TEDxUSC
Doris Kim Sung: Metal that breathes
도리스 킴 성(Doris Kim Sung): 숨쉬는 금속
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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.
Doris Kim Sung - Architect
Doris Kim Sung is a biology student turned architect interested in thermo-bimetals, smart materials that respond dynamically to temperature change. Full bio
Doris Kim Sung is a biology student turned architect interested in thermo-bimetals, smart materials that respond dynamically to temperature change. Full bio
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I was one of those kids that, every time I got in the car,
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어릴 때, 저는 차에 타기만 하면
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I basically had to roll down the window.
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창문을 열어야 하는 아이였어요.
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It was usually too hot, too stuffy or just too smelly,
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차 안은 항상 너무 덥고, 비좁고 냄새도 많이 나죠.
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and my father would not let us use the air conditioner.
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제 부친은 에어컨을 쓰지 못하게 하셨어요.
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He said that it would overheat the engine.
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그러면 차가 과열된다는 거였어요.
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And you might remember, some of you,
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어떤 분들은 기억하시겠지만, 그 당시
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how the cars were back then, and it was
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자동차들이 얼마나 자주 과열되곤 했던지요.
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a common problem of overheating.
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일상적으로 일어났던 문제였어요.
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But it was also the signal that capped the use,
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어쨌든, 그건 에너지를 이용하는 장치를 과도하게
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or overuse, of energy-consuming devices.
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사용하지 말라는 신호이기도 했죠.
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Things have changed now. We have cars that we take across country.
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지금은 많이 바뀌었지요. 자동차는 이제 대륙을 가로질러 달립니다.
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We blast the air conditioning the entire way,
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그 전 여정동안 에어컨을 켜대면서도
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and we never experience overheating.
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과열이 일어나지 않습니다.
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So there's no more signal for us to tell us to stop.
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그러니까, 이제는 더 이상 사용을 중지하라는 신호가 없어진거죠.
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Great, right? Well, we have similar problems in buildings.
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대단하죠? 우리는 건물에서도 비슷한 문제에 봉착했습니다.
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In the past, before air conditioning, we had thick walls.
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에어컨을 사용하기 이전 시대에는 벽이 두꺼웠어요.
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The thick walls are great for insulation. It keeps the interior
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두꺼운 벽은 아주 좋은 절연 작용을 합니다.
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very cool during the summertime, and warm during the wintertime,
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여름에는 내부를 시원하게, 그리고 겨울에는 따뜻하게 유지해 주죠.
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and the small windows were also very good because
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마찬가지로 창문을 작게하는 것도 좋습니다. 왜냐하면
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it limited the amount of temperature transfer
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그렇게 만들면 내부와 외부의 온도의
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between the interior and exterior.
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전달을 제한하게 되니까요.
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Then in about the 1930s, with the advent of plate glass,
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1930년대쯤, 유리판과 압연강이 등장하고
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rolled steel and mass production, we were able
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대량 생산이 되면서 우리는
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to make floor-to-ceiling windows and unobstructed views,
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바닥에서 천장까지 닿는 창을 만들 수 있게 되고, 따라서 좋은 전망을 가진 건물을 짓게되었죠.
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and with that came the irreversible reliance on
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그 결과 우리는 태양빛에 달궈진 열을 식히기 위해서 기계적인 에어컨을
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mechanical air conditioning to cool our solar-heated spaces.
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가동하게 되었습니다. 에어컨에 돌이킬 수 없을 정도로 의존하게 되었다는 겁니다.
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Over time, the buildings got taller and bigger,
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시간이 흐르며, 건물들이 더 커지고 거대해짐에 따라
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our engineering even better, so that the mechanical systems
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우리의 공학적 기술은 더 좋아졌고, 그 결과 기계적인
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were massive. They require a huge amount of energy.
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냉각 장치도 엄청 커지게 됩니다. 에너지에 엄청난 비용이 필요하게 된 겁니다.
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They give off a lot of heat into the atmosphere,
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에너컨은 엄청난 양의 열을 대기중으로 내뿜게 되었어요.
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and for some of you may understand the heat island effect
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여러분들 중 일부는 도시의 열섬 현상을 이해하고 계실겁니다.
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in cities, where the urban areas are much more warm
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이런 도시의 주변에서는 바로 근접해 있는 외곽에 비해
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than the adjacent rural areas,
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훨씬 더 덥겠지요.
