과제: 측정값을 사용하여 승마 장비를 완벽하게 맞춤화할 수 있을 만큼 정확하게 살아 숨 쉬는 말인 '버디(Buddy)'를 디지털화합니다.

솔루션: Artec Leo, Artec Studio

결과: 안장, 굴레 및 신발 맞춤 제작에 필요한 모든 특징을 캡처하는 목장 말의 등, 머리, 발굽을 매우 세밀한 스캔을 얻었습니다. 3D 스캐닝은 수의학 분야에도 적용될 수 있을 것으로 예상되며, 3DMakerWorld는 이미 문의를 받고 있습니다.

고급 색상 및 형상 추적 기능을 갖춘 Artec Leo는 표적 없이도 작은 움직임을 보이는 생명체를 디지털화할 수 있습니다. 또한 Artec Studio는 HD 모드를 사용하여 검고 반짝이는 머리카락과 같이 스캔하기 어려운 표면을 쉽게 캡처하면서 스캔 융합을 간소화하여 실제와 같은 3D 모델을 원활하게 생성할 수 있습니다.

말 'Buddy'를 타고 있는 3DMakerWorld의 Kevin Stucky의 사위 'Cowboy Coop'. 이미지 제공: 3DMakerWorld.

경주에서 시골 농사에 이르기까지, 말은 인류의 역사, 문화, 농업 활동에 있어 계속해서 특별한 위상을 차지하고 있습니다.

자동차 기술의 발달로 운송 수단으로 말에 대한 의존도가 낮아지긴 했지만, 여전히 말의 역할은 다른 방식으로도 중요하게 여겨지고 있습니다. 이는 말이 중요한 마력 공급원으로 남아 있는 농장뿐만 아니라 단순히 반려동물로 사육되는 마구간에서도 마찬가지입니다.

유지 비용이 많이 들긴 하지만, 사람들은 일상적으로 그리고 장애물 뛰어넘기나 마장마술과 같은 대회를 위해 계속해서 말을 타고, 훈련하고, 말 친구들과 친밀한 유대감을 형성하고 있습니다.

실제로 승마 종목은 여전히 인기가 높아 승마 관련 산업이 번창하여 기수와 말을 위한 의상과 액세서리가 판매되고 있습니다. 하지만 이러한 것들을 크기에 맞게 만드는 것은 까다로운 일입니다. 사람을 가만히 앉혀놓고 측정하는 것도 매우 어렵지만, 말을 측정하는 것은 또 다른 차원의 문제입니다!

저가형 3D 스캐너와 같은 디지털 측정 도구를 사용해 볼 수도 있습니다. 그러나 이들 중 상당수는 표적을 사용하며(말에게 표적을 부착해 보십시오), 이러한 장치는 살아 숨 쉬는 생물체를 추적하는 데 어려움을 겪는 경우가 많습니다. 그렇다면 현대 사회에 맞는 승마 장비는 어떻게 제작할 수 있을까요?

광범위한 데이터 캡처 전문 지식과 미국의 외딴 목장과 긴밀한 인적 관계를 맺고 있는 골드 인증 Artec 3D 파트너인 3DMakerWorld는 Artec Leo가 그 해답이라고 말합니다.

머리, 등, 발굽을 세밀하게 캡처한 3DMakerWorld의 Buddy 스캔. 이미지 제공: 3DMakerWorld.

Artec Leo와 함께 높이 올라타기

3DMakerWorld의 말 디지털화 심층 분석은 고급 승마 장비를 말에 더 가깝게 맞춤화할 방법을 찾고 있는 잠재 고객의 문의에서 시작되었습니다.

3DMakerWorld의 스캐닝 컨설턴트인 Kevin Stucky는 이 장비 제조업체에 제공할 수 있는 서비스를 보여주기 위해 '개념 증명'이 필요했다고 말합니다. 제 시간에 고객에게 주를 가로질러 도착할 가능성도 없었고, 데이터 캡처 중 깜박거림에 놀라지 않는 말은 고사하고 매일 말을 접할 수 있는 사람이 있을까요?

다행히도 Stucky에게는 해결책이 있었습니다. 알고 보니 그의 사위가 캔자스 사무실에서 차로 이동할 수 있는 거리에 3D 스캔하는 동안 가만히 있을 정도로 친숙한 Buddy라는 말을 키우고 있었습니다.

3DMakerWorld는 많은 3D 스캐너를 판매하지만, 이 경우에는 Artec Leo가 확실한 선택이었습니다. 이 스캐너의 고유한 무선 특성과 내장형 배터리, 디스플레이 및 강력한 프로세서 덕분에 그곳으로 차를 몰고 가서 스캐너를 작동시키기만 하면 되는 간단한 일이었습니다.

캡처할 때에는 Leo의 넓은 작업 거리와 시야 덕분에 크고 숨이 가쁜 말을 디지털화하기가 훨씬 쉬웠습니다. 또한 HD 모드를 활성화하면서 Stucky는 형상 및 색상 추적 기능만 사용하면서 털에 가려진 미세한 디테일까지 포착할 수 있었습니다.

Stucky는 “Buddy를 디지털화하는 것은 표적이나 다른 어떤 것이 있었어도 사실상 불가능했을 것입니다. 이것이 바로 Leo, 그리고 실제로 Artec 기술 전반이 정말 빛을 발하는 부분입니다. 마커가 필요 없이 형상과 색상을 사용하여 추적할 수 있습니다."라고 설명했습니다.

