Artec Eva, 829년 된 바이킹 시대 후 난파선의 비밀을 밝히다

요약: 독일의 한 작은 해양 고고학자 팀은 겨울이 시작하기 전에 고대의 난파선에서 나온 228개의 목재를 세척하고 스캔하고 주석을 달고 사진을 찍느라 정신이 없었습니다.

목표: 전문적인 휴대용 3D 스캐너를 사용하여 8m 길이의 목재를 4~5분 만에 고해상도 컬러로 모두 캡처한 다음 3차원 모형을 처리하고 주석을 달아 매우 세부적인 목재 카탈로그에 사용하기.

사용 도구: Artec Eva 및 Artec Space Spider

독일 메클렌부르크포어포메른주의 비스마르 항구 확장 공사 중 고고학자들은 많은 난파선을 발견했습니다. 마지막으로 발견된 그중 하나는 불과 3m 깊이의 물에 잠겨 있었습니다.

발트해의 물과 항구의 토사는 거의 박테리아나 썩음과 나무좀이 없는 알칼리도가 매우 낮은 항구의 혐기성 해저 환경으로 인해 난파선의 목재를 거의 완벽하게 보존했습니다.

폭이 24m, 너비가 4m인 대형 오픈 데크 선박은 1188년 경으로 거슬러 올라갑니다. 나증에 3D 스캐닝을 통해 그것이 전적으로 도끼와 자귀로 건조되었다는 것을 알 수 있었고, 수목 연대학적으로 배의 오크와 소나무 목재는 서부 스웨덴에서 온 것이었습니다. 예상되는 그 배의 승무원 수는 8~2명입니다.

해양 고고학자이자 프로젝트 리더인 Jens Auer 박사는 "그것은 바이킹 배를 계승했으며, 수 세기 동안 모래 아래에 묻혀 퇴적되었습니다"라고 말했습니다. 그는 이어 "그것은 비교적 평화로운 기간 동안 만들어진 아름다운 곡선으로 건조된 겹쳐지는 소나무 널빤지, 클링커 스타일로 매우 주의 깊고 견고하게 지어진 북유럽 디자인의 무겁고 하중을 지닌 화물선이었으며, 목재, 돌, 심지어는 대량의 맥주를 운반했을 가능성이 매우 높습니다.

우리가 바다에서 난파선을 들어 올렸을 때, 마치 전날 자른 것처럼 소나무 목재가 신선하게 보여 놀라움을 금치 못했습니다"라고 말했습니다.

3개의 난파선을 원래의 건조 스타일과 비교할 때, 첫 번째 및 두 번째 난파선은 바닥이 평평한 뾰족한 바이킹 스타일의 배이었지만 "큰 배"라고 불린 세 번째 배는 발트해 지역 주변에 무거운 짐을 운반하기 위해 건조진 사각의 돛이 있는 매우 강한 화물선이었습니다.

고고학자들의 다음 단계는 난파선을 현대와 미래 세대의 연구자들을 위해 이 고귀한 고고학적 보물에 대해 가능한 한 많이 알아내는 것뿐만 아니라 그것을 소중한 문화유산으로 보존하기 위해 난파선을 가능한 한 많이 연구하고 상세히 기록하는 것이었습니다.

그러나 그것은 시간과의 경쟁이었습니다. 겨울철에 들어서고 있었고, 이제는 토사투성이의 물속에 잠겨있다가 이제 노출된 목재가 이제 점점 손상되게 되었습니다. 그들은 항구의 바닥에서 난파선을 들어 올리고 남아 있는 목재를 최고 수준으로 철저한 조사하여 기록하는 과정을 신속하게 시작해야 했습니다.

Auer가 과거의 3D 스캐닝과 문서화 작업을 수행한 방법과 기술을 검토했을 때, 심지어 년 이내에도 큰 배의 228개 목재를 모두 세척, 스캔, 처리, 주석 달기 및 촬영할 수 있는 방법이 없다는 것을 알았습니다.

Auer는 그가 찾을 수 있는 최고의 전문가팀을 구성했습니다. 그는 벨기에의 사진 측정 및 3D 기록 전문가인 Marie Couwenberg와 덴마크의 해양 고고학자인 Benjamin Halkier와 함께 3D 스캐닝을 담당할 Massimiliano Ditta뿐만 아니라 아래에서 설명한 것처럼 Rhino에서 3D 메시를 스캔하고 주석을 다는 고유한 작업 흐름을 도입할 Ubi3D의 3D 기록 전문가이자 해양 고고학자인 Thomas Van Damme를 초빙했습니다.

Auer는 "스캔 방법, 사용할 프로세스 및 방법 그리고 정확한 작업 순서를 결정하는 데 일주일이 걸렸습니다"라고 말했습니다.

