글+사진 최병건 _ 남서울대학교 환경조형학과 건축도자전공 교수 필자는 지금까지 몇 회에 걸쳐 디지털 프로세스를 이용한 도자제품의 제작과정을 소개했다. 이에 많은 도예가들과 교육기관에서 관심을 표명하였으며 실제로 몇몇 대학교에서는 이를 교육커리큘럼에 편성하는 등 그 행보도 빨라지고 있음을 느끼고 있다. 아울러 많은 업체에서 산학의 관심을 표명하고 있는데 이는 이 프로세스를 통한 제품 개발능력이 향상되었음에 기인한다고 할 수 있을 것이다. 그러나 아직도 많은 이들은 디지털 기기를 가마나 물레와 같이 구입만 하면 당장 사용할 수 있는 것처럼 간단하게 생각한다. 아직까지 디지털 기기는 그 표준이 없으며 제어 프로그램도 기기에 따라 제각각이다. 이는 이를 사용하는 분야가 한정되어 있지 않으며 결과물의 쓰임새도 제각각이기 때문이다. 따라서 이번 호에서는 디지털 기기의 이해와 도자제품 생산에 맞는 기기는 과연 무엇인가에 그 중심을 맞추고자 한다. 아울러 다음에 언급된 전문용어 중 필자가 2003년 3월 기고문을 통해 설명한 것은 생략하고자 한다. 3D 모델링머신Modeling Machine의 이해 3D 모델링머신Modeling Machine은 과거와 달리 현재 급격한 발전을 보이고 있다. 과거 NC장비1)가 주종을 이루었다면 현재 RP2)장비는 작업공정과 부대비용 면에서 NC장비에 비해 앞선 기술력을 보이고 있다고 해도 과언은 아니다. 그렇다고 NC장비가 낙후되었다는 것은 아니다. 다만 결과물의 쓰임새에 따라 두 장비의 선택은 달라져야 될 뿐이다. 또한 구입비용 대비 효율성이 이 분야에서 가장 고려되어야 될 점이기도 하다. 현재 이들 장비의 가격은 작게는 수천만 원부터 많게는 수십억을 호가하는 등 그 기준이 없다. 물론 가격이 비싸면 다양한 신기술의 대가라고 보면 될 것이다. 그렇다고 도자제품분야가 모든 신기술을 다 필요로 하는 것은 아니라는 점은 분명해 보인다. NC는 절삭 툴을 이용하여 한 방향으로부터 제작해 들어가며 보통 황삭가공과 사상가공의 절차를 통한다. 이는 도예가들에게 초벌과 재벌로 비유하면 이해가 빠를 것이다. NC는 그 형태를 박스 형태로부터 절삭해 들어간다. 따라서 단번에 그 형태를 절삭하면 기계에 무리가 생기기 때문에 구경이 큰 절삭 툴을 이용하여 대충의 형태를 먼저 절삭한 후 소구경의 툴을 이용하여 정밀한 형태를 다시 절삭해 들어가게 된다. 이를 황삭과 사상이라고 하며 이는 기계의 반응 속도 및 목업 재료와 밀접한 연관을 가지고 제작시간이 결정된다. 여기서 착각하지 말아야 할 점은 기계에 데이터를 걸면 금방 결과물이 나오는 것으로 생각하나 그 시간은 적게는 수 시간 많게는 며칠이 걸리는 수도 있다는 점을 알아야 된다. 상당한 인내심이 필요하다. 그러나 지켜 볼 필요는 없다. 구동방식은 3축3)과 5축4) 이상의 장비들이 있으며 3축은 2.5차원5) 의 형상에 대해 가공이 가능하며 5축이상의 장비에서는 3차원 형상을 가공할 수 있지만 이 또한 공구간섭으로 인해 많은 제약을 받고 있다. 왼쪽 황삭가공 오른쪽 사상가공 RP장비는 NC의 절삭개념과 달리 노즐에서 동시에 모델재료와 써포트 재료를 분사하여 형태를 적층시키며 조형한다.(분말 소결법 장비의 경우) 이는 황삭이 필요 없으며 NC로 불가능한 각도 및 내부가 비어있는 형태까지도 제작이 가능하다. 또한 복잡한 절차를 필요로 하는 CAM 프로그램보다는 간략한 구동프로그램을 탑재한 경우가 많아서 다루기가 비교적 쉽다. 그러나 NC장비보다는 고가의 가격을 형성하고 있다. 위 NC Modeling Machine 아래 RP Modeling Machine 구동 프로그램(CAM Program) 앞에서 언급된 장비만 갖춘다고 당장 작업이 되는 것은 아니다. 3D 프로그램에서 작업한 모델링 데이터와 이를 기계에 전송시켜 적절한 툴의 작업경로를 산출시키는 CAM 프로그램을 필요로 한다. 3D프로그램의 경우는 3D MAX, Maya등 보편화된 프로그램이 있으나 필자는 보다 정확한 도면에 의한 모델제작이 가능한 Rhino 3D Program을 추천한다. 