3D CAD 개념

 

CAD는 컴퓨터로 설계를 할 수 있도록 기능을 제공하는 소프트웨어이다. Computer Aided Design의 약자이다. CAD 뿐만 아니라, 컴퓨터로 공학적 해석기능을 제공하는 CAE(Computer Aided Engineering), CAD와 같은 도구로 설계된 정보를 이용해서 가상으로 생산에 적용해 볼 수 있게 해주는 CAM(Computer Aided Manufacturing), 제품을 가상으로 시험할 수 있는 기능을 제공하는 CAT(Computer Aided Test) 라는 용어들도 있다.

이런 용어들은 Computer가 등장하면서 활용도가 높아지고 있었던 1990년대에 주로 유행하였던 용어이다. 그 당시에는 컴퓨터로 무언가를 한다는 것은 혁신적인 일이었고, 또한 상대적으로 진보된 방법이었다. 하지만 요즘은 컴퓨터가 쓰이지 않는 분야가 없다 보니, 예전보다 더 많은 분야에서 더 깊숙히 활용되고 있기 때문에 "Computer Aided" 라는 말머리의 의미가 무색해지게 되었다.

어떻든 종이에 설계를 하던 것을 CAD는 컴퓨터로 설계를 할 수 있는 시스템이고, 이는 지금도 당연히 적극적으로 사용되는 방법이고, 시대가 지남에 따라 그 수준과 범위 측면에서 많은 발전이 거듭되었다.

처음에 CAD가 등장했을 당시에는 2D, 즉 수학적으로 X축과 Y축을 기준으로 형상을 그려나가는 2차원 개념의 설계를 할 수 있는 도구였다. 마치 종이에 설계도면을 그렸던 것을 컴퓨터 화면에 그려나가는 것과 같았다. 당연히 컴퓨터로 그리기 때문에 보다 정확했고, 보관이나 이동도 편리하고, 복제도 쉬워서 더 많은 분야에 활용되었다. 아직도 건축설계에는 많이 사용되는 방법이다.

그 설계의 대상, 즉 제품이 점점 복잡해 지고, CAD 체계에 갖는 기대가 높아짐에 따라 기능이 발전하게 되었다. 그 중에서 가장 큰 변화는 2D에서 3D로, 즉 X축, Y축, Z축의 3차원으로 설계를 할 수 있게 된 것이다. 3차원으로 그린다는 것은 사람이 실제 사물을 보는 것과 같이 입체적으로 표현하기 때문에 사람이 이해하는 데, 훨씬 더 유리하게 되었다.

2차원으로 그린 설계도면은 사물을 한 방향에서 바라보는 것을 표현한 것이기 때문에, 2차원 CAD 도면은 종이도면을 보는 것과 개념적으로 크게 다르지 않다. 하지만 3D 설계는 컴퓨터 화면에서 가상의 물건을 돌려 가면서 형상을 볼 수 있기 때문에 사람이 실제 형상을 이해하는데 상대적으로 유리하다. 또한 3차원에는 2차원 정보를 기본적으로 포함하고 있기 때문에 3차원에서 2차원 설계도면은 쉽게 만들어 낼 수도 있다. 

좀더 구체적으로 설명하면, 2차원 CAD는 기술적으로 점, 선, 면과 같은 형태의 데이터를 유지하는 반면, 3차원 CAD는 객체의 개념을 도입하여 직육면체, 구, 곡면 등의 형태로 데이터를 유지하게 된다.  거기에 더해서 색깔, 무게, 재질 등의 속성도 추가적으로 관리할 수 있게 되어, 사물을 표현함에 있어서 보다 정교해졌다고 할 수 있겠다.

물론 3차원으로 표현하려면 2차원보다 더 많은 정보를 입력해야 한다.  그래서인지 아직까지도 굳이 3차원 CAD를 사용하지 않고 2차원 CAD를 유지하는 산업도 많이 있다. 이것은 CAD 데이터를 만들기 위한 노력과 CAD 데이터를 활용해서 얻는 이득을 비교하여 선택하게 된다. 

3차원 CAD 데이터를 기반으로 하는 할 수 있는 활용 방법은 2차원 CAD 보다 많다. 2차원에서 3차원으로 변환하는 것은 사실상 불가능하지만, 3차원에서 2차원으로 변환하는 것은 쉽다. 그래서 산업적으로는 처음부터 3차원 CAD로 시작할 것을 권장하는 분위기이다.