맞춤 제작을 위한 충분한 디테일을 제공하는 말 Buddy의 머리 3D 메시. 이미지 제공: 3DMakerWorld.

Artec Studio에서 '약간의 마법 부리기'

Buddy가 3D 스캐닝을 하는 동안 얌전히 있었을 뿐만 아니라, Stucky는 동료인 Chad Mees가 겹치는스캔을 하나로 합치기 위해 Artec Studio 소프트웨어에서 "약간의 마법을 부려야" 했다고 말합니다. 이는 특히 발굽과 같은 부분을 들어 올려 스캔하고 각 다리에 맞춰 정렬하여 디테일 캡처를 극대화하는 데 중요했습니다.

Artec Studio는 광범위한 편집 도구 키트를 사용하여 데이터를 텍스처 메시로 정렬하고 정리하는 작업을 신속하게 수행했으며, 그 결과는 확실하게 나타났습니다. Mees는 처음에는 잠재 고객이 "짧은 털도 문제가 될 것 같아서" 너무 걱정했다고 말합니다.

하지만 최종 모델에는 색소 변화부터 말의 갈기까지 많은 세밀한 부분까지 실제로 구현되어 있으며, 가장 중요한 것은 형상이 훌륭하게 캡처되었다는 점입니다. 따라서 두 사람은 Buddy에 맞춤형 장비를 장착하는 데 필요한 모든 데이터를 확보하고 있다고 말합니다.

그들은 향후 스캔을 통해 프로세스를 더욱 개선할 수 있는 여지가 여전히 있다고 생각합니다. Leo의 플래시를 끄면 미세한 움직임을 줄이는 데 도움이 되고, Artec Studio에 정합하지 않고 스캔하면 더 나은 추적과 완전한 3D 모델 캡처가 가능할 것으로 생각됩니다.

그러나 데이터 처리 단계에서 프로젝트에 참여한 Mees의 경우 Artec Studio의 기본 추적, 텍스처 캡처 및 정렬 알고리즘은 여전히 뛰어난 결과를 가져왔습니다.

Mees는 "저는 파일을 받기 전까지는 무엇을 캡처했는지 전혀 알 수 없었습니다. 그래서 HD 모드는 콧구멍 주변 등 캡처하기 어려운 부분을 유연하게 채울 수 있어서 정말 도움이 되었습니다. 특정 영역만 사용하고 나머지는 삭제했습니다. 하지만 Artec Studio는 이 모든 구성 요소를 매우 빠르고 쉽게 조합할 수 있게 해 주었습니다."라고 덧붙였습니다.

작은 구멍과 틈새가 모두 완벽한 Buddy의 올라간 발굽. 이미지 제공: 3DMakerWorld.

법석 떨 시간이 없음

언뜻 보기에 3DMakerWorld의 말 디지털화 프로젝트는 실험 삼아 해보는 장난처럼 들릴 수 있지만, Stucky는 3D 스캐닝이 실세계의 요구를 어떻게 해결할 수 있는지를 보여준다고 단호하게 말합니다.

안장과 같은 일상적인 장비는 말에게 불편함을 주는 원치 않는 미끄러짐을 방지하기 위해 정확하게 장착해야 합니다. 그는 Artec Leo를 사용하면 "말의 구조에 정확히 맞도록" 맞춤 제작할 수 있고, 필요한 곳을 받쳐줄 수 있도록 윤곽을 만들 수 있다고 말합니다.

3DMakerWorld가 Buddy를 스캔한 이후 수의사도 관심을 보였고, 그들은 이제 승마 보조기 맞춤 제작에도 비슷한 접근 방식을 사용할 수 있을 것으로 생각합니다.

Stucky는 "이 프로젝트는 개념 증명으로 시작했지만 수의사가 관심을 보였고, 이를 계기로 우리는 많은 생각을 하게 되었습니다. 말을 위한 맞춤형 보조기를 만들 수 있다면 어떨까요? 발굽 안에 약을 보관할 수 있는 패드를 넣을 수도 있습니다. 그것이 다음 단계가 될 수 있습니다."라고 덧붙였습니다.

"이것은 일종의 특이한 사례 연구이지만, 살아 움직이는 생물체를 디지털화해야 할 때 Artec 3D 스캐닝의 강점을 잘 보여줍니다."

과제: 아카데미 수상 경력이 있는 특수 분장 아티스트는 기존의 실리콘 기반 프로세스보다 배우의 생동감을 살릴 수 있는 더 나은 방법을 찾아야 했습니다.

솔루션: Artec Leo, Artec Space Spider, Artec Studio, ZBrush

결과: 배우들이 더는 실리콘으로 얼굴을 덮은 채 20~30분 동안 꼼짝 않고 앉아 있을 필요가 없습니다. 단 1~2분 만에 얼굴이나 기타 신체 부위를 Leo 및 Space Spider로 3D 스캔하여 아주 미세한 주름과 아주 작은 모공까지 모두 캡처할 수 있습니다.

Artec 3D를 선택한 이유: 휴대가 간편한 소형 Artec 3D 스캐너를 사용하면 기존 방식으로는 어려운 짧은 시간에 3D 프린트하고 완벽하게 조각할 수 있는 놀랍도록 실물과 같은 라이프캐스트를 만들 수 있습니다.

 

스튜디오에서 Artec Leo로 모델 Jack Currier를 스캔하는 Kazu Hiro. 이미지 제공: Kazu Hiro

뛰어난 분장 기술로 유명한 Kazu Hiro는 할리우드 엘리트들의 얼굴을 조각하여 은막에서 잊을 수 없는 캐릭터로 훌륭하게 변모시켜 왔습니다.