그들은 접촉식 스캐너 인 Faro Arm 3D 스캐너를 사용하고 있었습니다. 스캐너를 스캔하는 물체에 직접 접촉하여 개별 점을 스캔하고 고체로 변환한 다음 3D 모형으로 변환하는 것입니다. 그것은 길고 느린 과정이며, 모든 일이 원활하게 진행되기 위해서는 전문 기술자가 필요합니다.

과거의 경험으로 볼 때 온종일 작업하는 경우에도 하루에 최대 1.5개의 목재만 스캔하여 주석을 달 수 있었습니다. 스캔 대기 중인 목재가 228개나 되어 프로젝트를 완료하는 시간이 1년이 걸려야 했습니다. 이 방법은 단순히 너무 느려서 다른 방법을 찾아야 했습니다.

초기 프로젝트의 생태 영향 평가 및 난파선 보존 작업 과정에서 Auer는 Artec의 최우수 대리점인 KLIB의 전문 지식을 갖춘 전문가를 통해 3D 스캐너 Artec Eva을 알게 되었습니다. Eva는 고고학과 리버스 엔지니어링 등 다양한 산업 분야에서 사용되는 경량의 풀 컬러 3D 스캐너입니다. 그것을 본 Auer는 깊은 인상을 받았습니다. 그리고 마지막 시험으로 그는 젖은 목재에 Eva를 시험해 보았습니다. 휴대용 구조광 스캐너가 목재의 모든 자세한 부분을 빠르고 캡처하는 것을 보고 그는 즉시 결정을 내리고 Eva를 선택했습니다.

그리고 Auer의 강력한 권고에 따라, 그 팀은 Eva를 사용하여 큰 배에 대해 작업했습니다.

Auer는 "일반적으로 옛날 방법으로 모든 목재를 스캔하고 주석을 달려면 1년이 걸렸을 것입니다. 하지만 Eva로 한 달 만에 모든 것을 처리했습니다!"라고 말했습니다.

Eva로 목재를 스캔하는 과정은 다음과 같았습니다.

스캐닝은 유명한 슈베린 성(Schwerin Castle)에서 멀지 않은 슈베린 창고에서 진행되었습니다.

Massimiliano Ditta는 “하루에 7개의 목재, 즉 33일에 걸쳐 228개의 목재를 세척, 스캐닝, 주석 달기, 설명, 사진 촬영했습니다”라고 밝혔습니다.

매일 7개의 목재가 스캐닝을 위해 준비되고 그중 두 개는 나머지 5개를 젖은 천 아래에 대기시키는 동안 토닥거려 건조되어 한 번에 하나씩 스캔됩니다. 그렇게 하는 이유는 건조한 공기에 20~30분 이상 노출되면 목재가 휘고 파열되기 시작하기 때문입니다.

Massimiliano Ditta는 "길이 8m, 두께 2~3cm의 목재를 4면 모두 스캔하는 데 5~10분밖에 걸리지 않았습니다.

Eva는 저에게는 새로운 것이었고 제가 그것에 익숙해지기까지 조금 시간이 걸렸지만, Eva가 너무 좋았습니다. Faro 접촉식 스캐너와 비교할 때 시간을 엄청나게 절약해 주고 사용하기에 정말 편했습니다”라고 말했습니다.

그는 이어 "우리는 일부 목재를 스캔했으며 다른 목재는 평평하게 놓을 때 너무 많은 휨이 있었기 때문에 천장에서 밧줄로 매달아 스캔해야 했습니다"라고 말했습니다.

Van Damme은 프로젝트 과정에서 Auer와 Ditta 그리고 다른 사람들과 만들고 개선한 다음 후에 ISBSA 컨퍼런스에서 발표한 전체 프로세스를 설명했습니다.

 Van Damme은 "먼저, 각 목재의 사면을 스캔하고 스캔을 처리하여 Artec Studio에서 풀 컬러 텍스쳐 메시로 변환했습니다. 이들은 가능한 목재의 가장 이상적인 디지털 복제품입니다. 거기에서 이것들은 주석 달기를 위해 Rhino 5로 OBJ 파일로 내 보내졌습니다.

그런 다음, Rhino에서 목재의 각 특성은 PolylineOnMesh 기능을 통해 완전히 주석을 달고, 정확히 말해 나무에서 발견된 위치인 별도의 층에 저장하였습니다. 이러한 기록에는 모든 자르고 찍은 흔적, 모든 못 구멍, 작은 흠집, 나뭇결 그 자체, 쇠못이든 나무못이든 사용된 못의 종류, 건조에 사용된 도구 그리고 수리의 흔적이 있다면, 어떤 종류의 나무가 사용되었으며 나무의 몸통이든 가지이든 사용된 나무의 부분에 대한 세부 사항이 적혀 있습니다.

