스마트폰 사진을 풀컬러 3D 프린팅으로: Artec 3D와 Mimaki, 문화유산 보존의 새 지평을 열다

극사실적 복제품을 향한 도전

세르비아 수도의 구시가지에는 보는 이를 매료시키는 조각상이 있다. 뱀과 씨름하는 청동 어부상으로, 높이 약 1.5미터에 수십 년의 세월을 견뎌낸 흔적이 역력하다. 이끼와 곰팡이, 그리고 온갖 복잡한 질감이 뒤덮여 있어 디지털화 작업을 흥미롭고도 만만치 않은 과제로 만든다. 이제 상상해 보자. 베오그라드 광장을 거닐다가 이 인상적인 기념물 앞에 멈춰 서서, 스마트폰과 책상 위의 3D 프린터만으로 다음 날 아침까지 손바닥 크기의 완벽한 복제품을 만들 수 있다고 상상해 보자.

처음에는 황당하게 들릴 수도 있다. 역사적으로 조각품 복제는 고비용의 디지털화, 수작업 몰딩, 주조, 또는 수시간에 걸친 지루한 디지털 조각 작업을 필요로 했기 때문이다. 오늘날에는 두 가지 기술이 이를 혁신적인 방식으로 실현할 수 있다. 캡처 측면에서는 Artec Studio의 AI 기반 포토그래메트리가 스마트폰 이미지 세트로부터 객체를 재구성한다. 출력 측면에서는 Mimaki의 3DUJ 시리즈 풀컬러 잉크젯 3D 프린터가 그 디지털 트윈을 모든 긁힌 자국과 이끼 하나하나까지 실감나게 재현한 실물로 변환한다.

Artec Studio AI 포토그래메트리로 제작한 조각상의 3D 모델(왼쪽)과 Mimaki 3DUJ-553으로 출력한 극사실적 3D 프린팅 복제품(오른쪽).

최근 진행된 협업 프로젝트의 일환으로, 3D 전문가 팀은 시중의 어떤 기술도 따라올 수 없는 수준의 사실감으로 실물과 같은 물리적 복제품을 매끄럽게 구현할 수 있음을 증명하고자 했다.

한 장씩, 랜드마크를 담다

이 조각상은 복잡한 형태와 자연스러운 세월의 흔적으로 인해 포토그래메트리에 있어 일종의 스트레스 테스트가 되었다. "이 조각상을 선택한 이유는 매우 흥미로운 표면과 수많은 세밀한 디테일을 갖고 있었기 때문입니다. 이끼, 곰팡이 흔적, 손상, 다양한 질감 변화 등 자연적인 변화가 있었죠. 이 모든 디테일이 디지털 모델에 얼마나 잘 옮겨지는지 확인하는 것이 흥미로웠습니다"라고 세르비아 현장 촬영을 이끈 Artec 3D의 영상 감독 Grigoriy Galasiuk이 설명했다.

이러한 어려움에도 불구하고 데이터 수집 과정은 신속하게 진행되었다. 실제 촬영은 단 15분밖에 걸리지 않았다. 영상 촬영과 포토그래메트리 캡처를 동시에 진행하면서 Galasiuk은 조각상 주위를 두 바퀴 돌며 약 350장의 이미지를 수집했다. 영상 기록을 위한 전문 카메라도 준비되어 있었지만, Artec Studio의 유연성 덕분에 스마트폰 사진만으로도 충분했다. "어떤 카메라나 스마트폰이든 상관없습니다. 짧은 동영상도 가능합니다 – 다만 촬영 각도에 주의해야 합니다"라고 Galasiuk은 말했다.

사진 촬영이 완료되면 나머지는 소프트웨어의 몫이었다. "jpeg 사진을 Artec Studio에 업로드했고, 최종 처리가 그곳에서 이루어졌습니다"라고 Grigoriy는 말했다. "제 생각에 결과물은 정말 훌륭하게 나왔습니다. 신체 비율이 정확하게 보존되었고, 색상도 훌륭하며, 수많은 세밀한 디테일과 긁힌 자국, 콘크리트 질감이 아름답게 포착되었습니다. 이 모든 것이 매우 자연스럽게 최종 모델에 구현되었습니다."

완성된 3D 모델은 실물과 같은 수준의 디테일로 조각품을 담아냈다. 다음 단계는? 디지털 트윈을 실물로 구현하는 것이었다.

Mimaki 3D 프린팅 워크플로우

텍스처가 풍부한 3D 모델이 준비되자, 프로젝트는 일본의 Mimaki Engineering으로 넘어갔고, 3D 제품 매니저 Michael Sickels가 출력 과정을 총괄했다.

