3D 모델링

3D 모델링(3D modeling)은 가상의 3D 공간에 표현될 수 있는 수학적 모델을 만들어 가는 과정을 말한다. 모델링은 컴퓨터가 이해할 수 있는 형태의 데이터로 저장된다. 보통 객체는 3차원 공간에 수많은 선으로 표현되고, 렌더링(rendering) 과정을 거쳐 실제 물체와 비슷한 느낌이나 질감을 가지게 된다.

종류

솔리드웍스

솔리드웍스(SolidWorks)는 3D 모델링 프로그램 중 하나이며, 보통 오토데스크사에서 나오는 인벤터랑 무료 스케치업 등 여러 가지 프로그램이 있다. 쉬운 사용법, 폭넓은 산업분야(제품 디자인, 기구 설계, 전기 설계, 전자 등), 3D 디자인 설계에 우수하다. 솔리드웍스는 빠르고 편하게 아이디어의 구현이 가능한 3D 이다. 직관적인 설계가 가능하고, 기존 데이터를 다시 사용할 수 있고, 빠르게 2D 도면을 만드는 기능이 있는 혁신적인 커뮤니케이션 도구이다. 솔리드웍스를 이용하여 세상에 존재하는 거의 모든 제품 및 부품을 구상할 수 있다. 예를 들자면 일반 기계, 의료기계, 로봇, 파이츠, 금형, 자동차 부품 등이 있다. 솔리드웍스에는 3D 솔리드 모델링, 대규모 어셈블리 설계, 고급 곡면 처리, 판금, BOM 등 많은 기능들이 포함이 되어 있다. 또한 다른 3D 프로그램과 협업이 가능하다. 솔리드웍스는 제품 개발 프로세스의 모든 분야에 사용 가능한 통합 솔루션의 핵심 제품이다. 설계 검증, 데이터 관리 등 제한없는 확장성을 제공한다.

솔리드웍스는 효과적으로 기능을 평가하고, 품질을 개선하며, 제품 혁신을 촉진시킬 수 있는 제품이다. 설계 성능을 시뮬레이션 및 해석할 수 있고, 솔리드웍스의 가치에 따라 쉽고 빠르게 이용할 수 있다. 솔리드웍스 내에 완벽히 통합되어 사용할 수 있고, 주요 솔루션으로는 구조해석, 피로해석, 열 해석, 진동 해석, 최적화 설계 해석 등을 할 수 있다. 구조해석은 제품의 강도 및 강성 결정에 이용한다. 피로해석은 금속 피로로 인해 반복적인 무작위 하중 주기가 어떻게 구조적 파괴를 만들 수 있는지 확인할 수 있고, 열 해석은 부품 내부와 외부 사이에서 온도 및 열 전달을 계산한다. 진동해석은 고유 진동성 해석을 이용해 모든 지오메트리에 대해 고유 진동 모드를 결정한다. 최적화 설계 해석은 엔지니어가 자신이 한 설계에 대해 구조적 최적화 해석을 진행하여 무게, 고유진동수 또는 강성 성능에 대한 최상의 내구성에 도달할 수 있도록 지원한다. 솔리드웍스 시뮬레이션을 이용하면 설계자도 쉽게 시뮬레이션을 사용할 수 있고, 설계와 시뮬레이션을 동시에 진행할 수 있으며, 설계 변수를 이용하려 설계를 최적화 할 수 있다. 또한 모델 변경이 바로 시뮬레이션에 반응이 된다.

카티아

카티아(Catia)는 Computer-Graphics Aided Three-Dimensional Interative Application의 약자이다. 사용자와 컴퓨터 사이의 의사소통이 가능하다 라는 뜻으로, 카티아 화면의 다이얼로그 윈도우 안에서 컴퓨터에 사용자가 내린 명령을 컴퓨터가 스크린으로 응답을 하며 진행하는 대화식 작업 방법이다. 제품의 모델을 설계부터 생산까지 전 과정을 제작, 수정, 관리할 수 있도록 하는 PLM(Product Lifecycle Management)을 구현하고, 지식을 기초로 한 설계 지식을 적용해 제품의 생산 기술의 기법들을 직접 제품에 사용이 가능한 최고의 CAD/CAM/CAE 통합 소프트웨어이다. 캐드 프로그램중 하나인 카티아는 오토캐드와 유사한 프로그램이지만, 오토캐드는 2D 도면에 특화되었다면, 카티아는 3D 도면에 특화된 프로그램이다. 카티아는 프랑스 다쏘 사에서 항공기를 만들기 위해 3D 전용으로 제작된 캐드 프로그램이며, 한국에서는 자동차를 제작할 때 많이 사용된다고 한다.