최근 오스카상 후보에 오른 영화에서 Hiro는 2023년 히트작인 Maestro에서 Bradley Cooper, Robert Downey Jr와 같은 A급 배우들과 함께 작업했습니다. 그의 이전에 작업한 작품에는 Bombshell, Darkest Hour, Salt, The Curious Case of Benjamin Button, Men in Black II, How the Grinch Stole Christmas 등의 블록버스터 히트작과 기타 최고의 영화가 포함되어 있습니다.

 

Hiro가 세심하게 키워온 재능은 여러 차례 Academy 최우수 분장상, BAFTA 상 및 기타 다양한 상을 수상하는 등 여러 차례 인정을 받았습니다.

3D 프린트된 Leo HD 모드 및 Space Spider 스캔. 이미지 제공: Kazu Hiro

완벽을 향한 지칠 줄 모르는 목표를 가진 Hiro는 특수 효과 분장 기술을 새로운 차원으로 끌어올리기 위해 끊임없이 노력하며, 이를 위해 디자인과 제작 작업 흐름을 개선할 수 있는 새로운 방법을 항상 모색하고 있습니다.

 

Kazu Hiro의 특수효과 분장 및 미술

수년간 Hiro의 분장 예술의 초석이 된 라이프캐스팅은 살아있는 인체를 입체적으로 구현하는 세밀한 프로세스로, 영화 산업에서는 캐릭터 분장에서 높은 수준의 사실감을 구현하기 위해 자주 요구되는 작업입니다.

이 세심한 방법은 대상을 준비하고 실리콘 고무를 포함한 필요한 재료를 모으는 것으로 시작됩니다.

기존 라이프캐스팅에는 상대적으로 저렴하고, 피부의 세밀한 디테일을 캡처하며, 내구성이 뛰어나고 재사용 가능한 캐스트를 제작할 수 있는 등의 장점이 있음에도 불구하고 몇 가지 단점이 있습니다. 우선, 이 프로세스는 시간이 많이 걸리고 지저분하며 기껏해야 불편하고 때로는 배우에게 폐소공포증을 유발하기도 합니다.

게다가 마스크의 무게가 얼굴을 압박하거나 배우가 오랫동안 가만히 있어야 하기 때문에 배우의 무의식적인 움직임으로 인해 최종 주물에 왜곡이 발생할 수 있으며, 이는 최종 결과물에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.

3D 스캐닝으로 전환

전통적인 라이프캐스팅에 대한 더 나은 솔루션을 향한 Hiro의 여정은 그를 3D 스캐닝의 세계로 이끌었고 궁극적으로는 현지 Artec 홍보대사인 Rapid Scan 3D에 문의하게 되었습니다. 이곳에서 그는 영화 산업과 그 밖의 분야에서 인정받는 3D 스캐닝 전문가인 Chris Strong을 만났고, 그는 Hiro에게 Artec Space Spider를 추천했습니다.

 

Artec Space Spider로 스캔할 준비가 된 언더컷 처리된 실리콘 코 주형. 이미지 제공: Kazu Hiro

창작자와 엔지니어 모두에게 오랫동안 사랑받아 온 Space Spider는 초고해상도 기능과 배우 얼굴의 미세한 디테일까지 컬러 3D로 놀라울 정도로 정밀하게 캡처할 수 있어 CGI 작업에 이상적인 도구입니다.

Space Spider는 Hiro의 작업 흐름에 엄청난 변화를 가져왔습니다. 그는 지저분하고 불편한 기존 라이프캐스팅 프로세스를 벗어나 현실감을 그대로 유지하면서 비접촉식 3D 스캐닝으로 전환할 수 있었습니다.

눈가의 아주 작은 주름, 모공, 미세한 얼굴 윤곽 등 세밀한 디테일을 캡처하기 위해 Hiro는 이제 Space Spider를 사용합니다.

머리, 목, 몸 전체와 같은 배우의 큰 부위를 캡처하기 위해 Hiro는 Artec Leo를 사용합니다. 높은 FPS 캡처 속도, 넓은 시야, 사용 편의성, 무선 기능 덕분에 Leo의 HD 모드를 통해 풍부한 디테일과 함께 더 넓은 범위의 스캔에 이상적입니다.

 

디테일 캡처 비교: 사진 측량으로 만든 Robert Downey Jr.의 모델(왼쪽)과 Artec Space Spider 및 Leo(오른쪽). 이미지 제공: Kazu Hiro

3D 스캐닝 프로세스는 단 1~2분밖에 걸리지 않아 기존 라이프캐스팅에 필요한 20~30분보다 훨씬 빠릅니다. 또한 많은 3D 스캐너와 달리 Leo와 Space Spider는 완전히 비접촉식으로 표적이나 표시자가 필요하지 않으므로 불편함을 느낄 가능성이 없습니다.

결정적으로, 이 두 스캐너는 Artec Studio에서 원활하게 통합됩니다. Leo와 Space Spider의 여러 3D 스캔을 한 번의 클릭으로 같은 작업 공간으로 가져오면 Hiro는 배우의 얼굴, 머리, 목, 몸에 대한 가장 세밀하고 포괄적인 3D 모델을 만들 수 있습니다.

