건축 분야의 급속 조형법(Rapid Prototyping) – 상상이 현실로

오브젯의 새로운 건축 블로그 게시물. 작성자: Rietveld Architects의 3D 프린팅 전문가 Piet Meijs

이전 몇 개의 게시물에는 건축 분야에서 급속 조형법을 구현하는 방법에 대해 개괄적으로 소개한 글이 있습니다. 하지만 설계에서 물리적 모형을 얻기까지 실제 과정에 대해 제대로 설명한 적은 없습니다. 이번에는 가장 최근 게시물에서 작업 구조에 대해 간단하게 언급했었던 내용에 대해 좀 더 자세히 설명하도록 하겠습니다.

설계 단계
모든 모형의 첫걸음은 설계입니다. 사무실에서 이루어지는 설계는 항상 프로젝트와 관련되어 있습니다. 따라서 범위가 정해져 있는 특정한 설계 작업을 위해 개발한 설계 솔루션이 모형에 반영되어야 합니다. 일반적으로 설계는 수작업에 의한 대략적인 스케치부터 시작되며 차후에 필요에 따라 수작업으로 스케치를 수정할 수도 있습니다.

도식 단계
초기 설계 스케치가 완료되면 CAD 소프트웨어를 사용하여 도면화해야 합니다. 설계의 복잡한 정도에 따라 2차원 라인 드로잉부터 시작하거나 곧바로 간단한 3차원 모형으로 넘어가기도 합니다. 이 초기 구조도는 정확한 치수와 비율로 설계를 배치하는 데 초점이 맞춰집니다. 이 구조도, 즉 3차원 컴퓨터 모형은 프로그램이 적합한지 혹은 초기 설계의 중량감이 타당한지 확인하는 데 사용될 수 있습니다. 그래도 이 시점까지는 초기 설계 의도를 유지한 상태로 프로그램에 맞게 설계를 수정하기가 용이합니다.

3D 모형화
도식으로 표현한 라인 드로잉, 즉 컴퓨터 모형이 완성되면 3D 프린터로 출력할 3D 컴퓨터 모형 제작에 착수할 수 있습니다. 물론, 인쇄 모형 작업에서는 이 단계가 가장 중요합니다.

이 시점에서는 도식 단계에서 확보한 설계를 이해해야 합니다. 다시 말해서, 설계 단계의 설계 의도를 다시 되짚어봐야 한다는 뜻입니다. 정확히 무엇을 목표로 했었는가? 견고한 건물과 친환경 건물 중 어느 쪽을 원했었는가? 건물의 구조가 설계에서 두드러져야 하는가, 아니면 무난해야 하는가? 배경이 중요한가? 이와 같이 항상 초기 설계 의도를 되짚어보고 결정을 할 때도 초기 설계 의도를 염두에 두어야 합니다. 그렇지 않으면 나중에 허점투성이의 설계로 전락해서 완성된 설계 결과가 초기 설계 의도와 동떨어지게 될 우려가 있습니다.

다음 단계에서는 모형의 규모를 결정해야 합니다. 산업 디자인과 달리 건축 모형은 일대일 비율로 제작되는 경우가 거의 없습니다. 실제 크기보다 100배 혹은 1,000배 더 작은 것이 일반적입니다. 이로 인해 완전히 새로운 문제가 발생합니다. 실제 크기보다 훨씬 작게 설계해야 하기 때문에 일부 중요한 요소는 누락되는 반면, 그다지 중요하지 않은 다른 요소가 모형에 포함될 수도 있습니다. 따라서 설계 단계에서 정했던 설계 의도에 충실할 수 있도록 어떤 요소가 중요한지 반드시 이해하고 있어야 합니다. 중요한 요소를 강조하기 위해 원하는 요소의 크기는 늘리면서, 중요하지 않은 요소는 완전히 배제할 수 있습니다. 이와 관련해서 엄격히 지켜야 할 규칙은 없지만 우리는 경험을 통해 어떤 것이 효과적이고 어떤 것이 그렇지 않은지 터득할 수 있습니다. 그리고 새로운 상황에 부딪혔을 때를 대비해 일반적으로 여러 개의 테스트 모형을 인쇄해서 어떤 솔루션이 원하는 바에 가장 부합하는지 확인해야 합니다.

이런 요인을 모두 결정하고 나면, 기본적으로 인쇄 모형용 설계를 제작합니다. 이 모형 설계는 건물 디자인을 추상적인 캐리커쳐로 묘사하는 것이 가장 효과적일 수 있습니다. 이 모형은 더 이상 건물 디자인을 정확한 비율로 축소한 버전이 아니지만 설계 의도와 정확히 부합해야 합니다.

