3D 스캔으로 클래식카 복원 및 보존

04/12/2017

뮌헨공과대학교 MakerSpace 혁신센터에서 Classic-Car.TV가 Artec의 3D 스캐너를 사용해 포드(Ford)의 1937년도 특별모델 Eifel을 스캔합니다.

희소가치가 매우 큰 클래식카의 현 상태를 캡쳐해서 후대를 위해 보존하고, 정확한 치수를 측정해서 만약의 사고나 파손의 경우 부품을 제작하도록 대비해볼 수 있을까요? Classic-Car.TV 는 바로 이러한 작업의 전문가입니다. Classic-Car.TV의 직원들은 클래식한 자동차에 큰 열정을 가지고 있어 관련 글, 사진, 비디오 등을 Classic-Car.TV의 웹사이트에 게재하여 클래식카의 세계에 대한 전반적 정보를 제공하고 있습니다. 매주 새로운 스토리를 내놓는 Classic-Car.TV에는 매달 약 30만 명의 사람들이 세계 각지에서 접속하고 있습니다.

클래식카를 3D로 스캔하는 목표와 장점

Classic-Car.TV의 직원들은 현재 클래식카를 3D로 스캔하여 데이터베이스를 구축하는 작업을 하고 있고, 포드사의 1937년도 모델 Eifel 역시 그 중 하나입니다. 이 차량은 특수한 Gläser 섀시를 채택하고 있어 상당히 특별한 모델로 분류되고 있습니다.

스캔 준비가 완료된 포드의 Eifel 모델. 최적의 트래킹을 위해 편평한 부위에 타겟을 배치했다.

얼마 전까지만 해도 클래식 카를 스캔할 때 스텐실 프레임을 사용하여 손수 본을 뜨는 작업과정을 거쳤습니다. 프레임을 차량의 모양에 따라 두른 후, 각 부분을 분할하여 그래픽으로 스캔했습니다. 단면도를 통해 제작된 목재 뼈대로 차량의 외관을 복제하는 방법을 사용했습니다. 이러한 방법이 많이 사용되기는 하지만 비용과 시간도 많이 소모되며, 일부는 만족스러울 만큼 정밀하지 못했습니다.

기존에 사용되어 왔던 방법과 비교했을 때, 3D 스캔을 이용하면 분명 시간과 비용을 절약하고 보다 정확한 결과물을 얻을 수 있습니다. 각 부분의 스캔을 취합하여 역설계 기법을 통해 모든 부분을 검토하고 손쉽게 수정하는 방식으로 부품을 제작할 수 있습니다. 특히나 이 포드 자동차와 같은 특별한 클래식카의 경우는 향후 파손의 경우를 대비해야 하기 때문에 이러한 작업이 상당히 중요합니다. 해당 차량의 경우도 접이식 하드탑이 없는 상태이지만 이 스캔 과정을 통해 다시금 제작이 가능합니다. 무엇보다도 차량의 주인 역시 3D 측정기법을 이용하여 자동차의 상태를 최대한 정확하게 기록해 줄 것을 요청했습니다. 이렇게 제작된 데이터는 3D 인쇄도 가능한데, 이미 1:4 축소판의 모델을 3D로 인쇄하기도 했습니다.

Artec 3D, MakerSpace와의 협력 통해 흥미로운 프로젝트 진행

포드 Eifel 모델의 스캔 작업은 뮌헨 공대의 혁신창업센터(UnternehmerTUM)에 설립된 첨단기술 워크샵인 MakerSpace의 협력지원으로 이루어졌습니다. 1,500m2의 규모의 MakerSpace 공방은 금속, 목재, 직물 및 기타 소재를 최신식 기기로 가공할 수 있는 다양한 작업 공간을 보유하고 있습니다. Classic-Car.TV에서 스캔 작업을 담당한 직원들은 공방에 방문하여 Artec 3D에서 MakerSpace에 제공한 Eva와 Space Spider 스캐너를 사용해 포드의 차량을 3D로 디지털 스캔했습니다.

Classic-Car.TV의 편집장 Kay MacKenneth는 “클래식카에 대한 우리의 전문성은 복원 방법에서 여실히 드러납니다.”라고 말하며, “신기술은 이 분야에서 점점 더 각광받고 있습니다.”라고 덧붙였습니다.​

리드 프레임 스캔 작업

세밀한 디테일까지도 고품질로 캡쳐하는 3D 스캐너

스캔 작업팀은 휴대용 3D 스캐너인 Eva와 Space Spider를 이용해 80년이 넘은 포드의 자동차에 대해 스캔 데이터를 최대한 많이 수집했습니다. 차량에 대한 스캔 정보가 많을수록 스캔 데이터를 취합해서 완전한 3D 모델을 제작하기가 더 용이해집니다. 하지만 각각의 스캔 데이터는 용량이 상당해서 고성능 컴퓨터를 필요로 하기 때문에 지나치게 많이 스캔해서도 안 됩니다.