 

Sean Penn의 Leo HD 모드 및 Space Spider 스캔 결합. 이미지 제공: Kazu Hiro

CGI 및 영화 업계에서는 Leo의 휴대성과 사용 편의성, 그리고 모든 디테일에 대한 Space Spider의 놀라운 기능 덕분에 현장에서 즉시 스캔하는 것이 현실이 되었습니다. 그리고 모든 프로젝트의 최종 결과는 Hiro의 특별한 분장 변신 작업을 위한 완벽한 청사진 역할을 하는 생생하게 실물과 같은 디지털 복제본입니다.

Rapid Scan 3D의 3D 스캐닝 전문가인 Chris Strong은 "Kazu의 작업은 누구에게도 뒤지지 않으며 완벽하게 표현하고자 하는 그의 탐구에는 그에 못지않게 뛰어난 도구가 필요했습니다. 정확성, 사용 편의성 및 휴대성을 모두 갖춘 Artec Leo가 가장 적합한 도구였습니다. 저는 Leo가 Kazu의 기술을 혁신하고 작업의 질을 높일 수 있을 것이라 알고 있었기에 자신 있게 이 스캐너를 그에게 추천했습니다."라고 말했습니다.

3D 스캔을 실제와 같은 특수 효과 분장으로 전환

3D 스캔을 실제로 분장 보철물로 변환하는 것은 매우 까다로운 프로세스입니다. 스캐닝 후 Hiro는 풍부한 도구 세트를 갖춘 3D 스캔 데이터 처리를 위한 혁신적인 소프트웨어 솔루션인 Artec Studio를 사용하여 배우의 3D 스캔을 최적화하고 개선하여 가장 정확한 표현을 위해 모든 디테일을 향상했습니다.

 

Hiro는 Artec Studio에서 3D 스캔을 ZBrush로 내보낸 다음 배우의 얼굴, 머리 또는 기타 신체 부위의 3D 모델에 마무리 손질을 한 다음 라이프캐스트를 3D 프린트하고 점토를 사용하여 물리적으로 조각합니다.

ZBrush에서 결합된 Leo HD 모드 및 Space Spider 스캔. 이미지 제공: Kazu Hiro

보철물을 적용하는 것은 그 자체로 예술입니다. Leo와 Space Spider로 캡처한 배우의 얼굴이나 기타 신체 부위의 세밀한 사실감을 바탕으로 제작된 각 작품은 배우의 피부에 세심하게 적용되고 고정되어 현실과 환상 간의 경계가 모호해지는 매끄러운 전환을 만들어냅니다.

 

Artec Leo HD 모드 및 Space Spider로 만든 목 주형 스캔으로 한 3D 프린트. 이미지 제공: Kazu Hiro

촬영 프로세스 내내 Hiro는 보철물을 모니터링하며 언제든 조정하거나 교체할 수 있도록 준비합니다. Hiro는 Artec 3D 스캐너를 자신의 작업 흐름에 통합함으로써 특수 효과 분장 제작 기술을 재창조하여 기술과 공들인 장인 정신의 시너지 효과를 전례 없는 수준으로 끌어올렸습니다.

3D 스캐닝이 Hiro의 작업에 미치는 영향

Hiro는 “Artec Leo와 Space Spider는 내 작업 방식을 크게 변화시켰습니다. 이 기술은 기존 라이브캐스팅에서 발생할 수 있는 왜곡이나 배우의 불편함 없이 뛰어난 수준의 디테일을 구현합니다."라고 말했습니다.

이어서 그는 "이 스캐너들은 저에게 단순한 도구 그 이상이었습니다. 특수 효과 분장 분야에서 정말 획기적인 제품입니다."라고 말했습니다.

 

Leo HD 모드 및 Space Spider 스캔으로 3D 프린트한 Richard Krueger의 흉상. 이미지 제공: Kazu Hiro

업계의 전위적 예술가인 Hiro는 자신의 기술의 미래를 간절히 기대하고 있습니다. 그는 "Artec이 3D 스캐닝 기술에 가져올 새로운 발전이 기대됩니다. 이러한 혁신은 계속해서 경계를 넓혀 할리우드 분장 작업과 미술 조각을 더욱 향상할 수 있게 해 줄 것입니다."라고 말했습니다.

과제: Toyota Supra 스포츠카 전체를 분해하고 구성 부품을 디지털화하여 맞춤 제작한 후 애프터마켓 개조로 변환할 수 있는 3D 모델을 만듭니다.

솔루션: Artec Leo, Artec Eva, Artec Studio

결과: 새로운 서스펜션 형상과 드리프팅 응용 분야를 위해 재설계된 차동 및 유압식 핸드브레이크 테스트를 위한 동적 시뮬레이션 환경으로 사용될 정도로 세밀한 Supra 모델로 개조되었습니다.

Artec 3D를 선택한 이유: 각 부품을 수작업으로 측정했다면 Supra의 리버스 엔지니어링은 비현실적으로 많은 시간이 소요되는 작업이었을 것입니다. BD Engineering은 놀랍도록 빠른 무선 Artec Leo를 사용하여 단 몇 시간 만에 자동차를 쉽게 디지털화하고 생성된 데이터를 사용하여 Artec Studio에서 전에 없던 드리프트 부품 설계의 기초를 개발할 수 있었습니다.

BD Engineering의 리버스 엔지니어링된 Toyota Supra와 계획된 개조. 이미지 제공: BD Engineering

완벽한 자동차를 조립하는 꿈을 꿔본 적이 있습니까? 급성장하는 160억 달러 규모의 미국 자동차 애프터마켓 부품 산업이 말해주듯이 많은 사람들이 그런 꿈을 꾼 적이 있지만 현실에서 이를 실현하는 것이 과연 얼마나 쉬울까요?