모형 설계는 SketchUp 혹은 ArchiCAD로 이루어집니다. 모형의 기본적인 기하학적 구조가 완성되면 모형을 Rhino로 내보냅니다. Rhino에서는 Grasshopper를 이용해서 특정 표면에 질감을 적용할 수 있으며 메쉬-체크 도구를 이용해서 기하학적 구조에 미흡한 부분이 없는지 확인할 수 있습니다.

3D 인쇄
이제 Rhino에서 모형을 STL 파일로 내보낼 차례입니다. STL 파일을 내보내면 이 파일이 오브젯의 소프트웨어에 로드되어 모형을 3D 프린터의 빌드 트레이에 배치할 수 있게 됩니다. 또한 이 소프트웨어를 이용하면 모형을 단면으로 쪼개서 오브젯의 3D 프린터에 각 단면들을 전송할 수도 있습니다.

현재는 모형을 실제로 인쇄하는 데 오브젯의 경성 백색 재료만 사용하고 있는데, 경험상 대단히 적절한 선택이었다는 것이 우리의 생각입니다. 건축 모형의 색상이 실제 건물에도 그대로 반영된다고 생각하는 경우가 많습니다. 가령, 청색 소재로 제작한 모형을 고객에게 보여주면 고객은 실제 건물도 청색으로 짓게 될 모양이라고 생각할 우려가 있습니다.  그런데 흰색 소재를 사용하면 그런 편견이 최대한 줄일 수 있습니다. 그래서 설계 과정 초기에 모형을 제작할 때는 아직 어떤 소재를 사용할지 확실히 결정되지 않았기 때문에 흰색을 사용하는 것이 편견을 없애는 데 훨씬 더 효과적입니다.

정리 단계

모형이 인쇄되면 깨끗하게 정리해야 합니다. 오브젯의 시스템에는 액상 재료와 액체 보조재가 사용됩니다. 이런 재료가 얇은 조각 형태로 트레이에 차곡차곡 쌓이게 되면 자외선을 쪼여서 굳히기에 들어갑니다. 그러면 모형 재료가 굳어서 고체로 바뀌고 보조재는 그보다 더 유연한 상태로 굳게 됩니다.

보조재 제거에는 전체 공정에서 가장 기초적인 기술이 사용됩니다. 여러 가지 플라스틱 도구, 종이 클립 그리고 분무기를 사용해서 모형을 깨끗하게 정리해야 합니다. 이때, 모형보다 부드러운 도구를 사용하는 것이 무엇보다 중요합니다. 그래야만 정리하는 과정에서 모형이 실수로 훼손되는 걸 막을 수 있습니다. 만약 모형에서 작은 조각이 떨어져 나온 경우에는 일단 모형 정리를 마친 후에 떨어진 부위를 접착제로 손쉽게 붙이면 됩니다.

도장
모형 전체가 흰색인 경우에는 사실성이 떨어질 우려가 있습니다. 흰색과 완전히 대비되는 색상(주로 적색)으로 모형의 일부를 색칠하면 이를 방지하는 데 효과적입니다. 일반적으로 우리는 이러한 용도로 VTC(Vertical Transportation Core)를 이용합니다. VTC는 인쇄 후에 모형에서 떼어내기가 용이한데다 깔끔한 형태의 연속된 구멍을 모형에 만들어내는데 이 구멍들은 정리할 때도 도움이 됩니다. 이 요소를 색칠해서 제 자리에 배치하면 다른 요소의 배경 역할을 하게 됩니다. 이제 가지런히 서있는 흰색 기둥들이 더 이상 한 덩어리의 흐릿한 형체로 보이지 않으며 실제로 모든 기둥을 또렷하게 구분할 수 있습니다.

아주 강렬한 색상을 사용할 경우의 또 다른 장점은 흰색 모델의 재료가 더욱 하얗게 보인다는 점입니다. 그 이유는 특정 범위의 색상만 식별할 수 있는 인간의 눈과 관련되어 있습니다. 색상들이 서로 가까이 있을수록 인간의 눈은 색 차이에 더욱 민감하게 반응합니다. 따라서 황백색이 아주 강렬한 적색 옆에 놓일 경우 인간의 눈은 황백색을 순수한 흰색으로 인식하게 됩니다.

사진 촬영
마지막 단계는 사진으로 모형을 문서화하는 일입니다. 우리가 제작한 모형은 고객에게 전달되고 고객은 모형을 소장하는 경우가 대부분입니다. 이따금 사무실에 전시할 목적으로 새 모형을 이전 모형과 바꾸기도 하지만 그래도 가장 최근에 제작한 모형의 사진이 필요하기 마련입니다. 이러한 사진은 회사 웹사이트나 iBook에서 홍보하는 데 사용될 뿐 아니라 잠재 고객에게 프레젠테이션을 실시할 때도 활용할 수 있습니다.

이 게시물은 다음 언어로도 볼 수 있습니다: 중국어 간체, 영어, 불어, 스페인어, 브라질 포르투갈어

댓글 남기기

*