Humans live interrelated with nature. Before human civilization started, nature was unknown to men and they sought to co-exist with nature that surrounded them. Culture and arts developed to express their existence. However, as industrialization accelerated and human civilization advanced, humans began to conquer nature. For conveniences in life, artificial structures were installed to replace nature. In urbanized circumstances, culture and arts became diverse. In modern society, human beings became increasingly aware of the preciousness of nature and tried to introduce nature into their life rather than destroying and damaging it. When humans faced serious problems in the course of developing science and technology, they turned their attention to nature to find mysterious phenomena and natural principles that can be applied to their real life. In this process, new technologies and theories have been explored and practically utilized. When scientists and engineers confront unsolved phenomena in nature, they observe and analyze them, eventually finding regularity, uniformity and repeatability. They describe them with mathematical symbols and formulas and then reconstructed them in life both in visible and invisible realms. As a result, natural forms and patterns have often been utilized in architecture, arts and in the field of design. We have found structural perfection in complete streamline of fish, hexagon crystal of honeycomb, compound eyes of insects, etc. and applied these geometric forms in the area of design. Thus, creative human beings kept creating new images through imitation and transformation of nature with their subjective ideas. They became able to showcase not vague beauty but authentic design with proven logic and efficiency. Among those formulas with geometric nature are Fractal, Voronoi polygons, and the Fibonacci sequence. These are widely utilized in architecture, arts and design. In addition, the formative value of minerals were examined through research on the chemical composition of natural materials. This study also seeks to help designers develop unique and creative ideas by applying mineral forms to designs. Chapter 1 describes the background and purpose of this study. Chapter 2 introduces fields of geometric nature among theories discovered from natural phenomena. They are Fractal theory, Voronoi polygons, the golden ratio derived from the Fibonacci sequence and the chemical bond of the molecule. Chapter 3 collects examples of utilizing the formative principle of nature in designing. Chapter 4 intensively studies crystallography focused on the shape and structure of crystal. Chapter 5 analyzes the structure and shape of minerals by extracting formative elements and applies some in designing. Chapter 6 combines the results of the above studies and defines future research tasks and their limitations.
인간은 자연과 상호 연관되어 살아간다. 인간이 문명을 꽃피우기 전, 자연은 아득히 멀고도 끝을 알 수 없는 미지의 세계였고, 인간은 그런 자연에 둘러싸여 공존을 통해 삶을 꾸려나갔다. 그 가운데 문화와 예술은 있는 그대로를 반영하여 표현하는 경향이 있었다. 그러나 산업화가 가속화되고 문명이 발달하면서 인간은 자연을 정복하기 시작하였다. 개발을 통하여 자연물보다는 인공구조물을 설치하여 편리함을 도모하였고, 도시화된 현실에서 문화와 예술은 더욱 다양해졌다. 현대 사회에 이르러 인간은 점점 자연의 귀중함을 깨닫게 되었고, 자연을 인간의 윤택한 삶을 위해 파괴, 훼손하기 보다는 실생활에 도입함으로써 공존을 추구하게 되었다. 과학과 기술의 발전에 있어서 어떠한 풀리지 않는 문제점이나 의문이 생겼을 때, 인간의 어떠한 의지나 요구에 관계없이 자연적으로 형성된 자연에 눈길을 돌림으로써 그 안에서 신비한 현상이나 원리를 발견하여 현실에 적용해 문제를 해결하였다. 그 과정에서 새로운 첨단기술이나 이론이 생성되어 실생활에 효율적인 적용이 가능해졌다. 이와 같이 과학자와 기술자들은 풀리지 않은 현상을 발견하고 이에 관심을 갖으며 자연을 관찰해 보면서 분석을 하게 되고, 그 결과 어떤 규칙성이나 통일성, 반복성들을 찾아낸다. 이를 수학적인 기호나 공식으로 나타내기에 더 나아가 삶에 적용시킴으로서 물리적으로 재구현하기에 이르게 되었다. 이것은 비가시적 영역 뿐만이 아니라 가시적 영역으로 까지 확장되어 자연의 형태나 패턴을 건축물이나 예술, 디자인 분야에 활용시키기도 하였다. 우리는 자연 속에서 물고기의 유선형이나 벌집의 육각 결정, 곤충의 겹눈 등에서 구조적으로 완벽함을 발견하고 이것을 물리적인 기하학적 모형으로 디자인에 적용시킨다. 이렇듯 자연의 모방과 변형을 통해 창조적 인간이 주관적 관점으로 재조명하여 새로운 이미지로 창출해 낸다. 막연한 아름다움이 아닌 자연의 구조와 형상을 통한 논리성과 효율성이 입증된 확실한 디자인을 선보일 수 있게 되는 것이다. 이러한 자연을 통해 발생된 이론 중에 기하학적인 성격을 갖은 것으로는 프랙탈, 보로노이 다각형, 황금비의 근간인 피보나치 수열을 들 수 있다. 이것은 건축, 예술, 디자인 분야에 이미 많이 적용되어 활용되고 있는 추세이다. 이와 더불어 자연 물질의 화학결합에 의해서 형성되어지는 광물학 분야를 연구해 봄으로써 광물의 조형적인 가치를 논의해 보았다. 또 이를 통해 얻어지는 광물의 형상을 조형적으로 디자인에 적용시켜 봄으로써 디자이너가 디자인을 할 때 독창적이고 창조적인 발상을 하는데 도움을 주고자 한다. 제 1장에서는 연구의 배경과 목적을 서술하고, 제 2장에서는 자연 현상에서 발견되어진 이론 중에 기하학적인 성격을 가지고 있는 분야를 선정하였다. 프랙탈 이론과 보로노이 다각형, 황금비가 파생되어져 나온 피보나치 수열, 분자의 화학 결합으로 이루어진 광물 이렇게 4가지 분야인데 각 이론의 정의와 특징, 자연에서 보여지는 형상을 조사하여 본다. 제 3장에서는 자연의 조형적 원리를 디자인에 활용한 사례들을 정리하여 보고, 이를 분석해 봄으로써 광물의 결정모형이 조형적으로 디자인에 활용할 만한 요소적 가치가 있음을 보여준다. 제 4장에서는 광물학 중에서 결정의 구조와 형상에 관련 있는 결정학을 집중적으로 연구하였다. 광물의 결정학적 분류는 7정계와 결정화학적인 두 가지로 분류한다. 제 5장은 4장에서 알아본 광물의 구조와 형상을 조형요소를 추출하여 분석하고, 이 중 단순한 형상을 가진 것부터 복잡한 형상을 가진 것까지 무수히 많은 것 중에 몇 가지를 선정하여 디자인에 적용시켜 본다. 제 6장에서는 본 연구에서 진행된 결과와 연구를 종합하고, 향 후 연구과제 및 한계점을 밝힌다.