설계 중심 엔지니어링의 현 상황에 대한 6가지 도전 전략
창의적인 건축가들은 중력을 거스르는 것처럼 보이는 구조물을 만든다. 어떻게 가능한 것일까? 그 답은 표준을 뛰어넘는 지지(support) 시스템을 설계하는 데 있다. 파격적인 설계 과제에 대한 독창적인 해법을 제시하려면 특별한 구조 엔지니어들이 필요하다. 얼린 하트필드(Erleen Hatfield) 엔지니어가 그 예다.
얼린 하트필드 구조 엔지니어 겸 건축가는 미국 애틀랜타에 위치한 독보적인 메르세데스 벤츠 스타디움(Stadium)의 엔지니어링을 담당했다. 여기서 그는 마치 카메라 조리개처럼 개폐하는 첫 장스팬(long-span) 지붕을 제작하는 팀을 이끌었다. 뷰로해폴드(BuroHappold) 엔지니어링 팀과 HOK의 건축 팀은 아이디어 협업으로 놀라운 일을 해냈다.
27년에 걸친 커리어의 정점에서 하트필드 엔지니어는 2018년 뉴욕시에 설계 중심 엔지니어링 회사인 하트필드 그룹(Hatfield Group)을 설립했다. 향후 프로젝트의 포트폴리오로 이 회사의 향방을 가늠할 수 있다고 하면, 현 상황에 대한 도전은 앞으로 이 회사의 거침없는 구호가 될 것이다. 하트필드 엔지니어는 시장을 혁신하고 선두적인 구조 솔루션을 제공하기 위한 몇 가지 전략을 제시한다.
1. 건축가와 협업하라
최우선 사항은 틀에 박힌 구조 엔지니어이기보다는 설계 과정에서 창의적인 파트너가 되고자 하는 바람이었다. 하트필드 엔지니어는 “우리는 건축가들이 엔지니어링에 대해 갖고 있는 고정관념을 바꾸고 싶었다”라며, “이를 위해 엔지니어링 회사에 건축가 파트너를 두었다. 개인적으로는 그래야 식상하지 않으면서 상당한 가치를 엔지니어링 작업에 불어넣을 수 있다고 봤다”고 말했다.
해당 파트너로 크리스토프:피니오 건축(Christoff:Finio Architecture)에서 최근 일했고 예일 건축대학교(Yale School of Architecture)의 교수로 장기간 재직하고 있는 마틴 피니오(Martin Finio) 건축가 겸 교수가 함께 했다. 피니오 건축가와 하트필드 엔지니어는 예일대 교수직을 15년 이상 함께 해왔다.
엔지니어와 건축가에 대한 고정관념을 깨기 위해 피니오 건축사는 엔지니어의 경우 문제를 측량적으로 접근해 정량적 솔루션을 찾아보는 반면, 건축가는 정성적으로 문제를 파악해 보다 전체적인 솔루션을 모색해본다고 짚었다. 그는 그러한 격차를 연결하여, 건축가의 관점을 엔지니어링 관련 문제에 부여하고 엔지니어의 관점을 클라이언트에 전달한다. (클라이언트와 건축가 간의 협업을 보여주는 하트필드의 최근작은 미국 네브래스카주 링컨시에 위치한 리드 플레이스 레지던스(Lied Place Residences)를 비롯, 뉴저지주 저지시티에 위치한 고층 주거 빌딩 184 모건 스트리트(184 Morgan Street) 등이 있다)
2. 건축가처럼 생각하라
하트필드 엔지니어는 “하트필드 그룹에 마틴 건축가를 두어 엔지니어링 문제를 다르게 접근하는 데 큰 도움을 받고 있다”며, “우리는 보다 건축가처럼 사고하기를 바라 좀 더 열린 마음으로 건축가가 우리의 엔지니어링 작업을 이끌도록 하고 있다”라고 말했다.
하트필드 씨는 구조 엔지니어들에게 보다 창의적으로 사고할 것을 주문한다. 그는 “우리가 보기엔 현 상황에서 설계 중심 엔지니어링은 설계 문제가 생기면 천편일률적인 엔지니어링 사고방식을 따를 것이다”라며, “일반적으로 이런 방식은 관행적인 설계 방식과 표준적인 접근 차원에서 하는 것이다. 이렇게 되면 과도할 정도로 구조적인 솔루션을 쓰게 되어 종종 투박해질 수 있다”고 말했다.
하트필드 그룹이 참여한 중국 청두자연사박물관(Chengdu Museum of Natural History) 작업에서 펠리 클라크 펠리 아키텍츠(Pelli Clarke Pelli Architects)와 협업을 할 때 팀은 건축가의 번역가처럼 작업했다. 피니오 건축가는 “우리는 펠리 직원들과 함께 자리를 잡고 빌딩 형태를 통해 도대체 뭘 말하고 싶은 건지 파악하고자 했다”라며 “우리는 자문했다. ‘지금 쓰려는 언어가 뭐인 거지?’ 그러고 나서 이를 통합할 수 있는 적절한 구조 어휘를 찾아냈다”라고 말했다.
