ELYTRA: 자연이 우리의 미래를 어떻게 형성할 것인가

이번 여름 나는 6월 내내 유럽을 여행하며 보냈다. 그 경험은 그야말로 회오리바람 같은 모험이었고, 인간 조건의 거의 모든 측면에 대한 나의 관점을 바꿔 놓았습니다. 더블린에서 오슬로, 드레스덴, 파리까지 모든 도시에서 나는 각 도시가 제공하는 역사적 경이로움에 끊임없이 놀랐습니다. 그러나 내가 기대하지 않았던 것은 도시 생활의 미래를 엿볼 수 있다는 것이었습니다.

무더운 날, 빅토리아 앤 앨버트 박물관(V&A 박물관으로 널리 알려져 있음)을 방문하던 중 마지못해 야외 전시관에 들어갔습니다. 그곳에서 저는 V&A 내부의 역사적, 인류학적 전시물과 극명한 대조를 이루는 ELYTRA라는 제목의 전시물을 보고 놀랐습니다. ELYTRA는 효율적이고 지속 가능하며 공공 레크리에이션 공간과 건축의 미래를 형성할 수 있는 엔지니어링 혁신입니다.

ELYTRA란 무엇입니까?

ELYTRA라는 구조는 건축가 Achim Menges와 Moritz Dobelmann이 구조 엔지니어인 Jan Knippers 및 기후 엔지니어인 Thomas Auer와 협력하여 개발한 방문 로봇 전시회입니다. 학제간 전시회는 자연에서 영감을 받은 디자인이 기술, 엔지니어링 및 건축에 미치는 미래의 영향을 보여줍니다. (빅토리아 & 앨버트).

전시회는 자신이 만든 복잡한 직조 구조의 중앙 아래에 앉아 있는 비활성화된 로봇으로 구성되었습니다. 전시의 육각형 조각은 가벼우면서도 강하고 내구성이 뛰어납니다.

생체모방: 당신이 알아야 할 것

ELYTRA의 각 조각의 육각형 구조는 생체모방공학(생체모방공학)을 통해 개발되고 완성되었습니다. 생체모방은 생물학적으로 영감을 받은 디자인과 자연에서 파생된 적응으로 정의되는 분야입니다.

생체모방의 역사는 방대하다. 일찍이 서기 1000년에 고대 중국인은 거미줄에서 영감을 얻은 합성 직물을 개발하려고 시도했습니다. 레오나르도 다 빈치는 그의 유명한 비행 기계 청사진을 디자인할 때 새로부터 힌트를 얻었습니다.

오늘날 엔지니어들은 새로운 기술을 창조하기 위해 계속해서 자연을 찾고 있습니다. 도마뱀붙이의 끈적끈적한 발가락은 로봇이 계단과 벽을 오를 수 있는 능력에 영감을 줍니다. 상어 피부는 운동선수를 위한 공기 역학적 저항력이 낮은 수영복에 영감을 줍니다.

생체모방은 그야말로 학제간 흥미로운 과학 기술 분야 (부산). 그만큼 생체모방연구소 이 분야를 탐구하고 참여할 수 있는 방법을 제공합니다.

ELYTRA의 영감

ELYTRA는 딱정벌레의 딱딱한 등에서 영감을 받았습니다. 딱정벌레의 딱지날개는 곤충의 섬세한 날개와 취약한 몸을 보호합니다(삶의 백과 사전). 이러한 견고한 보호막은 엔지니어, 물리학자, 생물학자 모두를 당황하게 만들었습니다.

어떻게 이 딱정벌레가 장비를 손상시키지 않고 땅 주위를 질주할 수 있을 만큼 충분히 강하면서도 동시에 비행을 유지할 수 있을 만큼 가벼울 수 있었습니까? 그 답은 이 재료의 구조적 설계에 있었습니다. 딱지날개 표면의 단면을 보면 껍질이 외부 표면과 내부 표면을 연결하는 작은 섬유 다발로 구성되어 있고 열린 구멍이 전체 무게를 줄이는 것을 알 수 있습니다.

난징 항공 우주 대학의 생체 영감 구조 및 표면 공학 연구소의 Ce Guo 교수는 딱지날개의 자연 현상을 기반으로 한 구조 개발을 자세히 설명하는 논문을 발표했습니다. 딱지날개 샘플과 제안된 물질 구조 사이의 유사성은 놀랍습니다.

생체모방의 이점

Elytra는 "고강도 및 인성과 같은 우수한 기계적 특성". 실제로 이러한 손상 저항성은 ELYTRA와 같은 생체 모방 디자인을 환경과 경제 모두에 지속 가능하게 만드는 요소이기도 합니다.

예를 들어, 민간 항공기의 무게를 2파운드만 줄여도 연료 소비를 줄여 CO300 배출량을 줄일 수 있습니다. 동일한 파운드의 재료를 제거하면 해당 항공기의 비용이 300,000달러 감소합니다. 무게를 줄여주는 생체 재료를 우주 정거장에 적용할 때 XNUMX파운드는 XNUMX달러 이상을 절약하는 것으로 해석됩니다.

과학은 다음과 같은 혁신이 있을 때 엄청난 발전을 이룰 수 있습니다. Guo의 생체 재료 자금을 보다 효율적으로 분배하는 데 적용될 수 있습니다(Guo et.al). 실제로 생체모방의 특징은 지속가능성을 향한 노력입니다. 이 분야의 목표에는 "상향식 구축, 자체 조립, 최대화보다는 최적화, 자유 에너지 사용, 교차 수분, 다양성 포용, 적응 및 진화, 생명 친화적인 재료 및 프로세스 사용, 공생 관계를 구축하고 생물권을 강화합니다.”

자연이 어떻게 재료를 만들어왔는지에 관심을 기울이면 기술이 지구와 더욱 자연스럽게 공존할 수 있으며, "부자연스러운" 기술로 인해 우리 세계가 얼마나 피해를 입었는지에 대한 관심을 끌 수 있습니다.크로포드).

ELYTRA의 효율성과 지속 가능성 외에도 전시회는 진화할 수 있는 능력으로 인해 건축과 공공 레크리에이션 공간의 미래에 대한 엄청난 잠재력을 보여줍니다. 이 구조는 많은 센서가 얽혀 있는 "반응형 대피소"로 알려져 있습니다.

ELYTRA에는 주변 세계에 대한 데이터를 수집할 수 있는 두 가지 유형의 센서가 포함되어 있습니다. 첫 번째 유형은 열화상 카메라입니다. 이 센서는 그늘을 즐기는 사람들의 움직임과 활동을 익명으로 감지합니다.

두 번째 유형의 센서는 전시장 전체를 관통하는 광섬유입니다. 이 섬유는 구조물 주변 환경에 관한 정보를 수집하고 전시물 아래의 미기후를 모니터링합니다. 전시회의 데이터 맵을 살펴보세요 여기에서 지금 확인해 보세요..

이 구조의 믿을 수 없는 현실은 “캐노피는 수집된 데이터에 따라 V&A 엔지니어링 시즌 동안 캐노피가 성장하고 구성이 변경된다는 것입니다. 방문자가 파빌리온을 억제하는 방법은 궁극적으로 캐노피가 어떻게 자라는지와 새로운 구성 요소의 모양을 알려줍니다. (빅토리아 & 앨버트).”

빅토리아 앤 앨버트 박물관의 파빌리온 안에 서 있으면 작은 연못의 곡선을 따라 구조가 확장될 것이 분명했습니다. 공간을 사용하는 사람들이 그 건축물을 결정하도록 하는 단순한 논리는 놀랍도록 심오했습니다.