은 열바이메탈을 연구한다. 열바이메탈은 인간의 피부처럼 역동적이고 민감하게 반응하는 스마트 재질이다. 이 재질은 스스로 차양도 하고 자가 통풍도 할 수 있다.

어릴 때, 저는 차에 타기만 하면

창문을 열어야 하는 아이였어요.

차 안은 항상 너무 덥고, 비좁고 냄새도 많이 나죠.

제 부친은 에어컨을 쓰지 못하게 하셨어요.

그러면 차가 과열된다는 거였어요.

어떤 분들은 기억하시겠지만, 그 당시

자동차들이 얼마나 자주 과열되곤 했던지요.

일상적으로 일어났던 문제였어요.

어쨌든, 그건 에너지를 이용하는 장치를 과도하게

사용하지 말라는 신호이기도 했죠.

지금은 많이 바뀌었지요. 자동차는 이제 대륙을 가로질러 달립니다.

그 전 여정동안 에어컨을 켜대면서도

과열이 일어나지 않습니다.

그러니까, 이제는 더 이상 사용을 중지하라는 신호가 없어진거죠.

대단하죠? 우리는 건물에서도 비슷한 문제에 봉착했습니다.

에어컨을 사용하기 이전 시대에는 벽이 두꺼웠어요.

두꺼운 벽은 아주 좋은 절연 작용을 합니다.

여름에는 내부를 시원하게, 그리고 겨울에는 따뜻하게 유지해 주죠.

마찬가지로 창문을 작게하는 것도 좋습니다. 왜냐하면

그렇게 만들면 내부와 외부의 온도의

전달을 제한하게 되니까요.

1930년대쯤, 유리판과 압연강이 등장하고

대량 생산이 되면서 우리는

바닥에서 천장까지 닿는 창을 만들 수 있게 되고, 따라서 좋은 전망을 가진 건물을 짓게되었죠.

그 결과 우리는 태양빛에 달궈진 열을 식히기 위해서 기계적인 에어컨을

가동하게 되었습니다. 에어컨에 돌이킬 수 없을 정도로 의존하게 되었다는 겁니다.

시간이 흐르며, 건물들이 더 커지고 거대해짐에 따라

우리의 공학적 기술은 더 좋아졌고, 그 결과 기계적인

냉각 장치도 엄청 커지게 됩니다. 에너지에 엄청난 비용이 필요하게 된 겁니다.

에너컨은 엄청난 양의 열을 대기중으로 내뿜게 되었어요.

여러분들 중 일부는 도시의 열섬 현상을 이해하고 계실겁니다.

이런 도시의 주변에서는 바로 근접해 있는 외곽에 비해

훨씬 더 덥겠지요.

거기다가 우리는 문제점을 떠 앉게 되었어요,

전기가 나가면 우리는 창문조차 열 수 없습니다.

에어컨을 다시 켤 수 있을 때까지는 건물안은

사람이 견디기 어려워서 건물을 비워야만 할 정도가 됩니다.,

더 나쁜 것은, 우리에겐 건물의 에너지 출입을 0 으로 만들려는 의지가 있는데,

기계적 에어컨 시스템을 더욱 더 효율적으로 만드는 것 만으로는

그렇게 할 수 없습니다.

뭔가 다른 방법을 찾아야만 합니다. 우리에겐 굴레가 씌워진 겁니다.

그러면 이 시점에서 무엇을 할 수 있을까요? 우리가 파놓은

이 함정으로부터 어떻게 우리 자신을 구해낼 수 있을까요?

여러분들 대부분은 모르시겠지만 생물학을 보면,

건축학을 시작하기 전에 저는 생물학을 전공했는데,

사람의 피부는 신체 내부의 온도를 자연적으로 조절하는

기관입니다. 정말 놀라운 것이죠.

피부는 우리 신체의 첫번째 발어선이에요.

피부에는 땀샘과 땀구멍이 있고 이런 것들은

대단히 역동적이고 엄청나게 효율적으로 함께 작동합니다.

