자연과 수학, 그리고 예술의 융합

기획·칼럼

자연과 수학, 그리고 예술의 융합
[전승일의 과학융합예술] 전승일의 과학융합예술

2019.06.11 11:33 전승일 오토마타 공작소 대표감독

자연과 수학의 아름다운 곡선, Wave

파동(波動, Wave)의 사전적 정의는 ‘물결의 움직임’ 혹은 ‘사물이나 감정, 사회적 현상의 물결 운동’으로, 물리학에서는 ‘어떤 한 곳의 에너지가 흔들림을 통해 다른 곳으로 전달되어 나가는 것’을 말하며, ‘공간이나 물질의 한 부분에서 생긴 주기적인 진동이 시간의 흐름에 따라 주위로 멀리 퍼져나가는 현상’을 의미한다.

이러한 파동 운동은 우리 주위의 자연 현상에서 항상 일어나고 있는 대표적인 운동이다. 물체의 진동이나 공기의 흔들림에 의해 생긴 음파가 귀에 소리로 들리는 현상도 파동의 한 종류이며, 물에 어떤 물질이 떨어졌을 때 물의 표면에 물결이 퍼져나가는 현상 또한 파동 운동의 하나이다.

키네티카 연작 No.5 ⓒ전승일

또한 수학에서 삼각함수(三角函數, trigonometric function)를 응용한 사인(sine)과 코사인(cosine)의 그래프는 파동 운동을 시각적으로 정확하게 보여준다. 기계장치로 움직이는 조형물, 즉 오토마타로 표현한 필자의 <키네티카 연작 No.5>(2013)는 이러한 수학적 곡선 운동의 아름다움을 예술적으로 재해석하여 표현한 작품이다.

<키네티카 연작 No.5>는 ‘Wave’ 운동의 한 주기(週期, cycle)를 8개의 멀티 캠(Cam) 메커니즘으로 구성하였고, 각각의 캠 각도는 한 개마다 45도씩 증가하여 연결되어 있으며, 8개의 캠 상판(follower) 각각의 상하 운동은 파동의 한 주기로 변화되어 운동한다. 그리고 이 캠 상판의 파동 운동은 다시 상부의 나무 조형물의 운동으로 이어진다.

이를 좀 더 정확히 표현하자면, 8개의 캠은 회전 운동만 하고, 8개의 캠 상판과 나무 조형물은 제자리에서 서로 다른 위치와 높이의 상하 운동을 하여, 파동 운동을 반복적으로 보여주는 것이다. 관련영상

움직이는 예술로 표현된 파동 운동

‘Wave’는 오토마타와 키네틱 아트 분야에서 널리 다루어지고 있는 주제이다. 그 이유는 아마도 ‘Wave’ 운동이 물방울에 의해 물결이 번져나가는 수면의 모양이나, 줄기에 매달려 바람에 흔들리는 나뭇가지와 잎새의 운동감이 갖는 규칙성과 불규칙성의 조화, 그리고 이러한 운동이 반복하여 일어날 때 느껴지는 자연 내면의 고유한 아름다움 때문일 것이다.

키네티카 연작 No.1 ⓒ전승일

<키네티카 연작 No.1>(2013)은 <키네티카 연작 No.5>과 동일하게 ‘Wave’ 운동의 한 주기가 8개의 점으로 구성되었는데, 회전운동 축을 강선 철사로 제작한 멀티 크랭크(Crank) 메커니즘에 기반한 작품이다.

<키네티카 연작 No.1>은 회전축에서 형성된 ‘Wave’ 운동이 각각의 철사 크랭크 끝에 나무 조형물과 링키지(Linkage) 되어 있으며, 이로 인하여 나무 조각들이 공중에서 파동 운동을 형성하는 구조이다. 8개의 점은 파동 운동을 반복적으로 보여주는 최소 단위의 기계장치 숫자라고 할 수 있다. 관련영상