제너러티브 디자인(Generative Design)이라고 하는 컴퓨터 기반 디자인의 새로운 트렌드는 전 세계에 창의력을 불어넣으며 앞으로 모든 회사의 디자인 및 엔지니어링 연구소에도 큰 영향을 미치게 될 것입니다.
제너러티브 디자인은 파라메트릭 디자인이라고 하는 이전 세대의 컴퓨터 기반 디자인에서 진화한 것입니다. 접근 방식으로서의 제너러티브 디자인은 수십 년 동안 사용되어 온 반복적인 디자인 프로세스입니다. 그러나 원시 컴퓨팅 성능과 적층 제조라고도 하는 3D 인쇄의 발전으로 인해 여러 산업에서 채택이 가속화되고 있습니다.
그렇다면 제너러티브 디자인이란 무엇일까요? 디자이너가 공간, 힘과 하중, 재료 등을 제어하는 컴퓨터 사양과 규칙을 제공한 다음 컴퓨터가 대안을 생성하도록 하는 프로세스입니다. 디자이너는 이러한 옵션으로 생성한 규칙을 조정하여 반복합니다. 인간이 이해할 수 없는 모양의 건물, 쇼핑객의 마음을 사로잡는 소매점 디스플레이, 미래 지향적이면서도 자연에서 영감을 받은 모양의 경량 기계 부품 및 개인 물건을 만드는 빠르고 진화적인 프로세스입니다.
“우리는 '지능'이라는 용어 때문에 기계가 창조적인 역할을 대신할 것이라고 걱정하고 있습니다. 기계는 조언자입니다. 협력자입니다. 도움이 될 뿐입니다.”
아서 마무매니 디자이너
런던에 기반을 두고 있는 마무매니(Mamou-Mani Ltd.)라는 회사의 프랑스 건축가 아서 마무매니(Arthur Mamou-Mani)는 "일련의 규칙이나 모듈로 프로젝트를 생성하는 데 수학과 컴퓨터의 힘을 사용하는 전체적인 디자인 분야입니다. 컴퓨터에 무언가를 강요하는 것이 아니라, 컴퓨터와 함께 작업을 하는 것입니다. 탑다운 방식이 아니라 바텀업 방식의 디자인입니다” 라고 말했습니다.
마무매니의 회사는 디지털 방식으로 건축을 설계 및 건설하고, 맞춤형 제품과 인터페이스를 전문으로 합니다. 2021년 가을, 마무매니는 런던 디자인 박물관의 "쓰레기 시대(Waste Age)" 전시의 일부로 오로라(AURORA)라는 시각적으로 뛰어난 예술 전시를 디자인 설치하기 위해 다쏘시스템과 협업했습니다. 발효 옥수수 설탕 성분으로 된 생분해성 플라스틱으로 구성된 오로라는 밤하늘에서 마치 별자리인 것처럼 반짝였습니다. 마무매니는 환경에 미치는 영향을 최소화하기로 하고 컴퓨터가 아름다우면서도 친환경적인 것을 설계하도록 매개변수를 정의했습니다.
마무매니는 "데이터만 올바르다면 건축가나 디자이너가 생성하는 모든 것의 정확한 탄소발자국을 측정할 수 있습니다"라고 설명했습니다. "우리는 조각 자체의 전체 탄소발자국을 측정했을 뿐만 아니라 전시가 끝난 후 발생하는 모든 너트와 볼트의 운송까지 측정할 수 있었습니다."
제너러티브 디자인의 적용은 건축 뿐만이 아닙니다. 3DEXPERIENCE Lab의 보스턴FabLab 에 상주하는 아티스트인 케이트 리드(Kate Reed)는 제너러티브 디자인을 사용하여 따개비나 버섯과 같은 자연 세계를 모방하는 생체 모방을 기반으로 웨어러블 제품을 만듭니다.