이 주석 달기 과정에서 우리는 우리와 함께 디지털 텍스처 메시를 가지고 있었을 뿐만 아니라 매우 자세히 조사한 실제의 물리적 목재를 눈앞에서 실제로 보고 있었습니다.

이러한 두 단계를 거쳐 우리는 모든 목재에 대한 2D 기술 도면을 하나씩 자세히 완성했습니다. 이들 도면은 3D 모형의 기본적으로 증류된 버전으로, 목재의 윤곽과 형태를 표시하는 단면과 우리가 Rhino에서 목재에 주석을 달은 다양한 특성을 보여주는 색으로 분류된 폴리라인을 포함하여 연구원과 관련된 해석된 정보만 보여줍니다.  목재의 2D 기술 도면을 가짐으로써 다른 연구원들은 목재를 한 눈에 '이해’할 수 있습니다”라고 말했습니다.

Van Damme은 "Artec Eva의 가장 큰 장점은 사진 측량과 비교할 때 3D 스캐닝에 익숙하지 사람들조차도 기록할 수 있었고 불편한 각도에서 각 목재의 300배 근접 사진을 찍는 것보다 목재를 이런 식으로 스캔하는 것이 더 ‘재미’있고 인체 공학적이었기 때문에 훨씬 더 사용자 친화적이었다는 것입니다”라고 설명했습니다.

목재의 텍스쳐 메시와 각각에 대한 글자 설명의 2D 보기뿐만 아니라 이러한 기술 도면이 게시된 보고서의 끝부분에 있는 목재 카탈로그에 추가되어 연구원은 각 목재를 자세히 검토할 수 있었습니다. 목재 카탈로그에는 기술 도면의 다양한 색상이 무엇을 나타내는지 설명하는 범례가 있습니다.

Van Damme은 "과거에는 (FaroArm과 같은) 접촉식 디지타이저를 사용하여 목재의 모든 가장자리를 추적해야 했으며, 이 작업은 시간이 오래 걸렸습니다. 우리의 접근 방식 중 좋은 점은 Rhino에 주석이 달린 스캔(목재를 해석하기 위해 그린 폴리라인을 포함하는 텍스쳐 3D 메시 + 층)을 기술 도면으로 자동 변환하는 도구가 있다는 것입니다. 따라서 2D 선 도면은 기본적으로 모든 목재 외곽선을 추적하지 않고도 주석이 달린 스캔에서 자동 생성됩니다"라고 말했습니다.

남아 있는 목재의 고해상도 메시부터 배 전체를 디지털 방식으로 재건조할 때, 약간의 문제가 있었습니다. 즉, 일부 목재는 다른 목재처럼 손상되지 않았습니다. Auer는 "항구 쪽은 거의 완벽하게 보존되었으므로 Eva로 스캔한 쪽을 거울에 비친 것처럼 반영한 다음 Eva로 아주 아름답게 캡처한 쪽에서 전체 배를 만들었습니다"라고 설명했습니다.

Massimiliano Ditta는 배의 작은 버전을 만들기 위해 모든 목재를 3D 프린팅했습니다. 그는 "저는 난파선을 정확하게 원래의 모습으로 재건조하고 여러 느슨한 요소의 위치를 파악하는 데 도움이 되도록 1/20 척도로 난파선을 석고 분말로 3D 프린팅하였습니다”라고 말했습니다.

이 축소된 모형은 전 세계 사람은 물론 방문자에게 인터넷을 통해 원래 배의 모습을 보여주기 위해 공공 봉사 영역뿐만 아니라 정역학, CFD(전산 유체 역학) 등과 같은 다양한 종류의 과학적 분석에 사용될 것입니다.

Auer와 Ditta는 새로 구매한 매우 복잡한 물체까지도 완벽한 디지털 복제물을 만드는 데 탁월한 고해상도 컬러 3D 스캐너인 Artec Space Spider를 사용하여 큰 배의 모형을 스캔했습니다.

Auer는 전체 프로젝트가 잘 되어 메클렌부르크포어포메른주 문화 및 보존국(Mecklenburg-Vorpommern Office of Culture and Conservation)이 Artec의 최근에 전문 휴대용 3D 스캐너인 Artec Leo를 구매하여 곧 배송되기를 기다리는 중이라고 말했습니다. Leo는 내장형 터치스크린이 장착된 수상 경력에 빛나는 혁신적인 3D 스캐너이며 완벽한 무선 스캐닝 경험을 제공합니다. 

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