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but we also have problems that, when we lose power,
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거기다가 우리는 문제점을 떠 앉게 되었어요,
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we can't open a window here, and so
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전기가 나가면 우리는 창문조차 열 수 없습니다.
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the buildings are uninhabitable and have to be made vacant
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에어컨을 다시 켤 수 있을 때까지는 건물안은
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until that air conditioning system can start up again.
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사람이 견디기 어려워서 건물을 비워야만 할 정도가 됩니다.,
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Even worse, with our intention of trying to make buildings
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더 나쁜 것은, 우리에겐 건물의 에너지 출입을 0 으로 만들려는 의지가 있는데,
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move towards a net-zero energy state, we can't do it
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기계적 에어컨 시스템을 더욱 더 효율적으로 만드는 것 만으로는
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just by making mechanical systems more and more efficient.
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그렇게 할 수 없습니다.
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We need to look for something else, and we've gotten ourselves a little bit into a rut.
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뭔가 다른 방법을 찾아야만 합니다. 우리에겐 굴레가 씌워진 겁니다.
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So what do we do here? How do we pull ourselves and dig us
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그러면 이 시점에서 무엇을 할 수 있을까요? 우리가 파놓은
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out of this hole that we've dug?
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이 함정으로부터 어떻게 우리 자신을 구해낼 수 있을까요?
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If we look at biology, and many of you probably don't know,
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여러분들 대부분은 모르시겠지만 생물학을 보면,
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I was a biology major before I went into architecture,
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건축학을 시작하기 전에 저는 생물학을 전공했는데,
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the human skin is the organ that naturally regulates
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사람의 피부는 신체 내부의 온도를 자연적으로 조절하는
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the temperature in the body, and it's a fantastic thing.
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기관입니다. 정말 놀라운 것이죠.
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That's the first line of defense for the body.
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피부는 우리 신체의 첫번째 발어선이에요.
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It has pores, it has sweat glands, it has all these things
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피부에는 땀샘과 땀구멍이 있고 이런 것들은
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that work together very dynamically and very efficiently,
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대단히 역동적이고 엄청나게 효율적으로 함께 작동합니다.
03:01
and so what I propose is that our building skins
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그래서 제가 제안하는 바는 우리의 건물 외벽을
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should be more similar to human skin,
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사람의 피부와 유사하게 만들어야 한다는 겁니다.
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and by doing so can be much more dynamic, responsive
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그렇게 하면, 어디에 있는가에 따라
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and differentiated, depending on where it is.
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훨씬 더 역동적으로 반응하게 되고 차별화되는 게 가능합니다.
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And this gets me back to my research.
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이제 저의 연구로 되돌아가 볼까요.
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What I proposed first doing is looking at a different material palette to do that.
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제가 첫번째로 하자고 제안한 것은 그런걸 할 수 있는 다양한 물질을 찾아내자는 것입니다.
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I presently, or currently, work with smart materials,
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현재 저는 스마트 물질에 대해 연구하고 있어요.
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and a smart thermo-bimetal.
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189346
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그리고 스마트 열-바이메탈도 연구합니다.
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First of all, I guess we call it smart because it requires
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우선, 우리가 그걸 스마트하다고 말하는 것은
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no controls and it requires no energy,
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193977
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어떤 제어 과정이나 에너지가 필요한게 아니기 때문이죠.
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and that's a very big deal for architecture.
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196707
2663
그건 건축학에서 대단한 겁니다.
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What it is, it's a lamination of two different metals together.
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199370
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그게 뭘까요. 두 개의 다른 금속을 함께 접합시켜 놓은 것이에요.
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You can see that here by the different reflection on this side.
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202184
3874
여기 이쪽을 보면 서로 다르게 반사하는 것을 보실 수 있습니다.
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And because it has two different coefficients of expansion,
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206058
3475
두 재질은 서로 다른 팽창 계수를 가지고 있어요.
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when heated, one side will expand faster than the other
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209533
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열이 가해지면 한쪽 면이 다른 쪽 면에 비해 빠르게 팽창합니다.
03:48
and result in a curling action.
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212830
3537
그래서 이렇게 휘어지죠.