라이노

라이노(Rhino)는 자체적으로 개발한 3D 모델링 커널에 넙스(NURBS) 기반의 서피스 툴 위주로 지원하고 있다. 고급 3D 디자인에 필요한 기능을 충붆히 구현하지 못하고 있어 산만한 서피스 툴 위주로만 지원하고 있는것이다. 넙스란 한마디로 컴퓨터 그래픽스 분야에서 커브(curve)나 서피스(surface)를 수학적으로 표현해내기위해 1970년대 초에 이론체계가 짜여진 오래된 방법이다. 넙스는 서브디비전 방식의 툴에 비해 자유곡면을 만드는 난이도가 높다. 엔터프라이즈용 M-캐드를 비롯하여 대부분의 3D 캐드들이 넙스방식의 서피스 디자인 툴에 더해 직관적 디자인을 할 수 있는 서브디비전 방식의 서피스 디자인 툴도 모듈/애드인 형태로 제공되고 있다.

UI가 아직까지도 콘솔창을 통한 텍스트 다이얼로그 방식이며, 윈도우 프레임도 윈폼을 사용하는 듯 하다. 비정형 모델링을 위해서는 버젼 7의 서브디비전이 쓰이고 있다. 블렌더의 사이클라는 렌더 엔진으로 맥스웰, 브이레이, 키샷등 별도의 렌더 플러그인 없이도 금속, 플라스틱, 유리, 거친 표면 등을 물리적으로 구현하며 이미지를 뽑아내는 것이 가능하다. 그리고 그래스호퍼도 내장되어서 알고리즘 기반 모델링이 가능하다고 한다. 여기에서는 노드 단위로 데이터가 움직이며 벡터그래픽을 불러와서 작업할수 있다. 3D 프린팅과 호환성이 좋다. 3D 프린팅의 한계치대 유격과 크기를 적용시키면 출력할 수 있다. 요즘은 3D 프린팅만을 위한 포스트 툴들도 생각보다 많다. 블렌더의 사이클 렌더를 내부에 포함하고 있지만 사용도는 낮다. 사용의 용이성에 대한 개발이 부족해보인다. 라이노 렌더러 로는 브이레이, 키샷, 루미온 등 별도의 렌더 플러그인을 많이 쓴다.

그래스호퍼는 알고리즘 기반의 프로그램으로 라이노6부터 설치시 내부에 포함되어있어 별도의 설치없이 사용가능하다. 알고리즘을 사용해 라이노 상에 모델링을 제작할 수 있다. 덕분에 길이나 높이 등의 수치를 바꾸면서 즉각적으로 모델링의 변화를 볼 수 있다. 비정형개체의 일정한 간격의 구조물을 사용한다거나 하는 어려운 작업도 알고리즘을 짜서 쉽게 해결이 가능하다. 다만 알고리즘을 짜는 과정이 상당히 어려운 편이다. 그래서 그래스호퍼에 이용자들이 만든 알고리즘을 받아서 사용이 가능하다. 푸드포라이노 사이트에 가면 다양한 알고리즘을 받을 수 있다. 마찬가지로 알고리즘을 모아서 만든 그래스호퍼안의 플러그인도 많이 이용된다. 런치박스와 캥거루가 대표적이다.