맞춤 제작의 주요 과제 중 하나는 자동차의 기존 새시 또는 차체와 개조 부품이 완벽하게 들어맞게 하는 것입니다. 대부분의 OEM은 애프터마켓 부품 개발자와 귀중한 설계 데이터를 적극적으로 공유하지 않기 때문에 차량 개조 시 후드 아래에 무엇이 숨겨져 있는지 알 수 없어 큰 문제가 생깁니다.

다행히 엔지니어(및 자동차 애호가) 측면에서 리버스 엔지니어링 기술은 빠른 속도로 발전하고 있으며, 이제 부품을 단 몇 초 만에 디지털화할 수 있게 되었습니다. 일부 애프터마켓 업체는 맞춤 제작을 위해 조각이나 몰딩을 사용하여 휠건을 고수했지만 BD Engineering은 그렇지 않았습니다. 이 회사는 Artec 3D 스캐닝의 도움으로 자동차및 그 외 분야에서 계속해서 경계를 넓혀가고 있습니다.

BD Engineering에서 완전한 마무리

8년 전, 엔지니어 Adam Bao는 지역 대학에서 자동차 개조 작업을 시작했습니다. 하지만 이러한 열정적인 프로젝트로 시작한 Illumaesthetic는 빠르게 성장하여 현재 SEMA, Tokyo Auto Salon과 같은주요 자동차 박람회에 맞춤형 자동차를 전시하는 번창하는 기업으로 성장했습니다.

이러한 성공 사례는 산업, 의료, 국방 분야 고객의 수요로 이어졌고, Bao와 공동 설립자 Nikita Rushmanov는 또 다른 회사인 BD Engineering을 설립하였습니다.  3D 스캐닝과 첨단 제조 기계를 갖춘 이 회사는 신속한 프로토타입 제작과 검사부터 주문형 생산에 이르기까지 모든 것을 지원합니다.

 

Artec Leo의 내장 디스플레이를 통한 서스펜션 부품의 디지털화. 이미지 제공: BD Engineering

그렇다면 BD Engineering은 어떻게 처음에 3D 스캐닝을 사용하게 되었을까요? 초기에 Bao는 스마트폰 사진 측량으로 물체를 디지털화하여 이를 모드 지원 설계 파일로 변환하는 작업을 해봤습니다. 이 기술이 충분히 빠르지도 정확하지도 않다는 것을 깨달은 그는 0.1mm 정확도의 빠른 3D 스캐너인 Artec Eva를 기반으로 한 새로운 접근 방식을 모색했습니다.

애프터마켓 수요가 증가함에 따라 BD Engineering은 나중에 Indicate Technologies에 문의했습니다. 이 Artec 골드 인증 파트너는 이 회사에두 개의 기존 현장을 동시에 번창시킬 수 있는 무선 AI 기반 장치인 Artec Leo로 업그레이드할것을 조언했습니다. 각 사업장이 서로 수백 킬로미터 떨어져 뉴어크와 로스앤젤레스에 있었음에도 불구하고 말입니다.

Rushmanov는 나중에 북부로 이사했지만, 두 사람은 처음에는 디스플레이가 내장된 올인원 특성을 통해 캘리포니아 전역을 오가며 Leo를 공유할 수 있어 그 어느 때보다 쉽게 이동 중에도 작업을 수행할 수 있다는 것을 알게 되었습니다. 그 이후로 이 진취적인 두 사람은 3D 스캐닝을 더 폭넓은 작업 흐름에 도입했을 뿐만 아니라 상당히 독특한 방식을 고안해 냈습니다.

Bao는 “자동차 분야에서는 자동차의 절반만 스캔하는 사람들을 많이 봅니다. 그건 좋은 생각이 아닙니다. 시계 방향으로 스캔하면 시작과 끝이 6~12인치 정도 떨어져 있음을 알 수 있습니다. 완전한 순환 루프가 없는 한 오차 전파가 많이 발생합니다. 우리는 이럴 때 '젠장, 차 전체를 스캔하자'라고 말합니다. 저는 이를 마무리 짓기라고 부릅니다."라고 설명했습니다.

"Artec Leo를 사용하면 전면부와 전체 자동차를 스캔하는 데 걸리는 시간 차이가 너무 미미해서 '전체를 스캔하면 어떨까'라고 생각했습니다."

 

해체된 Supra를 Artec Leo로 디지털화하는 BD Engineering의 공동 창립자 Nikita Rushmanov. 이미지 제공: BD Engineering

새로운 영역으로 진출

한때는 상징적인 Subaru의 범퍼를 개선하기도 했던 두 사람은 Illumaesthetic에서 General Motors와 BMW 등의 차량 계기판과 후미등을 맞춤 제작하는 데 만족하지 않고 이제 차량 리버스 엔지니어링이라는더 높은 목표를 세웠습니다.

초기 차량 전체 외관 스캔에서 Bao는 Artec Eva를 사용하여 Honda S2000 전체를 디지털화할 수 있다는 것을 알게 되었습니다. 그는 이 프로젝트에 2시간밖에 걸리지 않았지만 차량에 최소한의 테이프를 붙이는 것만으로도 작업 속도가 느려졌다고 말하며, 초당 3,500만 포인트의 Leo를 사용했다면 훨씬 더 빠르게 작업할 수 있었을 것이라고 말합니다.