03:52
So in early prototypes I built these surfaces to try to see
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216367
3706
제 초기 실험의 근간은 이런 표면이 열을 가하면
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how the curl would react to temperature and possibly allow
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220073
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어떻게 반응하고 또 어떻게 그 안에서 공기가 흐르는지
04:00
air to ventilate through the system,
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3105
알아내려는 것이었습니다.
04:03
and in other prototypes did surfaces where the multiplicity
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227371
3229
다른 측면에서는, 이런 물질을 함께 붙여 놓은 표면이
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of having these strips together can try to make
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230600
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역시 열이 가해질 때
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bigger movement happen when also heated,
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233081
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어떻게 하면 공기를 더 많이 흐르게 하는지에 대한 것이었어요.
04:13
and currently have this installation at the Materials & Applications gallery
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237155
4064
현재는 "물질과 응용"이라는 전시장에 설치되어 있어요.
04:17
in Silver Lake, close by, and it's there until August, if you want to see it.
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241219
3486
혹시 관심이 있으시다면, 이 근방의 실버레이크 란 곳에 8월까지 전시됩니다.
04:20
It's called "Bloom," and the surface is made completely
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244705
2898
"만개(滿開)"라고 이름을 지었습니다. 이 표면은 완전히
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out of thermo-bimetal, and its intention is to make this canopy
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247603
4040
열-바이메탈로만 만들어졌고, 의도했던 바로는 이 덮개가
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that does two things. One, it's a sun-shading device, so that
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251643
3817
두가지 기능을 하는 겁니다. 그 하나는 차양 기능이어서
04:31
when the sun hits the surface, it constricts the amount of sun passing through,
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255460
4010
표면에 햇빛이 비치면, 투과되는 태양빛의 양을 제한하는 것이죠.
04:35
and in other areas, it's a ventilating system,
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259470
3369
다른 측면으로는, 환기 기능을 해서
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so that hot, trapped air underneath can actually
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262839
2153
뜨거워져 막혀있는 바로 아래 쪽 공기가
04:40
move through and out when necessary.
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264992
3878
필요에 따라 통과할 수 있도록 하는 겁니다.
04:44
You can see here in this time-lapse video that the sun,
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268870
4131
여기 시간을 단축해 만든 영상에서는
04:48
as it moves across the surface, as well as the shade,
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273001
2746
태양이 표면을 가로질러 움직임에 따라, 그림자도 따라 움직이고
04:51
each of the tiles moves individually.
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275747
2476
각각의 조각은 서로 다르게 움직입니다.
04:54
Keep in mind, with the digital technology that we have today,
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278223
2512
오늘날 우리가 가진 디지탈 기술을 이용하여
04:56
this thing was made out of about 14,000 pieces
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280735
3013
이건 14,000 조각으로 만들었고 그 가운데 어떤 두 조각도
04:59
and there's no two pieces alike at all. Every single one is different.
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283748
4729
서로 동일하지 않다는 걸 기억하시기 바랍니다. 각각의 조각은 모두 다른 겁니다.
05:04
And the great thing with that is the fact that we can calibrate
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288477
2512
여기서 또 대단한 점은 우리가 이 조각들 하나 하나를 자기의 위치와 각도에 맞게,
05:06
each one to be very, very specific to its location,
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290989
3999
게다가 각각의 조각들이 어떻게 구부러져야 하는지까지
05:10
to the angle of the sun, and also how the thing actually curls.
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294988
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정확하게 맞도록 측정하여 만든다는 것입니다.
05:15
So this kind of proof of concept project
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2806
이런 정도로 완벽하게 정밀한 개념적 프로젝트가
05:18
has a lot of implications
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302740
1964
가지는 의미는 매우 커서
05:20
to actual future application in architecture,
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304704
3700
미래의 건축에 실제로 응용할 수 있습니다.
05:24
and in this case, here you see a house,
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308404
2505
이런 경우는, 여기 이 집에서 볼 수 있는데요,
05:26
that's for a developer in China,
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310909
2433
중국의 개발자의 집이에요.
05:29
and it's actually a four-story glass box.
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313342
2744
사실 4층짜리 유리 상자라고 할 수 있어요.
05:31
It's still with that glass box because we still want that visual access,
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316086
3837
이 건물은 유리 박스로 만들었는데 시각적으로 들여다 볼 수 있도록 한겁니다.
05:35
but now it's sheathed with this thermo-bimetal layer,
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319923
3882
그런데 이 건물은 아까 그 열-바이메탈의 겹겹이 둘어싸 만든거죠.