인벤터

인벤터(Inventor)는 오토게스크 사의 3D 캐드 소프트웨어 카티아, 지멘스 NX, 솔리드 엣지, 솔리드웍스와 같은 엔지니어용 3D 설계 프로그램이다. 3D 프로그램 중에 3DMAX, Maya 같은 3D 프로그램도 있지만 바라보는 프로그램의 시각 자체가 틀리다. 인벤터는 좀 더 설계쪽에 가까운 유형을 띄고 있고 맥스나 마야는 캐릭터, 인물 같은 부분에 최적화에 더 많은 중점을 두고 있다. 각 3D 프로그램들은 프로그램마다 3D라고는 하지만 좀 더 효율적으로 만들 수 있다. 인벤터라는 프로그램은 실제로 기업의 현장에서는 사용하지 않는다.

하지만 대학교에서 교육을 인벤터로 많이 하고 있다. 그 이유는 프로그램의 사용에 있어서 프로그램이 타 프로그램보다는 저렴하고 기능이 많이 있기 때문이다. 인벤터는 인벤터 2016부터 애니캐드라는 기능이 추가되었다. 이 기능은 케디아, 솔리드웍스 등의 프로그램을 그대로 오픈할 수 있는 기술이다. 인벤터 2016 이전에는 각 프로그램마다의 호환성 때문에 연동이 어려웠지만 이제는 그냥 파일을 오픈만 하면 된다.

스케치업

스케치업(Sketch Up)은 3D 모델링 프로그램으로 무료 소프트웨어다. 맨 처음에는 앳래스트 소프트웨어에서 제작되어 구글에 합병되었고, 다시 '트럼블'로 인수되어 개발사가 자꾸 바뀌는 프로그램이지만 워낙에 그 장점이 확실한 프로그램이기 때문에 많은 유저들에게 사랑을 받고 있다. 스케치업의 장점은 조작법이 아주 쉽다는 것이다. 3D 맥스나 캐드, 라이노 등등 진입장벽이 상대적으로 높은 다른 3D 프로그램 들과는 다르게 마우스로 2D 그림 그리듯 쓱쓱 그어서 만들 수 있다.

스케치업의 특장점 중 하나는 3D의 그림을 2D의 화면에 어색함 없이 적용하는 것이 가능하다는 점인데 최근에 인기 웹툰 닥터 프로스트의 이종범 작가 역시 스케치 업을 활용하여 웹툰에 적용시키는 것에 대해 '웹툰 스케치업 마스터'라는 도서를 출판했을 정도로 스케치업의 여러 활용성이 점점 두드러지고 있다. 단점이 없는 것은 아니다. 우선 툴이 가볍고 단순한 만큼 정밀도가 떨어지는 편이기 때문에 기존의 3D 관련 프로그램보다 사용자의 '컨트롤 능력'을 필요하다. 진입과 활용은 쉽지만 창작과 응용에는 연습이 꽤 필요하다는 것이다.

배경뿐 아니라 자동차와 총기류 등의 복잡한 사물도 금방 드로잉 해서 선을 따온듯한 퀄리티를 보여주기 때문에 웹툰을 그리는 데에 있어서는 정말 유용한 프로그램이다. 구글 검색만 해도 자료가 많은 편이라서 편하게 활용이 가능하지만 좀 더 깊은 있는 활용과 저작권 문제없이 이용을 하고 싶다면 기초적인 제작은 익혀두는 것이 좋을 것이다.

지브러시

지브러쉬는 기계적이고 프로그램적인 다른 3D 프로그램과는 다르게, 수작업의 느낌을 최대한 활용한 것이 특징이며, 점(vertex), 선(edge), 면(polygon)을 마우스로 하나하나 구성하며 모델링을 하는 일반적인 모델링 툴과는 다르게, 스컬핑(sculpting-조각)이라는 방식을 사용하고 있다. 이는 수작업의 느낌과 상당히 비슷하며, 사용자는 마치 점토를 조각해서 모델을 제작하는 느낌을 받을 수 있다. 이러한 수작업 느낌 말고 또다른 지브러쉬의 장점 중 하나는 가벼움이다. 맥스로는 폴리곤이 몇만개가 넘어가기 시작하면 웬만한 컴퓨터로는 진행하기 힘들 지경이 되지만, 지브러쉬는 훨씬 많은 폴리곤을 가볍게 만들 수 있습니다. 따라서 몇만~몇십만 이상의 하이 폴리곤 작업을 엄청나게 높은 퀄리티로 쉽게 할 수 있다. 이러한 장점 덕분에 지브러쉬는 영화계와 게임계에 많이 사용된다. 최대한의 하이퀄리티를 위해 폴리곤 수를 전혀 신경쓰지 않는 영화와는 다르게, 게임은 실질적으로는 성능을 위해 낮은 수의 폴리곤으로 모델링을 해야 하기 때문에 상대적으로 퀄리티가 떨어지게 된다.

