3 시간만에 만드는 다목적 스타돔 제작 방법

흙부대생활기술네트워크 펫독피쉬 김성원 (coffeetalk@naver.com)

3 시간 만에 만드는 다용도 스타 돔 (Star Dome)

호박이나 오이 덩쿨을 올릴 지주대가 필요한가 ? 겨울철 폭우에도 끄떡없는 비닐하우스를 지을 계획인가 ? 행사장의 천막은 ? 캠핑 텐트는 ? 나만의 독특한 돔 주택을 짓고 싶다면 스타 돔 (Star Dome) 을 기억해두자 . 일본 기타큐슈 (Kitakyushu) 대학의 다이스케 타케카와 (Daisuke Takekawa) 교수가 개발한 스타돔은 대나무나 PVC 파이프 , 강관으로 3 시간 만에 지을 수 있다 .

* 이 자료의 내용은 simplydifferently.org 을 요약 정리하였고 대부분 이미지의 출처는 같다 .

활대 준비

스타 돔은 모두 같은 길이인 15 개의 휠 수 있는 활대를 사용한다 . 원형의 바닥 테두리는 같은 길이의 활대 2 개를 연결하여 만들 수도 있고 , 밧줄로 대체할 수도 있다 . 바닥 테두리에는 10개의 연결점을 가지고 있다 . 연결점마다 각각 3 개의 활대를 모아 고정한다 . 총 17 개의 활대가 필요하다 . 만약 밧줄로 기초 테두리를 만든다면 활대는 15 개만 필요하다 . 돔의 규모가 커질 때 구조를 보강하기 위해 큰 활대의 ½ 크기의 작은 활대 30 개를 추가로 사용할 수도 있다 . 별도의 연결 부속이나 복잡한 계산을 할 필요도 없다 . 단지 활를 교차한 후 끈으로 묶거나 볼트로 죄면 완성된다 . 활대가 교차하는 부분은 활대들을 서로 고정하기 위해 구멍 ( 약 8mm) 을 뚫는다 . 대나무로 활대를 사용할 때는 쪼갠 대나무를 사용한다 . 직경이 약 10cm 인 대나무를 쪼깨면 4개의 활대를 만들 수 있다 .

( 스타돔의 기본 활대와 연결 및 교차 부위 고정을 위한 구멍의 위치 . 맨 아래 붉은 색 활대는 바닥 테두리 활대이다 .)

활대 연결과 고정

활대가 준비되었다면 이제 활대를 교차하여 별 (Star) 과 오각형을 만들어 겹치도록 만들고 단단히 바닥 테두리 활대에 고정할 차례다 . 사실 활대를 고정하면 스타돔 구조는 완성된다 . 작업 순서는 그림과 같다 .

1. 5 개의 활대 ( 청색 ) 를 교차하여 별을 만든다 . 이때 교차는 활대의 3 등분 지점에 맞춘다 .2. 5 개의 활대 ( 녹색 ) 를 서로 교차하여 오각형을 만든다 . 교차는 활대의 5 등분 지점에 맞춘다 .3. 활대 2 개를 연결한 후 미리 10 개의 지점을 표시한 바닥테두리 ( 적색 ) 를 준비한다 . 4. 청색 활대와 녹색 활대의 각 연결부를 끈 또는 볼트로 고정한다 .5. 바닥 테두리 위에 오각형과 별 모양의 활대 묶음 구조를 얹어 놓는다 .6. 바닥 테두리의 각 연결점에 활대 묶음 구조의 각 끝 부분을 고정한다 .7. 남은 5 개의 활대 ( 청색 ) 을 이용해서 바닥 테두리의 연결점에 함께 고정한 후 아래 좌측 그림과 같이 측면부를 보강한다 . 연결점마다 각각 3 개의 활대가 세워져야 한다 .8. 추가로 ½ 길이의 활대 5 개를 별 상부에 교차하여 새로운 오각형의 별을 만들 수도 있다 .9. 나머지 ½ 길이의 활대들로 구조를 보강할 수 있다 .

7 단계 : 보강 남은 활대 ( 청색 ) 로 측면 모든 활대가 연결된 형태 (1/2 활대 제외 )

스타 돔 공식

스타돔의 크기에 따라 준비할 활대의 길이가 달라진다 . 원과 관련된 공식을 포함한 몇 가지 공식을 기억해둘 필요가 있다 . 만들고자 하는 스타돔의 직경 , 높이 , 바닥 면적 등을 미리 파악할 수 있다 .

원주 ( 돔의 둘레 ) = 지름 x 3.14

원의 면적 ( 돔의 바닥 면적 ) = 반지름 x 반지름 x 3.14

반구 표면적 ( 돔의 겉 넓이 ) = ½(4 x 3.14 x 반지름 x 반지름 )

반구 부피 ( 돔의 체적 ) = ½(4/3x 3.14 x 반지름 x 반지름 x 반지름 )

기본 활대의 길이 = 원주 / 2

활대 교차에 의해 만들어지는 삼각형 또는 오각형의 면 길이 = 지름 x 0.1 x 3.14

지름 = 돔의 활대 교차에 의해 형성되는 삼각형 또는 오각형의 면 길이 x 10 / 3.14돔의 높이 = 지름 / 2

계산이 복잡하게 여겨질 분들을 위해 몇 가지 사례를 간단히 정리해보았다 . 그래도 복잡한 계산이 싫은 사람은 http://www.simplydifferently.org/Star_Dome 에 들어가 The Calculator 이하의 입력란에 원하는 지름 값을 넣고 우측의 calculator 버튼을 누르면 활대의 길이 , 돔의 높이 , 면적 , 체적 , 다각형 면 각 부위 높이나 길이의 값이 자동으로 계산되어 각 해당란과 우측의 그림에 표시된다 . 이렇게 정보를 공유하고 계산까지 대신해주는 사이트를 만들어 운영하는 사람들이 있다니 수학에 소질이 없는 나 같은 사람에게 얼마나 다행인가 ?