하트필드 그룹의 조언은 건축가가 성취하고자 하는 바에 힘을 실어주었다. 그들이 프로젝트를 지역 엔지니어링 회사인 차이나 사우스웨스트(China Southwest) 건축 설계 연구소에 넘겼을 때는 구조적 설계 실행에 대한 명확한 방향성이 있었다.
3. 예상치 못한 것을 예상하라
매번 같은 방식으로 될 것이라고 예상하는 업계에서 다르게 접근하기란 쉽지 않다. 혁신적인 생각을 사례로 만드는 것은 인내를 요한다.
하트필드 씨는 “우리는 설계의 수준을 높이고 리스크를 낮추고 비용을 경감하는 것을 보여줄 수 있는 방식으로 엔지니어링 아이디어를 나누고자 했다”라며 “우리가 정말 잘 해낼 수 있다면 그 세 가지를 모두 이룰 수 있을 거라 생각한다. 커뮤니케이션의 문제이고 모두 동감할 것이다”라고 전했다.
이는 면대면 회의를 수없이 하고, 모든 이의 관심사에 경청하고 예상치 못한 방식으로 예상되는 결과치를 만들어내는 해결책을 설계하는 것을 말한다.
4. 반복, 또 반복하라
어려운 문제를 해결하기 위해 이전과 다른 방식을 찾는 것은 수많은 시행착오를 요한다. 하트필드 그룹은 제너레이티브 디자인을 사용하여 방법을 개발하고 최상의 솔루션을 찾는다. 그녀는 “Dynamo(다이나모)를 사용해 50여 가지의 다른 방식을 개발할 수 있다”라며 “무수히 반복하여 재빨리 만들어낼 수 있다”라고 말했다.
프로세스를 통해 상당한 시간을 절약할 수 있었다. 하트필드의 엔지니어는 이전 같으면 두세 가지 방법을 고안할 시간에 수백 개의 솔루션을 실행해 볼 수 있게 되었다.
하트필드 엔지니어는 “제너레이티브 디자인으로 손쉽게 설계할 수 있어 훨씬 생산적이고 효율적으로 엔지니어링 작업을 할 수 있게 되었다”라며, “트러스 사이즈나 기하, 또는 기타 자재와 같은 다양한 구성을 훨씬 빨리 테스트해볼 수 있어 결과치를 보다 신속하게 확인할 수 있다”라고 전했다.
바닥 보에서 전체 입면 구조에 이르기까지 제너레이티브 디자인으로 미시와 거시 차원에서 손쉽게 설계 작업이 가능하여 전체 시스템이 어떻게 작동될지 엔지니어가 파악하기 훨씬 수월하다.
5. 기술을 활용하라
기술로 하트필드 그룹은 보다 생산적으로 더 나은 설계를 할 수 있게 되었으며 이로써 작은 회사도 큰 규모의 작업을 할 수 있는 토대가 되었다. 팀의 소프트웨어 접근법은 상호 운용(agnostic)이다. 즉, 작동하면 사용하는 것이다. 설계 프로세스 초기, 3D 모델링으로 팀은 건축가와 협업할 수 있었다. 엔지니어는 그 후에 구조-엔지니어링 작업을 위해 오토데스크의 BIM 소프트웨어인 Revit(레빗)과 Dynamo(다이나모)로 전환했다.
하트필드 씨는 “우리에겐 어떠한 프로젝트가 떨어져도 최상의 기술을 사용할 수 있는 툴이 있다”라고 말했다. 애플리케이션이 제대로 작동하지 않으면 팀은 상호 운용성 루틴을 작성한다. 또한 비주얼 프로그램을 작성하여 특이한 기하학을 시도해보기도 한다. 창의적인 작업에 들이는 시간은 대폭 축소된다.
하트필드 씨는 또 “우리는 상대적으로 새롭지만 거대 엔지니어링 회사처럼 큰 규모는 아니다”라며 “이러한 기술을 활용할 수 있기 때문에 우리 규모에 비해 더 많은 일을 해볼 수 있다고 생각한다”고 강조했다.
6. 업계 통념을 변화시키라
반복은 협업의 과정이고 하트필드 팀은 복잡한 프로젝트는 내부에서나 클라이언트를 상대로 하는 모든 경우에서 상당량의 소통이 필요하다는 것을 알고 있다.
하트필드 엔지니어는 “우리는 이미 정신없는 공간이 낯설지 않고, 그 속에서 무엇보다 커뮤니케이션이 중요하다는 것을 알고 있다”라며 “우리는 클라이언트나 건축가가 이해할 수 있는 방식으로 우리가 지닌 생각을 명확히 전달할 수 있다. 즉, 건축가가 엔지니어에 대해 갖는 편견을 바꾸려고 노력한다. 우리는 컨셉을 이해하는 프론트엔드 구조 엔지니어로 전체적인 설계 내러티브를 염두하며 작업하고 있다”고 덧붙였다.
피니오 건축가는 구조 설계는 부차적인 것이 아니라는 점을 역설했다. 그는 “빌딩 형태가 모두 나오길 기다린 후에 엔지니어링을 할 수는 없다”라며, “우리는 초기 단계부터 함께 논의하고자 한다. 우리는 질문의 틀을 잡는 데 도움이 되고 싶고 또는 최소한 질문이 생길 때 구조가 어떻게 참여할 수 있는지 함께 논의하고 싶다”고 밝혔다.