그래서 제가 제안하는 바는 우리의 건물 외벽을

사람의 피부와 유사하게 만들어야 한다는 겁니다.

그렇게 하면, 어디에 있는가에 따라

훨씬 더 역동적으로 반응하게 되고 차별화되는 게 가능합니다.

이제 저의 연구로 되돌아가 볼까요.

제가 첫번째로 하자고 제안한 것은 그런걸 할 수 있는 다양한 물질을 찾아내자는 것입니다.

현재 저는 스마트 물질에 대해 연구하고 있어요.

그리고 스마트 열-바이메탈도 연구합니다.

우선, 우리가 그걸 스마트하다고 말하는 것은

어떤 제어 과정이나 에너지가 필요한게 아니기 때문이죠.

그건 건축학에서 대단한 겁니다.

그게 뭘까요. 두 개의 다른 금속을 함께 접합시켜 놓은 것이에요.

여기 이쪽을 보면 서로 다르게 반사하는 것을 보실 수 있습니다.

두 재질은 서로 다른 팽창 계수를 가지고 있어요.

열이 가해지면 한쪽 면이 다른 쪽 면에 비해 빠르게 팽창합니다.

그래서 이렇게 휘어지죠.

제 초기 실험의 근간은 이런 표면이 열을 가하면

어떻게 반응하고 또 어떻게 그 안에서 공기가 흐르는지

알아내려는 것이었습니다.

다른 측면에서는, 이런 물질을 함께 붙여 놓은 표면이

역시 열이 가해질 때

어떻게 하면 공기를 더 많이 흐르게 하는지에 대한 것이었어요.

현재는 "물질과 응용"이라는 전시장에 설치되어 있어요.

혹시 관심이 있으시다면, 이 근방의 실버레이크 란 곳에 8월까지 전시됩니다.

"만개(滿開)"라고 이름을 지었습니다. 이 표면은 완전히

열-바이메탈로만 만들어졌고, 의도했던 바로는 이 덮개가

두가지 기능을 하는 겁니다. 그 하나는 차양 기능이어서

표면에 햇빛이 비치면, 투과되는 태양빛의 양을 제한하는 것이죠.

다른 측면으로는, 환기 기능을 해서

뜨거워져 막혀있는 바로 아래 쪽 공기가

필요에 따라 통과할 수 있도록 하는 겁니다.

여기 시간을 단축해 만든 영상에서는

태양이 표면을 가로질러 움직임에 따라, 그림자도 따라 움직이고

각각의 조각은 서로 다르게 움직입니다.

오늘날 우리가 가진 디지탈 기술을 이용하여

이건 14,000 조각으로 만들었고 그 가운데 어떤 두 조각도

서로 동일하지 않다는 걸 기억하시기 바랍니다. 각각의 조각은 모두 다른 겁니다.

여기서 또 대단한 점은 우리가 이 조각들 하나 하나를 자기의 위치와 각도에 맞게,

게다가 각각의 조각들이 어떻게 구부러져야 하는지까지

정확하게 맞도록 측정하여 만든다는 것입니다.

이런 정도로 완벽하게 정밀한 개념적 프로젝트가

가지는 의미는 매우 커서

미래의 건축에 실제로 응용할 수 있습니다.

이런 경우는, 여기 이 집에서 볼 수 있는데요,

중국의 개발자의 집이에요.

사실 4층짜리 유리 상자라고 할 수 있어요.

이 건물은 유리 박스로 만들었는데 시각적으로 들여다 볼 수 있도록 한겁니다.

그런데 이 건물은 아까 그 열-바이메탈의 겹겹이 둘어싸 만든거죠.

건물 주변을 휘감는 장막이 되기도 하고, 바이메탈 벽은

그 표면으로 태양이 움직임에 따라 열리기도 하고 닫히기도 합니다.

게다가, 사생활 보호를 위해 장막이 일부를 가려주기도 하죠.

