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1. 서론
1.1. 현대생활과 디자인
디자인은 산업사회가 만든 가장 가치 있는 분야로서 기능성과 심미성의 조화를 통해 인간의 근본적인 생활을 보다 더 윤택하게 하고, 편리함과 아름다움을 창조하는데 그 목적을 두고 있다. 즉, 디자인은 미의 과학으로서 생산성을 바탕으로 기술적인 부분과 예술의 조화로 인간생활의 반전에 기여하는 활동이다.
디자인의 유래는 '계획하다', '지시하다', '표현하다', '성취하다'라는 뜻을 가지는 라틴어인 데시그나레(designare)에서 유래된 단어이며, 프랑스어의 데셍(Dessein)과도 연관이 있다. 디자인은 과거 순수미술에서 조형적 요소를 응용하는 것에서 시작되었으며, 문명과 산업이 발달됨에 따라 생산, 기능, 조형을 접목하는 의미로 이해되고 있다.
디자인은 주어진 목적을 달성하기 위한 합리적인 과정이며, 조형적으로 실체화하는 결과가 디자인이다. 디자인은 미의 과학으로서 생산성을 바탕으로 기술적인 부분과 예술의 조화로 인간생활의 반전에 기여한다. 즉, 디자인은 기능성과 심미성의 조화를 통해 인간의 근본적인 생활을 보다 더 윤택하게 하고, 편리함과 아름다움을 창조하는데 그 목적을 두고 있다. [1]
1.2. 수학과 과학의 정의
수학은 수, 크기, 꼴에 대한 사고로부터 유래한 추상적인 대상들을 다루는 학문이다. 숫자와 기호를 사용하여 이러한 대상들과 대상들의 관계를 공리적 방법으로 탐구하는 학문이다. 수학의 어원은 '학습하다'는 뜻의 그리스어 'μανθ?νω(manthano)'에서 파생되었다.
과학은 자연과 인간의 현상을 합리적으로 이해하기 위한 목적의 탐구행위이다. 좁은 의미의 과학은 객관적으로 존재하는 자연현상과 인간현상을 있는 그대로 기술, 설명하거나 예언, 통제하려는 방법론적 특색을 지닌 지식체계이다. 과학은 기초과학과 응용과학으로 구분되며, 자연과학과 사회과학의 두 분야로 구별된다.
수학과 과학은 인류의 발전에 큰 영향을 미쳐왔으며, 특히 다양한 분야의 발전에 기여하고 있다. 수학과 과학의 발전은 제품 디자인에도 적용되어 새로운 형태와 기능, 효율성 등을 이끌어내는데 중요한 역할을 해왔다. 이를 통해 인간 생활의 질을 향상시키는데 기여하고 있다.
1.3. 수학과 과학이 제품 디자인에 미친 영향
교량은 인류문명의 시작부터 우리와 함께 발전해왔다. 역사적 자료에 의하면 BC 4000년경 메소포타미아 문명시기에 이미 교량을 건설했다는 기록이 남아있다. 특히 로마시대에는 각종 사회기반시설과 더불어 많은 교량이 건설되었으며, 그중 대표적인 교량이 가르교(Pont du Gard)이다. 이처럼 교량은 인간 공동체의 생명선과 같은 역할을 해왔으며, 그 원리에 따라 다양한 구조의 디자인이 발전해왔다.
교량의 종류는 매우 다양한데, 지간의 길이에 따라 형교, 트러스교, 아치교, 라멘교와 현수교, 사장교 등으로 나뉜다. 아치교는 가장 오래된 교량 형식 중 하나로 압축력이 주로 작용하는 구조이며, 트러스교는 삼각형의 구조적 안정성을 이용한 교량이다. 한편 현수교와 사장교는 케이블을 이용하여 교량을 설계한다는 점에서 유사하나, 케이블의 배치에 따라 구분된다.
이처럼 다양한 교량 구조의 발전은 수학과 과학의 진보에 힘입은 바가 크다. 아치교의 경우 구부러진 곡선 형태의 압축력 분산 원리가 발달했고, 트러스교는 삼각형의 구조적 안정성을 활용한 사례이다. 또한 현수교와 사장교는 케이블의 장력과 힘의 분산을 과학적으로 해석하여 설계할 수 있게 되었다. 이처럼 교량 설계에서의 수학과 과학의 발전은 구조적 안전성과 더불어 미적 아름다움을 갖춘 교량 디자인의 발전을 가능하게 했다.
교량은 단순한 연결 시설을 넘어 지역을 대표하는 랜드마크이자 관광명소로 자리 잡아왔다. 이는 교량 건설 시 경제성, 지역 특성 등 다양한 조건을 고려할 수 있게 된 점에서 기인한다. 즉, 수학과 과학의 발달은 보다 실용적이고 아름다운 교량 디자인을 가능하게 했으며, 교량이 인간 생활에 미치는 영향력도 확대시켰다고 볼 수 있다.
2. 교량의 발전
2.1. 교량의 종류
교량의 종류는 매우 다양하다. 어떤 요소를 어떻게 연결시키고 배열하느냐에 따라 다양한 종류의 교량이 가능하며, 대개 지간의 길이에 따라 몇 개의 형식을 선택할 수 있다. 교량은 구조 형식인 형교, 트러스교, 아치교, 라멘교와 케이블 형식인 현수교와 사장교로 나뉜다. 이 중 아치교, 트러스교, 현수교와 사장교에 대해 자세히 살펴볼 수 있다.
아치교는 가장 오래된 교량 형식 중 하나로 주구조인 아치에 압축력이 주로 작용하며, 석재, 콘크리트, 강재 등 여러 가지 재료를 사용한다. 아치는 구부러진 곡선 형태를 의미하며 반원이나 타원, 포물선 모양일 수...