05:39
it's a screen that goes around it, and that layer can actually
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323805
2465
건물 주변을 휘감는 장막이 되기도 하고, 바이메탈 벽은
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open and close as that sun moves around on that surface.
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326270
4028
그 표면으로 태양이 움직임에 따라 열리기도 하고 닫히기도 합니다.
05:46
In addition to that, it can also screen areas for privacy,
100
330298
4562
게다가, 사생활 보호를 위해 장막이 일부를 가려주기도 하죠.
05:50
so that it can differentiate from some of the public areas
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334860
2296
그래서 하루의 다른 시간대에 따라
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in the space during different times of day.
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337156
2592
밖으로 노출된 부분을 다르게 할 수 있어요.
05:55
And what it basically implies is that, in houses now,
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339748
3263
이 집이 함축하는 것은 가리개나 셔터,
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we don't need drapes or shutters or blinds anymore
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343011
3417
브라인드 같은 것은 이제 더 이상 필요로 하지 않다는 것입니다.
06:02
because we can sheath the building with these things,
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346428
2167
왜냐하면 이런 것으로 건물 전체를 뒤덮을 수 있으니까요.
06:04
as well as control the amount of air conditioning you need inside that building.
106
348595
5567
물론, 동시에 건물안에서 필요로 되는 냉방의 양도 조절합니다.
06:10
I'm also looking at trying to develop some building components for the market,
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354162
3389
저는 또한 시장성이 있는 건물 부품을 개발하는 것에 관심이 있는데요
06:13
and so here you see a pretty typical
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357551
2489
여기 아주 전형적으로 흐릿하게 만든 이중창을 보고 계십니다.
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double-glazed window panel, and in that panel,
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360040
4731
저 이중창에는
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between those two pieces of glass, that double-glazing,
110
364771
2927
두 개의 유리판 사이에 이중반사체가 들어 있어요.
06:23
I'm trying to work on making
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367698
2177
저는 열-바이메탈 시스템을
06:25
a thermo-bimetal pattern system
112
369875
2069
만드는 작업을 하고 있는데
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so that when the sun hits that outside layer
113
371944
2672
햇빛이 바깥쪽 메탈 층을 비춰서
06:30
and heats that interior cavity, that thermo-bimetal
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374616
4644
내부쪽 구멍안의 공기를 덥히면, 저 열-바이메탈이
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will begin to curl, and what actually will happen then
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379260
2776
구부러지기 시작해서
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is it'll start to block out the sun
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382036
2303
건물의 일 부분에서
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in certain areas of the building,
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384339
1874
또는 필요에 따라서는 전 건물에
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and totally, if necessary.
118
386213
1941
햇빛을 가리도록 하는 겁니다.
06:44
And so you can imagine, even in this application, that
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388154
2508
이런 응용의 예에서 보실 수 있듯이
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in a high-rise building where the panel systems go
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390662
2677
이런 패널 시스템이 각 층으로,
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from floor to floor up to 30, 40 floors, the entire surface
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393339
4767
30, 40 층까지 이어지면, 전체 표면은
06:54
could be differentiated at different times of day
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398106
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태양이 그 표면을 따라 어떻게 움직이면서 표면을 비추는지에 따라
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depending on how that sun moves across and hits that surface.
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400296
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하루 중에도 다른 시간대에 서로 다르게 작동하게 되는 겁니다.
07:01
And these are some later studies that I'm working on
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405755
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이건 제가 지금 수행하고 있는 후속 연구인데,
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right now that are on the boards, where you can see,
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408574
2264
저기 화면에 보실 수 있어요.
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in the bottom right-hand corner, with the red, it's actually
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우측 하단에 붉은색 물건은
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smaller pieces of thermometal, and it's actually going to,
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열처리금속의 작은 조각인데요. 저건 실제로,
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we're trying to make it move like cilia or eyelashes.
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눈썹이나 속눈썹처럼 움직이도록 만들어 보려는 것입니다.
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This last project is also of components.
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마지막 프로젝트도 역시 부품에 관련이 있어요.
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The influence -- and if you have noticed, one of my
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영향은 -- 이미 눈치 채셨겠지만 제게 영향을 주었던
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spheres of influence is biology -- is from a grasshopper.