Bao는 "당연히 S2000에 가능한 한 적게 마커를 사용하고 싶었습니다. 그래서 저는 필요하다고 생각한 것부터 시작했다가 필요한 것이 더 있다는 것을 깨닫고 계속 왔다 갔다 했습니다. Leo는 매우 빠르기 때문에 헤드라이트, 거울, 창문, 검은색 플라스틱 트림을 준비하는 데 15분, 스캔하는 데 15분 정도면 충분했습니다."라고 말했습니다.

BD Engineering의 최신 디지털화 프로젝트의 일환으로 Rushmanov는 현재 자신의 업무용 차량인 2023 GR Toyota Supra를 완전히 리버스 엔지니어링했습니다. 그는 자동차를 분해하고 서스펜션과 서브프레임을 하나하나 스캔하여 드리프팅용으로 설계된 유압식 핸드브레이크를 장착하는 등 광범위한 개조 작업을 수행했습니다.

 

Artec Leo를 사용하여 Toyota Supra의 핸드 브레이크를 3D 스캔하는 Rushmanov. 이미지 제공: BD Engineering

빠르고 기동성이 뛰어난 Leo 덕분에 빠르고 쉽게 작업할 수 있었지만, Rushmanov는 Artec Studio의 편집 도구 세트가 메시 정렬을 간소화하고, 설계 제약 조건을 해결하고, 폴리곤을 제거하여 내보내기 파일 크기를 줄이는 데 똑같이 유용했다고 말합니다.

Rushmanov는 "Artec Studio는 정말 큰 도움이 됩니다. 저는 실제로 그것을 즐겨 사용합니다. 모든 설계 제약 조건을 한 번에 해결한 다음 다시 맞춰 넣을 수 있기 때문에 리버스 엔지니어링에 대한 Artec Studio의 접근 방식은 매우 혁신적입니다. 시간이 정말 많이 절약됩니다."시간이 정말 많이 절약됩니다."라고 덧붙였습니다.

"우리는 새로운 서스펜션 부품의 비용을 수치적으로 최적화하는 동적 시뮬레이션 환경을 구축하기 위해 자동차 전체를 리버스 엔지니어링했습니다."

"Scan-to-Factory" 설정 구축

디지털화된 3D 프린팅 부품에 대한 수요가 증가하는 가운데 BD Engineering은 Illumaesthetic의 기존 자동차 분야 외의 고객과도 점점 더 많이 협력하기 시작했습니다. Bao에 따르면, 3D 프린팅을 "중개 서비스"로 제공하는 것을 넘어 이를 달성했다고 합니다.

그는 전통적으로 OEM에서 출시 전 홍보를 위해 "렌더링이 아닌 실제 부품 사진을 통해 차량을 마케팅"하기 위해 3D 프린팅 목업을 주문했다고 말합니다. Illumaesthetic는 여전히 이러한 고객을 확보하고 있지만, BD Engineering은 이 기술을 다른 곳에 사용하기 시작했는데, 한 예로 동체를 제작하여 군용 표적 연습용 드론을 만들기 위한 금형을 만드는 데 사용했습니다.

 

클래식 BMW를 타고 드리프팅 실력을 선보이는 Rushmanov. 이미지 제공: BD Engineering

Rushmanov는 궁극적으로 Supra 개조 차량을 제작하여 전 세계 드리프터들에게 판매할 계획입니다. 한편, 그는 고객이 디지털화를 위해 물건을 맡기면 한 달 안에 시각적 또는 성능 부품을 생산할 수 있는 "Scan-to-Factory 설정"을 구축할 계획이라고 말합니다.

"우리는 3D 스캐닝을 위해 물건을 맡는 일이 끊이지 않는데, 고객들이 우리가 하는 일은 다른 업체들이 따라잡을 수 없을 정도로 뛰어나다고 보기 때문입니다. 우리는 필요한 것을 스캔하는 데 그치지 않고 그것을 한 단계 더 발전시킵니다."

한국기술은 1983년 세계 최초로 3D프린터를 발명한 미국 3D Systems 사와 1990년 국내 최초로 산업용 SLA 3D프린터를 대우자동차(현 GM자동차)에 공급하였습니다. 1997년 국내 독점 공급 계약을 체결하여 국내 굴지의 대기업인 현대 자동차, 기아자동차를 비롯한 약 600여 개 기업 및 기관에 3D 프린터를 공급하여 한국의 3D 프린터 대표회사로 성장하였습니다.

해를 거듭한 기술의 발전으로 이제 3D프린터는 단순 시제품 제작용에 직접 생산이 가능한 DMP, SLS, SLA 등의 다양한 방식의 3D 프린터가 우주/항공, 자동차, 전자, 의료, 쥬얼리, 소비재 등의 분야에 사용될 뿐 아니라, 사무실 환경에서 편리하게 사용이 가능한 MJP, CJP 방식까지 모든 산업군에서 3D프린터를 기반으로 한 비용 절감 및 일정 단축으로 기업의 경쟁력 강화에 기여하고 있습니다.

한국기술은 시제작 출력서비스, 3D 스캐너를 이용한 역설계 서비스, 3D프린팅 교육을 통하여 3D프린팅 토탈 솔루션 업체로 업계를 선도하고 있습니다.

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과제: 성폭행 재판에서 법의학적 증거로 사용할 수 있도록 사람의 교흔을 측정하는 더욱 정확하고 신뢰할 수 있는 방법을 찾아냅니다.

