Quad in structure

A는 아주 오래전에 공학분야에서 막(membrane)이라는 재료를 알게 된다. 그리고 한참 뒤에 막을 구조로 생각하게 된다. 벌써 20년이 넘었다.

쉘 구조에 매달리던 때가 있었다. 이때 쉘의 중요한 역학적 특성 중의 하나가 막응력(membrane stress resultant)라는 것을 알게 된다. 하지만 당시에는 두꺼운 쉘을 다루고 있던 때라 횡전단력(transverse shear force)에 대한 고민이 매우 깊었다. 모든 자원을 횡전단을 효율적으로 다루는데 집중했었다. 기억을 되돌리면 횡전단과 관련된 에너지항(energy term)에 거의 매몰되다시피 했다. 벌써 30년전의 일이다.

한참 뒤에 막응력을 진지하게 대할 수 있는 기회가 다시 찾아오게 된다. 노트를 다시 꺼내고 예전에 진행한 쉘요소에 대한 내용을 복기(reiterate)하면서 전체 에너지 항을 나누어서 구조물을 다루는 것이 효율적이라는 사실을 깨닫게 된다. 그리고 구조물의 최적화에 이 방식을 이용하게 된다.

예전에 뇌과학을 하는 한 과학자가 이런 말을 하였다. 뇌에서 일어나는 생각이 신체의 특정한 부분을 움직이는 것처럼 신체의 특정한 부분을 움직여서 뇌의 특정 부분을 활성화 할 수도 있다.

하중을 가하면 구조물에서 발생되는 에너지를 통해서 특정하중에 대한 구조물의 상태를 한눈에 파악할 수 있다. 매우 중요한 자원이다. 구조물의 상태를 변경하면서 구조물에서 발생하는 에너지의 변화를 관찰하는 것도 중요하지만 우리가 원하는 에너지를 조절하여 구조물을 만드는 것이 더 효율적일 수 있다. 에너지를 조절하여 만든 구조물은 우리 눈에 보이는 에너지와 같다.

막구조가 하나의 에너지에만 반응하는 것이라면, 애초에 막응력에 의한 에너지 하나에만 반응하는 구조를 만들어 내는 것이 효율적일 수 있다. 따라서 형상최적화가 중요하다.