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분야는 생물학이죠 -- 영향은 메뚜기에서 받은 것이에요.
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And grasshoppers have a different kind of breathing system.
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메뚜기는 우리와는 다른 호흡 체계를 가지고 살죠.
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They breathe through holes in their sides called spiracles,
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메뚜기는 옆구리에 있는 숨문이라는 구멍을 통해 호흡합니다.
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and they bring the air through and it moves through their system to cool them down,
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그 구멍을 통해 공기를 들이마시고 그 구멍을 통해 자신의 체온을 낮추기도 하죠.
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and so in this project, I'm trying to look at how we can
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이 프로젝트에서 저는 그런 것을 건축에서 어떻게 구현할지,
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consider that in architecture too, how we can bring
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그러니까, 어떻게 건물의 외벽으로 공기를 통하게 할지를
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air through holes in the sides of a building.
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관심있게 바라보고 있어요.
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And so you see here some early studies of blocks,
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여기 보시는 것은 벽돌에 대한 초기 연구 자료인데요,
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where those holes are actually coming through,
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저 구멍들을 통해 공기가 지나갑니다.
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and this is before the thermo-bimetal is applied,
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이건 사실 열-바이메탈이 응용되기 이전이었고
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and this is after the bimetal is applied. Sorry, it's a little
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이건 바이메탈이 적용된 후의 것이에요. 죄송합니다.
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hard to see, but on the surfaces, you can see these red arrows.
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알아보기 좀 어렵긴 하지만 표면에 이런 빨간 화살이 보이시죠.
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On the left, it's when it's cold and the thermo-bimetal
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왼쪽에 처럼 공기가 차가울 때는, 열-바이메탈이 평평해져서
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is flat so it will constrict air from passing through the blocks,
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벽돌을 통과하는 공기의 양을 줄여주겠죠.
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and on the right, the thermo-bimetal curls
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오른쪽에는 열-바이메탈이 구부러져
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and allows that air to pass through, so those are two different
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공기가 투과되도록 하는 겁니다. 이 두 가지는
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components that I'm working on, and again,
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제가 지금 작업하고 있는 서로 다른 부품이고요.
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it's a completely different thing, because you can imagine
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이들은 서로 완전히 다른 영역이에요.
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that air could potentially be coming through the walls
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창문을 여는 대신 공기가 벽을 통과할 수 있다고
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instead of opening windows.
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생각해 보세요.
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So I want to leave you with one last impression about
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이제 이런 유형의 프로젝트에 대해서
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the project, or this kind of work and using smart materials.
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스마트 재질을 이용하여 마지막으로 요점을 정리해 보죠.
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When you're tired of opening and closing those blinds
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매일 매일 브라인드를 여닫는게 귀찮아지거나,
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day after day, when you're on vacation
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휴가로 집을 비우거나
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and there's no one there on the weekends to be turning off and on the controls,
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주말에 집에 사람이 없어서 냉방을 조정할 수가 없을 때,
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or when there's a power outage, and you have
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혹은 전기가 나가서 전혀 전기를 쓸 수 없을 때,
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no electricity to rely on, these thermo-bimetals
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이런 열-바이메탈은 아무 문제없이
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will still be working tirelessly, efficiently
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효과적으로 쉼없이
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and endlessly. Thank you. (Applause)
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작동할 것입니다. (박수)
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(Applause)
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(박수)
ABOUT THE SPEAKER
Doris Kim Sung - ArchitectDoris Kim Sung is a biology student turned architect interested in thermo-bimetals, smart materials that respond dynamically to temperature change.
Why you should listen
Architect Doris Kim Sung asks: Why can't building materials be more adaptable? Why can't they function more like clothing, or even human skin? Having studied biology at Princeton University intending to go to medical school, Sung applies principles of biology to her work as an assistant professor of architecture at the University of Southern California. She explores architecture as an extension of the body, challenging the notion that buildings ought to be static and climate-controlled. Rather, they should be able to adapt to their environment through self-ventilation. In November 2011, Sung exhibited her art installation "Bloom" in Silver Lake, Los Angeles. The installation is 20 feet tall and made with 14,000 completely unique pieces of thermo-bimetal, a smart material made of two different metals laminated together. This metal is dynamic and responsive, curling as air temperatures rise, resulting in a beautiful sculpture that breathes.
Doris Kim Sung | Speaker | TED.com