* 직경이 2.55m 인 돔은 4m 길이의 활대로 만들 수 있다 .

이때 원주는 8.01m 이고 , 바닥면적은 5.11m2 이다 . 높이는 1.27m 이다 .

* 직경이 3.18m 인 돔은 5m 길이의 활대로 만들 수 있다 .

이때 원주는 9.99m 이고 , 바닥면적은 7.94m2 이다 . 높이는 1.59m 이다 .

* 직경이 3.82m 인 돔은 6m 길이의 활대로 만들 수 있다 .

이때 원주는 12m 이고 , 바닥면적은 11.46m2 이다 . 높이는 1.91m 이다 .

* 직경이 4.46m 인 돔은 7.01m 길이의 활대로 만들 수 있다 .

이때 원주는 14.01m 이고 , 바닥면적은 15.62m2 이다 . 높이는 2.23m 이다 .

캔버스 천막

캔버스 천막 공식

캔버스 천막으로 스타 돔을 덮으려면 활대들이 교차하면서 만들어 내는 정삼각형과 오각형 다각형의 각 부위 크기를 알아야 한다 . 이때 이들 다각형의 한 면의 길이 (S) 와 다각형의 각 부위의 높이나 길이의 값 a,b,c,d,e,f 를 구하는 공식은 다음과 같다 .

다각형의 면 길이 (S) = 지름 x 0.1 x 3.14a = s * cos(π / 5), b = s * sin(π / 5), c = s * cos(π / 10), d = s * sin(π / 10), e = s * cos(π / 3), f = s * sin(π / 3)

위 공식을 이용하여 다각형 각 부위의 값을 구했다면 이를 기준으로 아래 그림과 같이 삼각형과 오각형이 교대로 반복하며 연결되는 캔버스 천막을 재단하여 만든다 . 이때 천막은 계산을 통해 구한 값보다 약 10% 크게 만들어야 쉽게 씌울 수 있다 . 또한 재봉을 할 때 겹치는 재봉선 부분을 고려하여 미리 더 크게 천을 재단한 후 이어 붙여야 한다 . 이렇게 만들어진 천막을 돔 구조 위에 덮어 씌운다 .

( 오각형과 삼각형 다각형의 천을 이어 붙인 스타돔 캔버스 천막 )

나뭇잎 모양으로 캔버스 천막

위에서 소개한 방식과는 다르게 나뭇잎 모양으로 재단을 천을 어이붙여 스타돔의 캔버스 천막을 만드는 방법을 소개한다 .\

( 나뭇잎 모양의 캔버스 천막 예시 )

나뭇잎 모양의 캔버스 천막을 재단하기 위해서는 역시 돔의 지름 , 높이 , 그리고 몇 개의 나뭇잎 형상을 이어 붙여 만들 지를 결정해야 한다 . 이에 따라 나뭇잎 천막의 높이의 변화에 따른 너비를 구할 수 있다 . 역시 http://www.simplydifferently.org/Star_Dome 사이트에 들어가 온라인 계산기를 활용하면 쉽게 그 값을 구할 수 있다 . 우선 'The Calculator' 항목 밑의 d 입력란에 원하는 돔의 지름값을 입력한다 . 그리고 사이트의 밑으로 내려가 'Leaf-like Canvas' 항목 밑의 nleaves 입력란에 몇 개의 나뭇잎 모양 천을 이어 붙일 지 그 갯수를 입력하면 원하는 값들이 아래 그림과 같이 표시된다 . 아래 그림에서 맨 좌측의 수치값들은 높이를 , w= 수치로 표시된 값들은 너비를 , h 로 표시된 값은 높이를 , u= 돔의 둘레 길이를 나타낸다 .

( 나뭇잎 모양 캔버스 천의 크기 )

돔 바닥마루의 종류

스타돔으로 고정 건축물을 지으려 할 경우엔 기본 활대의 각 빈틈을 촘촘하게 바구니 엮듯이 욋대를 끼우거나 조경용 마대 천이나 화이버 매쉬를 촘촘하게 부착하고 흙과 석고 , 석회 , 모래를 혼합하여 바르거나 볏짚 이엉으로 덮는다 . 바닥은 다양한 형태로 바닥마루를 만들 수 있다 .

대나무 쪼개는 도구

대나무는 생각보다 똑 바로 쪼개기 어렵다 . 죽공예가 유명한 담양에 가면 사진과 같은 도구를 구할 수 있다 . 쪼개고자 하는 조각에 따라 원 안의 날 갯수가 달라진다 . 보통 3~4 개 정도의 날이 있지만 직경이 큰 대나무를 자를 경우엔 10 개 정도의 날이 있는 경우도 있다 . 날이 달린 볼트 형태의 도구도 있다 . 이러한 도구가 없을 경우엔 대나무 직경보다 좀더 크게 뚫은 각재의 구멍에 칼을 키워 고정시키면 간단히 대나무를 2 개로 가를 수 있는 도구를 만들 수 있다 .