자유로운 형태(free form, 또는 프리폼)를 가진 건축이 우리에게 주는 의미는 매우 크다. 삭만한 도시에서 만나는 프리폼 건축(free form architecture)은 사막속 오아시스와 같다. 자유로운 형태를 가지는 곡면(surface)이 지친 삶을 이완시키기도 한다.

파라메트릭 디자인(parametric design)기법은 자유곡면(free form surface)의 설계에 유용하게 사용될 수 있다. 따라서 곡면을 설계하기 위해서 우선적으로 과학적 소양이 필요하다.

공학적 소양이 부족하면 엔지니어의 조언이나 협업이 필요하게 된다. 그러나  곡면에 대한 이해가 충분한 엔지니어에게 조언을 구해야 한다. 잘못된 조언과 협업은 구조와 디자인이 분리된 빈껍데기 곡면을 설계할 가능성이 매우 높아지기 때문이다. 그래서 구조디자인이라는 분야가 있다.

구조디자인이라는 용어는 건축물의 개념설계 단계에서 일어나는 구조적 행위를 주로 말한다. 우리나라 대부분의 구조설계사무소에서는 개념단계의 건축적 행위에서 배제되어 있거나 스스로 분리되어 있다. 이러한 현상은 구조설계사무소가 부재설계를 하는 행위에 집중하면서 발생하게 되었으며 그 반대이기도 하다. 따라서 구조설계라는 용어가 이상하게도(?) 부재설계를 지칭하는 지엽적 용어로 전락하는 비운을 맞게 된다.

아름다운 곡면을 설계하가 위해서 제일 중요한 부분은 먼저 하중에 효율적으로 저항하는 곡면의 형태를 이해해야 한다. 이러한 형태에 대한 이해와 접근은 지금까지 매우 수동적으로 이루어져 왔다. 다시말하면 건축설계가 이루어지면 구조엔지니어가 이에 대한 구조시스템을 제공하는 방식이다. 그런데 곡면설계에서는 이러한 보편적 절차(?)에 이상반응을 보이게 된다. 그 이유는 형태지향적인 곡면은 곡면자체가 구조의 역할을 하는 것이 일반적이고 이를 이해하지 못하면 적절한 형태를 설계하기 어렵기  때문이다.

이를 보완하고 새로운 절차를 제공하는 것이 역해석기법(inverse analysis)이다. 주어진 하중에 가장 효율적인 자유곡면의 형태를 역으로 찾아내는 것이다. 역해석은 기존의 해석을 역으로 하는 것인데 여전히 다양한 해석절차를 필요로 한다. 다만 해석을 통해서  구해지는 결과를 역해석의 입력데이터로 사용하게 되는 것이다.  한가지 예를 들면 그림에 도시된 주응력선이 역해석을 위한 입력데이터로 사용될 수 있다.

공학적 접근법이 모든 해결책은 아니다. 형태에 대한 탁월한 이해를 배우지 않고 타고난 이가 있다면 역해석을 할 필요가 있을까? 문제는 건축설계를 하나의 루틴으로 생각하는 사회적 환경에서 극히 드문 그 타고난 이도 그 재능을 발휘할 가능성이 크지 않기 때문이다.

결론적으로 이 분야의 전문가를 양성하는 교육과 협업에 대한 인식전환이 절실한 때이다.