블렌더

블렌더(Blender)는 3D 컴퓨터 그래픽 제작 소프트웨어다. 블렌더는 오픈소스 자유 소프트웨어로 소스 코드가 공개되어 있고 무료로 이용할 수 있다. 버전 2.7X까지만 해도 사용하기 힘든 부분이 있었지만 2019년 버전 2.80이 배포되어 동종 유료 프로그램에 버금가는 굉장한 수준으로 기능 향상이 이루어졌으며 이제는 오히려 유료 프로그램의 기능을 뛰어넘고 있는 부분도 많다. 제품디자인, 게임 모델링, VFX 아트, 애니메이션, 피규어 아트, 건축 등의 분야에서 이용 가능하며, 인터넷 커뮤니티들의 지식 데이터베이스, 효율적인 단축키, 안정성, 신속성 때문에 생산성이 높다.

가장 기본적인 모델링(Modeling)부터 시작해서 재질 입히기(Texturing), 그리기(Texture Painting), 렌더링(Rendering), 스컬프팅(Sculpting), 합성하기(Compositing), 애니메이팅(Animating), 리깅(Rigging), 입자(Particles), 물리 시뮬레이션(Physics)까지 업계의 모든 것을 올인원으로 제공한다. 유사 유료 프로그램에서나 쓸 수 있는 대부분의 기능들을 하나의 프로그램 내에서 별도의 플러그인 없이 바로 쓸 수 있다. 각각의 전문 프로그램들에 비해 기능은 조금씩 부족하지만, 그 모든 분야의 기능들이 한 프로그램에 완전히 합쳐져 있다는 점이 장점이라는 평가를 받는다.

한 프로그램에서 모든 것이 가능하다는 범용성과, 블렌더 재단과 협력하는 사용자 풀이 매우 커서 피드백이 빠르고 방대하고 지속적으로 되고 있어 개선 가능성이 높다는 점은 블렌더가 가진 큰 강점이다. 기본으로 내장된 렌더 엔진도 속도, 기능, 퀄리티 면에서 유사 유료 프로그램과 거의 비슷한 상태다. 블렌더에는 2개의 물리 기반 렌더 엔진이 담겨 있다. 하나는 광선추적(Raytracing) 방식의 싸이클(Cycles)인데, 시장에 나온 렌더 엔진들 중 최상 수준의 성능을 보여준다. 다른 하나는 실시간(Realtime) 방식의 이브이(Eevee)인데, 게임 화면처럼 자유롭게 재질과 빛을 적용하면서 실험해 볼 수 있도록 해 준다. 사이클에서는 렌더 장치로 CPU와 GPU를 동시에 이용 가능하며, GPU는 손쉽게 여러 개씩 쓸 수도 있고, GPU를 이용하더라도 시스템 메모리를 이용하기 때문에 그래픽 메모리 용량에 제약되지도 않는다.

블렌더 소프트웨어는 GPL 라이선스이며 재단의 소프트웨어 디자인 팀은 약 15명 정도이다. 전 세계의 사용자들이 아이디어 제안, 버그 리포트, 코드 기여로 버전 업그레이드 속도도 빠르다. 1993년 말부터 버전 업그레이드 되어 역사도 길고 2010년대에 들어서면서 블렌더의 버전 업그레이드 속도가 가속화되고 있다.