솔루션: Artec Space Spider, Artec Studio, Autodesk 3ds Max

 

결과: Artec의 청색광 기반 Space Spider를 사용하여 교흔을 매우 빠르고 정밀하게 디지털화하는 개선된 프로세스를 통해 결과 데이터를 사용하여 용의자를 가려낼 수 있습니다.

Artec 3D를 선택한 이유는? 이미 법의학에서 활용되고 있는 Artec Space Spider와 소프트웨어 Artec Studio는 교흔을 일대일 모델로 전환하여 비교할 수 없는 정밀도와 반복성으로 치아 주조물을 비교할 수 있으므로 이 작업에 가장 적합한 도구입니다.

 

 

Artec Space Spider로 치열 모형을 디지털화하고 있는 연구원 Erika Franze. 이미지 제공: Erika Franze

기분 좋은 주제는 아니지만, 교흔은 가해자뿐만 아니라 피해자의 가슴, 다리, 성기에서도 발견되는 경우가 많기 때문에 성폭행 사건의 중심이 되는 경우가 많습니다.

그러나 교흔 분석 자체는 여전히 논란의 여지가 있는 주제입니다. 인간 치열의 순전한 가변성과 복잡성부터 피부의 탄력, 압력, 피해자 사망 후의 변화로 인한 왜곡으로 인해 교흔 분석은 여전히 완벽하지 못한 것이 현실입니다.

상황을 더욱 복잡하게 만드는 또 다른 문제는 교흔을 기록하는 표준화된 방법이 없다는 점입니다. 이러한 일관성의 부족으로 인해 교흔을 해석하는 데 있어 주관과 편견이 개입될 여지가 있으며 연구 결과의 타당성에 부정적인 영향을 미칩니다.

지난 몇 년 동안 교흔 분석은 여러 건의 억울한 유죄 판결에 연루되기도 했으며, 나중에 DNA 증거에 의해 판결이 뒤집힌 사례도 있었습니다. 이처럼 교흔이 일치하지 않을 경우 윤리적, 법적으로 영향을 미치기 때문에 치의학 증거의 법적 신뢰성을 보장하기 위해 확증이 필요하다는 것으로 널리 받아들여지고 있습니다.

 

교흔 분석이란 무엇입니까?

전통적으로 교흔은 일련의 사진을 통해 기록합니다. 사진을 찍고 나면 가해자가 남긴 DNA가 있는지 확인하기 위해 해당 부위를 면봉으로 채취합니다. 그런 다음 용의자 치아의 인상을 촬영하여 일치 여부를 확인하는 추가 검사를 진행합니다.

 

사진과 비교하기 전에 Space Spider로 3D 스캔 중인 교흔. 이미지 제공: Erika Franze

 

그러나 교흔의 멍은 피해자의 상태에 따라 달라집니다. 이로 인해 법의학 치과의사는 사망 후 피부가 변색되어 디테일이 더 선명하게 보이는 단계까지 기다려야 사진을 촬영할 수 있어 조사가 지연되는 경우도 있습니다.

 

그러고 나서 보존을 해야 합니다. 사망한 피해자의 경우, 교흔으로 실리콘 모형을 만든 후 소독제에 넣어 보관하여 열화를 방지할 수 있습니다. 생존자는 아세테이트 시트에 '추적'된 교합의 증거가 남아 있을 수도 있지만, 두 과정 모두 시간이 많이 걸립니다.

이러한 단점과 의구심 속에서 법의학 대학원생인 Erika Franze의 연구는 이 분야에 한 줄기 희망을 불어넣었다고 할 수 있습니다.

 

Franze는 휴대용 1mm 미만의 정밀 3D 스캐닝 기술을 활용하여 자국을 만드는 데 영향을 미치는 모든 치아의 각도를 정밀하게 캡처하는 방법을 개발했습니다. 이를 통해 깊이, 모양, 크기를 정확하게 측정할 수 있을 뿐만 아니라 용의자의 치열 모형과 비교할 수 있는 3D 모델로 변환할 수 있는 데이터를 생성할 수 있습니다.

 

전통적인 3D 치열 모형. 이미지 제공: Erika Franze

몇 초 만에 얻는 "훌륭한" 스캔

교수이자 저명한 법의학자인 Carol Ritter와 함께 개발한 Franze의 수정된 프로세스는 주로 3D 스캐닝을 중심으로 이루어집니다. 하지만 모든 스캐너가 똑같이 만들어지는 것은 아닙니다. 일부 스캐너는 해상도, 보정 또는 정렬 문제로 인해 오류나 아티팩트가 발생할 수 있는 희미하거나 왜곡되거나 오염된 교흔을 캡처하는 데 어려움이 있습니다.

다행히도 Franze는 법의학적 기록 응용 분야에서 3D 기술을 광범위하게 사용했던 3D 법의학 분석가인 Eugene Liscio로부터 연구 초기에 Artec Space Spider를 소개받았습니다.

Franze는 “Artec Space Spider는 저를 한 곳에 얽매이지 않게 해 정말 마음에 듭니다. 표본 추출 자원 봉사자를 만날 때마다 가지고 다닐 수 있을 만큼 휴대성이 뛰어납니다. 사용하기도 정말 재미있습니다.”라고 설명했습니다.

높은 해상도와 사용 편의성을 갖추고 있는 Space Spider는 스캔 초보자도 법의학적 결과에 중요한 종종 간과되는 디테일을 캡처할 수 있게 해주는 완벽한 도구입니다.