리드는 어린 나이에 웨어러블 컴퓨터와 기계를 만들기 시작했습니다. 심지어 10대 때 디자인한 3D 프린팅 휠체어 팔로 백악관에 초대를 받기도 했습니다. 그녀의 제너러티브 디자인 도구가 발전함에 따라 그녀의 창의적인 열망도 발전했습니다. 점액 곰팡이의 움직임을 기반으로 만든 웨어러블 컬렉션 이후로 리드는 완전히 새로운 방향에서 영감을 얻습니다. 인체에 착용할 수 있는 회로인 점액 곰팡이로 된 3D 인쇄 컴퓨터 회로입니다.
생물학자들은 모든 생명체가 어떻게 성장하는지를 문서화했지만 리드는 한 걸음 더 나아갔습니다. "우리는 사물이 어떻게 성장하고 어떻게 진화하는지 알고 있습니다. 저는 이것을 컴퓨팅 공간에서 사용할 수 있는 프로세스로 변환할 수 있었습니다. 조금은 신을 흉내 낸 것과 같습니다.”
제조를 위한 제너러티브 디자인
제너러티브 디자인의 기원은 다양한 면면을 가지고 있습니다. 항공 우주 산업은 가볍고 강하면서도 엔진의 고온을 견딜 수 있는 정밀 부품이 필요하기 때문에 매우 중요한 역할을 했습니다. 새로운 혁신을 추구하기 위해 프랭크 게리(Frank Gehry)와 자하 하디드(Zaha Hadid)와 같은 건축가들이 이 항공 우주 산업의 설계 도구와 프로세스를 빌려와 건축 프로젝트가 갖는 한계를 뛰어 넘는 시도를 했습니다. 이 프로세스는 놀라운 형태의 건물을 만들어 내는 한편, 컴퓨터 제너러티브 디자인 프로세스로 시간과 비용을 절약할 수 있었습니다.
주조, 단조, 적층 제조와 같은 제조 공정에 따라 제너러티브 디자인은 사양과 제약 조건에 맞게 모양을 조절했습니다. 기존의 전통적인 절삭 제조 프로세스에서는 상상도 어려운 일이었습니다.
항공기 산업에서 개발된 핵심 개념 중 하나는 격자 구조로, 결정 구조에서 차용하여 넓은 빈 공간에서도 높은 강도를 제공하는 패턴을 만듭니다.
3D 프린팅은 이러한 트렌드를 더욱 촉진시켰습니다. 이전에 금속, 플라스틱 또는 나무 덩어리로 조각된 부품을 이제는 똑같이 강하면서도 더 가볍고 시각적으로 흥미로운 격자로 3D 프린팅 할 수 있기 때문입니다. 제너러티브 디자인을 통해 구조와 여백의 적절한 조합을 찾아 최소한의 재료로 신속하게 목표를 달성할 수 있습니다.
한편, 3D 프린팅과 신속하고 비용 효율적인 제너러티브 디자인의 조합은 격자 구조가 저렴한 애플리케이션에서 확산되는 계기가 됐습니다. 디자이너는 격자 구조의 무게 분산력을 활용해 초경량임에도 불구하고 사람의 체중을 지탱할 수 있는 3D 인쇄 의자를 만들었습니다. 신발 회사들은 제너러티브 디자인을 실험하여 모양이 독특하고 개인의 발 모양에 맞춤화 되면서도 가볍고 튼튼한 샌들과 신발을 만들고 있습니다. 의료 장비 산업도 맞춤형 보철물을 생성하기 위해 제너러티브 디자인과 3D 프린팅의 조합을 사용하기 시작했습니다.
제너러티브 디자인은 자동차, 소매 및 산업용 장비 산업 등에서도 힘을 얻고 있습니다. 간단히 말해서, 거의 모든 제조 산업의 엔지니어들이 제너러티브 디자인을 사용하여 창의적이고 안전하며 지속 가능한 방식으로 세상을 재편하고 있습니다.