참고로, 버전 2.92의 설치 파일 용량은 169MB 정도로 설치하고 나면 약 540MB의 디스크 용량을 차지한다. 프로그램을 실행하는 속도도 여타 3D 그래픽 프로그램보다 훨씬 빠르고 가볍기 때문에 껐다 켜는 데에 있어 부담이 없다.

리눅스, 윈도우, 맥OS를 모두 지원하기 때문에 운영 체제가 달라도 작업들을 편리하게 공유하는 것이 가능하다. 작업 방식과 화면도 정확히 똑같다. 그리고 다른 프로그램의 파일 포맷(.3ds, .fbx, .skp, .3dm, .lxo 등)과 달리 모든 데이터(이미지, 음악, 비디오, 폰트 등)를 블렌더 파일(.blend) 하나에 데이터블록 형태로 자동으로 포함되게 할 수 있다. 블렌더의 대표적인 장점인데, 이 기능을 쓰면 파일을 어디로 들고 가도 일부 데이터가 누락될 문제 전혀 없다. 파일 저장 속도는 다른 프로그램과 비교할 수 없이 빠른데, 실제로 SSD 성능만 받쳐 준다면 수 GB 크기의 파일도 몇 초 만에 저장이 되는 수준이다.

단축키(Hotkey)가 잘 설계되어 있어 익숙해지면 빠르게 작업이 가능하다는 장점이 있으며 단축키 외우기도 아주 쉽다. 마야나 맥스에 익숙한 사람들을 위한 단축키와 마우스 프리셋도 있다. 단축키 없이도 작업할 수는 있지만, 그렇게 하면 블렌더만의 빠른 작업 속도라는 장점을 제대로 사용하지 못한다. 그래서 블렌더를 배운다면 단축키 위주로 작업하는 것을 추천한다.

UI(User interface)도 단정하다. 그 많은 기능을 이렇게 쓰기 쉽도록 정리해 놓은 것은 3ds Max, Maya도 따라오지 못하는 블렌더 개발팀의 능력이다. 사용자들과의 지속적인 소통의 결과물인 셈이다. 프로그램 반응속도/FPS는 폴리곤 수나 로드된 이미지 조건에 따라 차이가 있다.

블렌더는 세계적으로 접속자 수가 많은데 시네마 4D는 물론이고 3ds 맥스나 마야보다도 훨씬 많다. 무료인 것도 있지만 유사 유료 프로그램 이상의 기능이 담겨 있기 때문이기도 하다. 영어에 익숙하다면 구글에 어떤 문제를 검색해도 해결 방법을 찾을 수 있다. 블렌더 최고의 기능은 바로 거대한 사용자 커뮤니티라는 말이 있는데, 실제로 영어권에서는 참고할 강사와 강의가 너무 많아서 블렌더 배우기가 굉장히 쉽다. 따라하기만 하면 되기 때문이다. 참고하기 좋은 한국어 강의도 점점 늘어나는 추세다.

오토데스크(Autodesk)가 3ds 맥스에서 몇 년째 삽질을 하는 동안 블렌더의 사용성, 생산성, 성능은 이미 그 수준을 훨씬 뛰어넘어 버렸다. 마야는 괜찮지만 둘 다 써 본 사람들은 상당수 블렌더가 우위에 있다고 생각한다. 애니메이션이나 영상 회사들 위주로 블렌더 도입이 증가하고 있다. 블렌더 소프트웨어 라이선스는 GPL이지만 블렌더를 사용하여 제작된 결과물의 저작권은 창작자에게 돌아간다.

한국에서는 인터넷 기준으로 2005년에 처음 언급되었고 2006년 1월에 인터넷 카페가 개설된 적도 있었으나 2010년대 중반에 반짝했던 3D 프린터 붐 이전까진 알려진 적이 없는 소프트웨어였다.

블렌더는 블렌더 재단 및 커뮤니티를 통해 계속되고 있다. 블렌더 커뮤니티는 공식 사용설명서, 코딩 패치 제공, 버그 신고, 아이디어 제공, 소식 공유에 참여하고 있다. 자유 소프트웨어 블렌더의 세계에서는 자유롭게 참여하는 분위기가 폭넓게 형성되어 있다.

같이 보기

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