그녀는 "캡처한 모든 이미지가 훌륭해 보입니다. 저에게 스캔은 치열 모형처럼 보입니다. 큰 결함, 흐릿함, 노이즈 또는 랜드마크가 없습니다. Space Spider를 사용하면 치아의 작은 부분까지 제가 원하는 모든 것을 얻을 수 있습니다."라고 덧붙였습니다.

"처음이라 3D 스캐닝을 배우는 데 약간의 시간이 걸렸지만 이제는 스캔할 때 치아와 모든 것을 완전히 회전하는 데 1분도 채 걸리지 않습니다."

법치의학의 재구성

Franze의 비접촉 보존 작업 흐름에서는 감염이나 교차 오염의 위험 없이 자국의 3D 모델을 조사 동료와 원활하게 공유할 수 있습니다. 이를 통해 교흔 깊이를 더욱 효과적으로 시각화하여 모양, 크기, 치열 모형을 비교하거나 다양한 교합 시나리오를 시뮬레이션할 수 있습니다.

물리적 보관이 필요한 취급 중 갈라지거나 손상되기 쉬운 일반 모형과 달리 디지털 모형은 이러한 문제도 없습니다.

캡처에 관련하여 Artec Studio는 몇 초 동안 진행되는 스캐닝 프로세스에서 핵심적인 역할을 합니다. Franze는 소프트웨어의 Autopilot 모드가 스캔의 정렬을 간소화하고 교흔의 실제 크기와 방향을 일치시키는 데 특히 유용하다는 것을 알았습니다.

Franze는 "Artec Studio의 자동화된 매우 훌륭하고 사용하기 쉬우며 매우 빨랐습니다. 저는 단순히 비교를 해보기 위해 수동 모델 편집 단계도 배웠는데, 큰 차이가 없어서 인상적이었습니다!"라고 말했습니다.

3D 스캐닝 프로세스 중간에 찍은 Artec Studio의 스크린숏. 이미지 제공: Erika Franze

스캔을 정리한 후에는 모델링, 렌더링 및 애니메이션 플랫폼인 Autodesk 3ds Max로 내보내고, 필요한 경우 2D 이미지와 함께 사용하여 '가상 교합 윤곽'을 생성할 수 있습니다. 생성된 모델은 매우 정확하여 치아 사이의 텍스처와 각도 차이를 비교하고 궁극적으로 사람을 용의자로 분류하거나 배제하는 데 활용할 수 있습니다.

법의학 3D 스캐닝의 미래는?

이미 15명의 지원자를 대상으로 테스트한 결과, 정확한 치열 모형과 각인을 만들어낸 Franze의 접근 방식은 법치의학의 판도를 바꿔 놓고 있습니다.

Franze는 "두 가지가 똑같아 보일 수도 있고 매우 다를 수도 있습니다. 저의 연구가 최대한 객관적일 수 있도록 저는 통계를 사용하여 분석을 뒷받침하고 있습니다. Space Spider는 이러한 작업에 큰 도움이 되었으며, 스캔은 마치 직접 눈으로 무언가를 보는 것과 같습니다."라고 결론지었습니다.

 

편집된 치아 3D 모델. 이미지 제공: Erika Franze

그녀의 연구는 여전히 치열 모형을 사진과 비교하는 데 중점을 두고 있지만, Space Spider를 채택하면서 교흔 모델링에 대한 흥미로운 접근 방식의 문이 열렸습니다. 실제로 그녀는 이제 교합 인상 스캔의 고해상도 데이터만으로 논란의 여지가 있는 분야에 정확성과 신뢰성을 가져올 수 있는 결론을 도출하는 방법을 개발하는 것을 목표로 하고 있습니다.

 

Liscio는 "교흔 분석이 더 일반적으로 받아들여지는 경로가 있다면, 3D 기록과 형상 분석이 포함될 가능성이 매우 큽니다. 3D 스캐닝은 객관성을 높이기 위한 관문이 될 수 있습니다. 이러한 방법과 표준 중 상당 부분은 아직 확립되지 않았습니다. 하지만 이것은 분명히 출발점이며 목표를 달성하는 방법입니다."라고 덧붙였습니다.

 

 

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한국기술은 산업용 3D프린터 전문기업 한국기술은 3D Systems의 리셀러사로 수많은 레퍼런스와 업종별 사례를 보유하고 있습니다.

2022년 수주한 대전테크노파크 DMP 500, 350을 비롯하여 강원정보문화진흥원, GM Korea, 세종테크노파크 등등이 있습니다. 그 이외에도 광주근카진흥원, 삼성전자, 한국교통대학교, 경북대학교 의료센터, 경북대학교, 한국기술연구원, 정보통신산업진흥원, 경북대학교 3DC 융합기술지원센터, 현대자동차, 대우자동차 등등 다양한 업종의 레퍼런스를 보유하고 있습니다.

한국기술은 1990년에 설립되었으며 산업용 3D프린터 데모룸을 보유하고 있습니다. 또한 국내 최초 3D Systems의 공식 리셀러 계약과 과학기술정보통신부 장관상을 수여하고, 산업통상자원부 주최 "2021년 제16회 전자IT의 날 유공자 포상"대회 대통령 표창장을 수상하였습니다.

최근 Formnext에서는 2022년, 2023년 3D Systems 아시아 리셀러상(APAC Best Reseller of the Year)을 수여하였습니다.

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