건축 캔틸레버 구조의 시각적 동세와 공간 지각 기반 메커니즘 연구
A Study on the Mechanism of Visual Dynamics and Spatial Perception in Architectural Cantilever Structures
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초록
（연구배경 및 목적）건축 디자인에서 디지털 구축과 공간 체험을 점점 더 강조함에 따라, 구조 시스템은 단순한 하중지지와 공간 형성의 기능을 담당할 뿐만 아니라 건축 개념을 표현하는 시각적 언어가 되었다. 특히, ‘반중력’ 형태의 캔틸레버 구조는 강한 시각적 긴장감을 유발하며, 관찰자에게 안정성과 안전성에 대한 심리적 반응을 일으킨다. 형태심리학(Gestalt psychology)에서 제시된 ‘시각적 동세(動勢)’ 개념은, 사람들이 정적인 형태에서도 방향성과 운동감을 지각할수 있음을 설명한다. Arnheim은 건축 구조가 물리적 힘의 장(field)뿐만 아니라 심리적 인지 장도 형성하며, 캔틸레버 구조는 중력 직관을 위배함으로써 무중력감과 시각적 불안정성을 유발하고, 사용자의 공간 인지와 행동 경로에 영향을 줄 수있다고 주장하였다. 그러나 기존의 구조 미학 연구는 조형 생성이나 재료 기술에 초점을 맞추었으며, 구조 형태가 공간 지각과 시각적 역동성에 미치는 영향에 대한 체계적 논의는 부족한 실정이다. 이에 본 연구는 캔틸레버 구조를 대상으로 감성심리학과 건축 형태 논리를 결합하여 사용자 지각 반응을 유도하는 메커니즘을 탐색하고, 지각 피드백을 기반으로 한 구조 디자인 개선 전략을 제시함으로써, ‘구조–공간–지각’ 간 내재적 연계성을 심화시키고 구조 미학의 감성적 이론 확장을도모하고자 한다. (연구방법）본 연구는 ‘이론 구축–사례 분석–지각 실험’의 3단계 방법을 통해 캔틸레버 구조의 시각적동세(動勢)와 공간 지각에 미치는 영향을 체계적으로 고찰하였다. 먼저, 게슈탈트 심리학과 아른하임의 건축 지각 이론을정리하고, ‘캔틸레버 구조 – 중력 암시 – 시각 동세 (動勢) – 지각 반응’ 의 분석 프레임을 구축하였다. 다음으로, 두바이의 One Za'abeel, 시애틀 중앙도서관, 부산 영화의 전당, 하얼빈 오페라 하우스 등 대표적인 캔틸레버 건축을 선정하여, 캔틸레버 비율, 곡률 변화, 경계 처리, 지지 구조의 노출 여부 등의 형태 변수들이 사용자 지각에 미치는 영향을 분석하였다. 마지막으로, 표준화된 구조 이미지를 활용한 설문 조사를 통해 ‘시각 동세(動勢)’, ‘긴장감’, ‘방향 유도’, ‘불안감’ 등의 항목을 평가하고, 정량 통계 및 키워드 분석을 통해 형태 변수와 지각 특성 간의 관계를 도출하였다. (결과）본연구는 이론 구축, 사례 분석, 이미지 실험을 통해 캔틸레버 구조의 시각적 운동성과 사용자 지각 간의 관계를 체계적으로분석하였다. 실험 결과, 구조 변수에 따라 긴장감, 방향 유도성, 불안감 등의 지각 차원이 뚜렷한 차이를 보였다. 특히, 높은캔틸레버 비율, 숨겨진 지지, 중간 정도의 경사각, 곡면 경계의 조합은 건축의 시각적 운동성과 공간적 긴장감을 효과적으로 강화함을 보여주었다. 사용자 피드백에 따르면 지각은 단순한 형태 인식에 그치지 않고, 신체 경험과 심리적 기대와 밀접한 관련이 있으며, 구조 상태, 운동 경향, 정서 반응의 세 가지 차원에서 나타났다. (결론）연구를 통해 지각 경험을 향상시키는 세 가지 구조 전략을 도출하였다. ① 높은 캔틸레버 비율 + 숨겨진 지지 → 긴장감과 시각적 충격 강화, ② 중간경사각 + 유연한 경계 → 방향 유도성과 동적 표현력 증대, ③ 비대칭 구도 + 무게중심 이동 → 불안정감 유도 및 탐색욕구 자극. 이러한 전략은 지각 중심의 구조 설계에 실용적인 참고가 될 수 있으며, 파라메트릭 모델링과 결합하여 ‘구조 – 지각 – 설계 조절’ 의 피드백 메커니즘을 구축할 수 있다. 향후 연구에서는 VR/AR 및 생리적 데이터 측정을 활용하여사용자 범위와 지각 지표를 확장하고, 구조 설계의 과학화 및 인간 중심적 발전을 도모하고자 한다.
Abstract
(Background and Purpose)With the growing emphasis on digital construction and spatial experience in architecture, structural systems are increasingly seen as visual languages that convey design intent. Cantilever structures, due to their “anti-gravity” nature, generate strong visual tension and trigger psychological responses related to stability and safety. Based on Gestalt psychology and Arnheim’s theory of visual perception, this study explores how canti lever forms create visual momentum—the illusion of movement or direction in static structures and how this affects spatial cognition. While prior research has focused on form generation and materials, few has examined the perceptual impact of structures. This study aims to fill that gap by analyzing the perceptual effects of cantilever structures and proposing design strategies informed by user feedback, thereby expanding structural aesthetics toward a percep tion-oriented framework. (Method)This study follows a three-stage approach—theoretical construction, case analysis, and perceptual experiment—to explore how cantilever structures generate visual momentum and influence spatial perception. It first builds an analytical framework based on Gestalt psychology and Arnheim’s theories. Then, case studies of One Za’abeel, Seattle Central Library, Busan Cinema Center, and Harbin Opera House examine how design variables such as cantilever ratio and support visibility affect user perception. Finally, perceptual evaluations using standardized images and questionnaires assess factors like “visual momentum,” “tension,” and “instability,” with statistical analysis revealing links between form and perception. (Results)By combining theoretical modeling, case analysis, and image-based experiments, this study systematically investigated the relationship between the visual mo mentum of cantilever structures and user perception. The experiments revealed significant differences in perceived tension, directional cues, and feelings of unease across different structural variables. Specifically, combinations of high cantilever ratios, concealed supports, moderate tilt angles, and curved edge treatments were found to significantly en hance visual momentum and spatial tension. Participant feedback also highlighted that perception is not solely de termined by formal attributes, but can be shaped by bodily experience and psychological expectation—manifested in responses to structural status, directional momentum, and emotional arousal. (Conclusions)The study proposes three structural strategies for enhancing perceptual experience: ① High cantilever ratio + concealed supports to intensify tension and visual impact; ② Moderate tilt angle + soft-edged boundaries to strengthen directional flow and dynamic cues; ③ Asymmetric composition + shifted center of gravity to evoke instability and exploratory desire. These strat egies offer methodical guidelines for perception-oriented structural design and suggest the potential for integration with parametric modeling, forming a feedback loop of “structure – perception – design modulation.” Future research could incorporate VR/AR and physiological measurements to expand user diversity and perceptual dimensions, advanc ing structural design toward greater scientific rigor and human-centric development.