프린팅 단면: 경화된 흰색 잉크 코어 위에 약 1mm 두께의 CMYKW 잉크 레이어가 덮여 있으며, 순수 투명색을 포함해 최대 1,000만 가지 색상을 정밀하게 혼합하여 구현한다. 이미지 제공: Mimaki

모델의 품질 덕분에 파이프라인이 원활하게 진행되었다. "Artec로부터 받은 이 훌륭한 3D 모델은 이미 완전 밀폐형이었고, 컬러 이미지 텍스처도 완벽했습니다"라고 Sickels는 확인했다. "따라서 3D 모델을 출력에 맞게 별도로 준비할 필요가 전혀 없었습니다." 그는 얼마나 매끄러운 전환이었는지를 덧붙여 설명했다. "완전히 수고 없이 간단했습니다. 모델을 3D 출력 가능하게 만들기 위한 추가 작업이 필요 없었습니다. 그야말로 플러그 앤 플레이였습니다!"

이후 Sickels는 모델을 배치하고 출력 작업을 생성했다. Mimaki의 수용성 서포트를 활용한 잉크젯 프린팅 덕분에 수동으로 서포트를 배치할 필요가 없었다. "레이아웃 소프트웨어가 오버행이 있는 곳마다 필요한 최소한의 서포트를 자동으로 배치합니다"라고 그는 설명했다.

조각상은 Mimaki 3DUJ-553에서 풀컬러로 출력하는 데 14시간 남짓 걸렸다. 프린터 내부에서는 8개의 프린트헤드가 장착된 캐리지가 빌드 영역 위를 왕복 이동하며, 각 패스마다 UV 램프로 즉시 경화되고 다음 레이어가 시작되기 전에 롤러로 평탄화된다. 출력된 조각상의 내부 구조는 Mimaki 공정이 얼마나 정교한지를 잘 보여준다. 모델은 내부에서 외부로 구축되며, 순수 백색 경화 코어 위에 최대 1,000만 가지 색상(순수 투명색 포함)을 구현할 수 있는 정밀 혼합 CMYKW 잉크로 이루어진 약 1mm 두께의 쉘이 감싸는 구조다.

Mimaki 3DUJ-553: 이 작업에 최적화된 도구. 이미지 제공: Mimaki

출력이 완료된 후, 조각상은 물이 채워진 초음파 세척기에 넣어졌다. 약 4시간 후 모든 서포트 재료가 용해되었고, 완성된 작품은 테이블 위에서 자연 건조되었다.

여러 면에서 이 프로젝트는 기존 기술의 색상 사실성 한계를 뛰어넘었다. 문화유산 객체의 3D 프린팅이라는 더 넓은 과제를 생각하며 Sickels는 색상 정확도가 왜 그토록 중요한지를 강조했다. "이처럼 매우 중요한 문화유산 모델의 경우, 3D 프린팅 결과물이 실물에 최대한 가깝게 보이는 것이 필수적입니다. 사실감이 핵심입니다. 이 포토리얼리스틱 색상 표현이 바로 Mimaki 기술이 문화유산 분야에 가져다주는 가장 큰 이점입니다."

조각상의 재탄생, 그 다음은?

완성된 출력물은 그 자체로 모든 것을 말해 준다 – 뱀조차 금방이라도 쉬익 소리를 낼 것 같을 만큼 세밀하게 포착되었다. Sickels에게 이 프로젝트는 일반적인 시각화나 박물관 아카이브를 훨씬 뛰어넘는 더 큰 가능성의 단면이다. "Artec Studio Lite 덕분에 카메라를 가진 누구든 세상으로 나가 고품질 풀컬러 3D 출력 가능 데이터를 손쉽게 만들 수 있습니다"라고 그는 말했다. "그런 점에서 Mimaki 3DUJ 풀컬러 3D 프린팅과의 시너지는 매우 강력하며, 다양한 잠재적 응용 분야가 있다고 생각합니다."

문화유산 보존은 훌륭한 출발점이지만, Mimaki는 동일한 워크플로우가 소비자 시장, 3D 프린팅 애호가와 취미 사용자, 또는 디자인·패션·생물학 전공 학생 등 다양한 대상에게 반복 적용될 수 있다고 전망한다. 아이디어를 실물로 구현하는 강력한 새 도구는 Sickels 같은 혁신가들로 하여금 "앞으로 우리가 나아갈 모든 곳이 기대된다"는 말을 하게 만든다.

궁극적으로 이 워크플로우는 학습과 협업 디자인을 위한 탁월한 도구를 제공한다. 베오그라드의 세월 묻은 조각상은 스마트폰 카메라와 프린터 하나에서 탄생한 풀컬러 복제품의 한 사례에 불과하다. 이 프로젝트는 극사실적 3D 프린팅이 더 이상 전문 장비로 가득 찬 스튜디오를 필요로 하지 않는다는 것을 증명한다 – 아이디어를 가진 사람들의 손에서 올바른 도구들이 함께 작동하면 충분하다.