그래서 하루의 다른 시간대에 따라

밖으로 노출된 부분을 다르게 할 수 있어요.

이 집이 함축하는 것은 가리개나 셔터,

브라인드 같은 것은 이제 더 이상 필요로 하지 않다는 것입니다.

왜냐하면 이런 것으로 건물 전체를 뒤덮을 수 있으니까요.

물론, 동시에 건물안에서 필요로 되는 냉방의 양도 조절합니다.

저는 또한 시장성이 있는 건물 부품을 개발하는 것에 관심이 있는데요

여기 아주 전형적으로 흐릿하게 만든 이중창을 보고 계십니다.

저 이중창에는

두 개의 유리판 사이에 이중반사체가 들어 있어요.

저는 열-바이메탈 시스템을

만드는 작업을 하고 있는데

햇빛이 바깥쪽 메탈 층을 비춰서

내부쪽 구멍안의 공기를 덥히면, 저 열-바이메탈이

구부러지기 시작해서

건물의 일 부분에서

또는 필요에 따라서는 전 건물에

햇빛을 가리도록 하는 겁니다.

이런 응용의 예에서 보실 수 있듯이

이런 패널 시스템이 각 층으로,

30, 40 층까지 이어지면, 전체 표면은

태양이 그 표면을 따라 어떻게 움직이면서 표면을 비추는지에 따라

하루 중에도 다른 시간대에 서로 다르게 작동하게 되는 겁니다.

이건 제가 지금 수행하고 있는 후속 연구인데,

저기 화면에 보실 수 있어요.

우측 하단에 붉은색 물건은

열처리금속의 작은 조각인데요. 저건 실제로,

눈썹이나 속눈썹처럼 움직이도록 만들어 보려는 것입니다.

마지막 프로젝트도 역시 부품에 관련이 있어요.

영향은 -- 이미 눈치 채셨겠지만 제게 영향을 주었던

분야는 생물학이죠 -- 영향은 메뚜기에서 받은 것이에요.

메뚜기는 우리와는 다른 호흡 체계를 가지고 살죠.

메뚜기는 옆구리에 있는 숨문이라는 구멍을 통해 호흡합니다.

그 구멍을 통해 공기를 들이마시고 그 구멍을 통해 자신의 체온을 낮추기도 하죠.

이 프로젝트에서 저는 그런 것을 건축에서 어떻게 구현할지,

그러니까, 어떻게 건물의 외벽으로 공기를 통하게 할지를

관심있게 바라보고 있어요.

여기 보시는 것은 벽돌에 대한 초기 연구 자료인데요,

저 구멍들을 통해 공기가 지나갑니다.

이건 사실 열-바이메탈이 응용되기 이전이었고

이건 바이메탈이 적용된 후의 것이에요. 죄송합니다.

알아보기 좀 어렵긴 하지만 표면에 이런 빨간 화살이 보이시죠.

왼쪽에 처럼 공기가 차가울 때는, 열-바이메탈이 평평해져서

벽돌을 통과하는 공기의 양을 줄여주겠죠.

오른쪽에는 열-바이메탈이 구부러져

공기가 투과되도록 하는 겁니다. 이 두 가지는

제가 지금 작업하고 있는 서로 다른 부품이고요.

이들은 서로 완전히 다른 영역이에요.

창문을 여는 대신 공기가 벽을 통과할 수 있다고

생각해 보세요.

이제 이런 유형의 프로젝트에 대해서

스마트 재질을 이용하여 마지막으로 요점을 정리해 보죠.

매일 매일 브라인드를 여닫는게 귀찮아지거나,

휴가로 집을 비우거나

주말에 집에 사람이 없어서 냉방을 조정할 수가 없을 때,

혹은 전기가 나가서 전혀 전기를 쓸 수 없을 때,

이런 열-바이메탈은 아무 문제없이

효과적으로 쉼없이

작동할 것입니다. (박수)

(박수)