이 인간

Dec 23, 2023

맥스 G. 레비

4월의 어느 화창한 날, 하버드 대학교 잔디밭에서 데이비드 멜란콘은 테이블을 들고 흰색 플라스틱 텐트에서 나왔습니다. 그리고 또 다른. 그런 다음 그는 14개의 의자를 생산하기 위해 몇 차례 여행을 했습니다. 그런 다음 자전거, 노란색 자전거 펌프가 이어집니다. 마지막으로 그는 커다란 주황색 Shop-Vac을 수행했습니다. 응용 수학 박사 과정을 밟고 있는 멜랑콘은 그 뒤에 있는 텐트의 임시 변통 문을 닫았습니다. 이것은 그의 팀이 "광대 자동차" 시연이라고 명명한 것입니다. 텐트 안에 엄청난 수의 물체가 들어갈 수 있다는 증거입니다. 텐트는 불과 몇 분 전만 해도 트윈 매트리스 크기의 평평한 플라스틱 더미였고 부풀려 있었습니다. 종이접기에서 영감을 받은 쉼터로.

과학자들은 종이접기에 대해 고민합니다. 평평한 종이를 접어 예술 작품으로 만드는 고대 관행은 거의 무에서 유를 만들어내고 싶은 근본적인 가려움증을 긁어줍니다. 오늘날 창의적인 건축업자들에게 종이접기는 종이 백조라기보다는 작은 공간에 유용한 구조물을 설치하는 것에 관한 것입니다. 그리고 Maslow의 피라미드가 욕구 계층을 순위화한 것에 따르면 피난처보다 더 유용한 것은 거의 없습니다. (엔지니어의 종이접기 창작품을 먹거나 마시면 안 됩니다.)

Melancon의 고문이자 Harvard의 응용 역학 교수인 Katia Bertoldi는 "구조물이 필요한 긴급 상황과 같은 여러 가지 상황이 있습니다."라고 말합니다. 예를 들어, 자연재해로 인해 이재민이 된 사람들에게는 즉각적인 대피소가 필요합니다. “창고를 지으면 거기에 있을 거예요. 하지만 옮겨야 할 경우에는 분해하거나 이 엄청난 양을 옮깁니다. 매우 비실용적입니다.”라고 그녀는 계속 말합니다. 작고 이동 가능한 볼륨에서 더 큰 유용한 볼륨으로 펼쳐지는 "배치 가능한" 종이 접기 구조로 해당 볼륨을 줄이면 문제가 해결됩니다.

긴급 대피소를 어떻게 쉽게 배치할 수 있나요? 숨겨진 3D 모양을 배치하기 위해 접힌 풍선을 부풀린다고 상상해 보세요. 이것은 우아한 트릭이지만 공기압을 빼면 풍선의 모양이 유지되지 않습니다. 독립형 종이접기는 쌍안정해야 합니다. 이 단어는 전자 및 컴퓨터 과학에서 두 가지 안정적인 상태를 가진 회로를 설명하기 위해 자주 사용되지만, 기계 설계에서는 기본적으로 구조가 평평할 때나 확장될 때 모두 견고해야 함을 의미합니다. 접힌 상태에서도 모양을 유지해야 하고, 공기 중에 밀봉되지 않고 펼쳐진 상태에서도 그대로 유지되어야 합니다. 풍선 종이접기와 쌍안정 종이접기가 존재하지만, 이 둘이 하나의 개념으로 결합된 적은 없다고 Bertoldi는 말합니다.

지난 3년 동안 Bertoldi 팀은 해당 개념을 실현하기 위해 기본 기하학, 물리학 및 구조 엔지니어링 장애물을 해체했습니다. 그리고 지난 수요일 네이처(Nature) 저널에서 그들은 쌍안정 풍선 종이접기의 전례 없는 컬렉션을 선보였습니다. 판지나 골판지 플라스틱 시트로 접힌 조각은 공기 펌프의 압력으로 제자리에 고정되며, 공기 펌프 없이도 자체적으로 고정됩니다. 일부 예는 장신구 크기이며 별빛이나 삼각형 포춘 쿠키처럼 보입니다. 다른 것들은 인간 크기의 아치처럼 훨씬 더 큽니다. 그 중 하나가 눈에 띕니다. 폭 8피트의 팔각형 바닥과 단일 재료로 펼쳐진 문이 있는 높이 8피트의 대피소입니다.

작은 프로토타입 쌍안정 종이접기 구조를 팽창시킵니다.

전문가들은 이론에서 구조까지의 이 단계가 자연 재해 현장에 사람들을 수용하는 데 유망한 아이디어라고 말합니다. Clemson University의 건축학 부교수이자 Design Topology Lab의 설립자인 Joseph Choma는 “이것은 매우 흥미로운 작업입니다.”라고 말합니다. Bertoldi의 프로젝트에는 참여하지 않았지만 접을 수 있는 구조 및 재료 전문가인 Choma는 세상에는 더욱 스마트한 재난 구호 건축물, 특히 “평평하게 포장하고 배치한 다음 다시 평편하게 포장할 수 있는 건축물”이 필요하다고 말합니다.

그는 계속해서 이렇게 말합니다. “이러한 것들은 만들어졌지만 뒤에 남겨지거나 파괴되는 경우가 많습니다.”

“종이접기의 역학, 즉 기하학적 구조와 실제로 대규모 구조에 이르는 과정을 연결하는 훌륭한 가교 역할을 합니다. 이는 매우 드문 일입니다.”라고 이번 연구에 참여하지 않은 Illinois-Urbana Champaign 대학의 토목 공학 조교수인 Ann Sychterz는 말합니다. Sychterz는 배치 가능한 대피소 설계를 전문으로 합니다. "실제로 이 작업을 실제 생활로 구현하려면 다음과 같은 단계가 필요합니다."라고 그녀는 말합니다.