해당 모델에는 매트한 질감의 부식방지 도료가 발라져 있어 광택이 없었던 덕분에 스캔 작업팀은 용이한 스캔 작업을 위해 무광 스프레이를 도포하는 수고를 덜 수 있었습니다. 차량의 외관, 내부, 목재 프레임과 차체를 지탱하는 레더 프레임(ladder frame)은 Artec의 Eva 제품으로 스캔했습니다. 이 작업으로 정밀한 디지털 측정을 완수하는 동시에 마감재가 손실된 부분을 발견해서 추후 별도 제작이 가능하도록 했습니다. 작업은 이게 끝이 아닙니다. 스캔 작업팀은 오래된 자동차를 해체하여 손이 닿지 않는 부품까지 스캔했습니다. 이 작업에는 세밀한 디지털 스캔에 최적인 Space Spider 스캐너가 사용되어 각 부품을 초고화질로 스캔했습니다.

포드 차량의 내부 스캔 작업

이 작업에 대해 Kay MacKenneth는, “Artec의 3D 스캐너 제품들로 스캔해는 과정은 제게도 첫 시도였는데, 그 무한한 가능성을 직접 체험해볼 수 있는 경험이었습니다.”라고 소감을 전하며, “과거에는 각종 템플릿으로 클래식카를 측정해서 적합한 모델을 제작하는 방법을 썼습니다. 이 방법은 수 개월의 시간이 걸릴 뿐 아니라 측정값에 각종 편차가 발생하게 될 위험도 있었습니다. 제가 보기에, 가치있는 클래식 카와 관련된 모든 차고에는 이제 3D 스캐너가 필요할 수도 있겠습니다.”라고 말했습니다.

Artec Studio로 스캔 데이터 프로세싱

각 스캔 파일은 3D 모델링 소프트웨어인 Artec Studio를 통해 정렬 및 조합했습니다. 데이터 프로세싱 과정에서는 스캔에 공백인 부분이 없는지 검토하는 작업도 거쳤습니다. 다행히 스캔 결과물에는 결점이 없었기 때문에 굴곡이 심해서 캡쳐가 어려웠던 일부 모서리 부분과 구멍 부분 정도에만 리터칭 작업이 들어갔습니다. 프로세싱 작업 후에는 포인트 클라우드, 폴리곤 모델, 그리고 텍스쳐 데이터셋을 생성했습니다.

종합적인 3D 데이터로 자동차의 복원이 용이해지게 되었습니다. 1:1비율로 제작된 모델을 사용해서 3D로 인쇄하고 판금 주형과 부품을 제작할 수도 있습니다. Artec의 3D 스캐너 제품들 덕분에 세상에 단 한 대 뿐인 빈티지 카는 이제 후대, 자동차 팬, 그리고 차주를 위해 보존되고 있습니다.

2017년 8월 말 경 뮌헨에서 개최된 전시회 <Concorso Competizione Sportivo>에서 “Future Meets Past (현재, 과거를 만나다)”라는 주제로 이 자동차의 스캔 작업에 대해 발표한 Kay 는, “3D 스캔은 무한히 다양한 분야에 적용할 수 있으며, 스캔에 소요되는 시간 또한 수 개월을 절약할 수 있습니다.”라고 언급했습니다.

포드 클래식카의 3D 모델

Classic-Car.TV의 향후 3D 스캔 프로젝트

3D 스캔 작업에 대해 Kay는, “MakerSpace와 Artec 3D와의 협업을 통해 기존에 사용되어 왔던 전문적 복원 방식에 첨단기술을 접목시키는 방법으로 몇 가지 작업을 진행 중에 있습니다.” 라고 말하며, “부품을 다시 제작하는 것에서부터 시작해서 몰드를 제작하고 자동차의 전반적 외형을 캡쳐하는 작업까지 완료하면 차량이 손상될 경우 다시 제작할 수 있게 됩니다. 특히나 희소가치가 큰 자동차에 이 작업은 상당히 중요합니다.”라고 설명했습니다.

차기 프로젝트에 대한 이야기 중 Kays는 이탈리아 디자이너 Pietro Frua가 제작한 피아트(Fiat)의 유니크한 모델인 600 Elaborazinone Frua를 스캔할 계획에 대해 언급했습니다. 이 차량은 휀더 부분에 방향지시등 부분이 없는 상태입니다. 디자인이 너무도 특별한 이 모델을 3D로 스캔하고 역설계 기법을 사용해서 보수할 예정입니다. Kay는, “구체적 자료를 만들기 위해 섀시 제작을 위한 다른 스텐실 프레임에도 3D 스캐너를 사용해 볼 겁니다.”라고 덧붙였습니다.

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