제너러티브 디자인 vs. CAD
CAD(Computer-Aided Design)가 시장에 출시되며 기록적인 시간 내에 설계를 생성, 수정, 분석 및 최적화할 수 있게 되고 설계 프로세스에 혁명을 일으켰습니다. 제너러티브 디자인은 과학을 기반으로 한 접근 방식을 통해 보다 인지적이고 증강된 디자인으로 진화한 것입니다. 인간과 기계의 파트너십이라고 할 수 있습니다.
컴퓨터를 통해 솔루션을 얻는 것은 전통적으로 디자인의 모든 세부 사항을 관리하고 개선해 온 작가들에게는 불안한 접근 방식이 될 수 있습니다.
마무매니는 "우리는 '지능'이라는 용어 때문에 기계가 창조적인 역할을 대신할 것이라고 걱정하고 있습니다. 기계는 조언자입니다. 협력자입니다. 도움이 될 뿐입니다. 우리는 건축가, 즉 창의적인 사람의 자아를 가지고 있습니다. 우리는 모든 것이 우리 자신의 두뇌에서 나온다고 생각합니다”라고 말했습니다.
그러나 그는, 건축가가 규칙과 사양을 설정한 다음 최종 결과를 평가하고 수정한다면 컴퓨터가 전체를 책임졌다고 말할 수는 없다고 말합니다.
한편 리드는 제너러티브 디자인을 한 단계 더 발전시킵니다. 자연을 그 과정으로 불러들인 것입니다. 그녀의 웨어러블 디자인은 인간과 더 잘 어울리도록 자연에서 영감을 얻었습니다. 생체 모방과 제너러티브 디자인을 결합하면서, 그녀는 점액이 자라는 방식에 대한 규칙으로 제너러티브 디자인 도구를 프로그래밍한 다음 컴퓨터가 더 나은 디자인을 생성하도록 할 수 있다는 것을 깨달았습니다.
자연이 그녀의 작업에 더 많은 영감을 줄수록 그녀는 스스로에게 질문하지 않을 수가 없습니다. “나는 왜 자연을 모방하려고 하는 걸까? 자연이 스스로 디자인하게 하지 않는 이유가 무엇일까?”
“우리는 사물이 어떻게 성장하고 어떻게 진화하는지 알고 있습니다. 저는 이것을 컴퓨팅 공간에서 사용할 수 있는 프로세스로 변환할 수 있었습니다. 조금은 신을 흉내 낸 것과 같습니다.”
케이트 리드 아티스트
이러한 컨셉은 리드의 점액 곰팡이 작업을 뒷받침합니다. 3D 프린팅으로 전자 회로 형태를 만들어 인간이 착용하게 함으로써 인간과 컴퓨팅 사이의 관계에서 새로운 장을 열었던 것입니다.
제너러티브 디자인의 확실한 결과(특히 생체 모방과 결합될 때)는 사람들이 매일 사용하고 보는 물건, 그리고 그들이 살고 일하는 건물이 더 심미적으로 만족스러워질 것이라는 점입니다. 왜일까요? 단순히 기능적인 것보다 모양이 더 자연스러울 것이기 때문입니다.
마무매니는 "현대식 건물이 너무 칙칙하고 생기가 없는 이유 중 하나는 대량 생산이기 때문입니다. 사람들은 '기능성에만 치중한 대량 생산, 공장 생산형 건물을 만들자'고 생각했습니다. 우리는 영혼의 길을, 시각적으로 즐거운 비율을, 대성당들이 제공하는 정교함을 놓쳐버린 것입니다”라고 말했습니다.
리드와 마무매니와 마찬가지로, 창의적 혁신가들은 이 모든 것을 변화시키고자 합니다. 과거의 장인들은 끌, 붓, 모자이크를 사용하여 작품을 만들었습니다. 미래의 장인들은 도구 상자에 컴퓨터를 추가할 것입니다.