이는 여러 가지 모델링 방법 중 강력한 넙스 방식을 지원하여 보다 유기적이며 추측 가능한 모델 데이터를 만들 수 있기 때문이다. 제작된 모델링 데이터는 적적한 변환 과정을 거쳐 CAM 프로그램에서 작업이 되는데 문제점은 제어계측 전공자도 난해해 하는 NC Code를 다루어야 한다는 점과 장비마다 각각 국한되어 있는 다양한 CAM 프로그램들이다. 즉 한 프로그램을 다룬다고 다른 장비에 연동되는 경우가 많지 않다. 또한 프로그램 가격만 해도 수천만 원을 호가하는 경우가 다반사이다. 이러한 고가 덕분에 많은 업체들이 장비를 구입 시 CAM 무료 교육 등 많은 서비스를 제공하고 있으나 교육을 받고 온 이들이 과연 능수능란하게 기계를 다루는지는 의문이다. 그렇다고 공대가 아닌 이상 CAM 프로그램을 도예과에서 교육할 수도 없는 문제다. 그러나 CAM 프로그램이 그렇게 난해한 것은 아니다. 현재 소프트웨어 발전은 이러한 어려움을 자동으로 해결해주는 CAM 프로그램을 개발하고 있으며 불과 몇 시간의 교육으로도 기계를 가동시킬 수 있는 능력을 갖출 수 있다. 마치 잉크젯 프린터 매뉴얼을 잠시 살펴보는 것과 같다. 이는 상당히 중요한 부분이다. 추후에 구동자가 그만둘 때에는 수억 원짜리 애물단지 하나만 남을 뿐이다. 그렇다고 무료교육은 계속되지는 않는다. 위 Rhino 3D Program 아래 CAM Program 도자제품 제작과정과의 적합성 여타 공업 제품과 달리 도자제품은 그 제작 과정상의 특이성이 있다. 이는 3D 모델링머신의 선택과 밀접한 연관이 있으며 몇 가지 살펴본다면 다음과 같다. 첫째, 목업 결과물을 석고 몰드로 전환시키는 과정이 필요하다. 이는 예각이 존재하면 안 된다는 것이며 3축 구동장비가 이런 상황에 가장 근접한 작업을 가능케 한다. 따라서 여타 기능은 불필요한 기능이 될 수 있다. 둘째, 적절한 절삭 가공 크기이다. 모델링 머신은 제작 가능 크기와 그 가격이 비례한다. 쓸데없는 절삭크기를 고집 한다기보다는 가격대비 가장 적절하고 사용 빈도가 높은 절삭 가능 크기의 모델을 선정하는 것이 중요하다. 어차피 석고 캐스팅에서는 그 조각이 나눠진다는 점을 고려한다면 한번에 모델의 전부가 절삭될 필요는 없다. 셋째, 절삭 가능 재료의 확인이 필요하다. 이 기기를 이용하는 것은 원형을 제작하는 것이니 만큼 석고와 이형에 적합한 목업 재료의 선택이 중요하다. 잘못하다가는 석고에서 떨어지지 않는 곤란한 경우와 맞닥뜨리게 된다. 아울러 이런 경우를 피하기 위해 석고를 목업재료로 하면 되지 않느냐는 질문을 받게 되는데 물론 가능하다. 그러나 석고는 공구의 부식을 심화시키는 단점이 있는 만큼 고가의 장비라는 점을 고려한다면 그리 추천하고 싶지는 않다. 상기에 언급된 기기이외에도 3D 스캐너6)를 이용하여 다양한 자료를 모델링 데이터화 할 수 있으며 3D Touch Modeling 시스템7)은 마우스 및 자판에 비해 보다 감각적인 디자인을 가능토록 해준다. 결 론 디지털 장비의 운용은 여러 가지 고려해야 할 점이 많다. 가격, 절삭방식, 목업재료, 구동 프로그램 등의 적합성을 따져 보아야 한다. 필자는 이런 점에서 배우기 쉽고 비교적 간단한 인터페이스의 구동프로그램을 탑재한 NC장비가 도자제품제작에 적합하다고 판단이 된다. 다행히 이 분야의 지속적인 개발이 이루어지고 있어 장비가격이 계속 내려가고 있으며 간단한 구동프로그램의 개발 또한 지속적으로 이루어지고 있다. 그러나 제품의 질은 어떤 장비를 구비하였다는 것 보다는 좋은 디자인에 의하여 좌우된다. 그러기 위해서는 가상공간에서의 조형감각을 향상시키고 3D 프로그램 능력이 무엇보다도 우선시 된다. 뛰어난 모델링 데이터가 곧 좋은 결과를 보장해 주기 때문이다. 현재 디지털기기의 운용은 많은 이들이 관심을 끌고 있으나 보편화 되어 있지는 않다. 그렇다고 컴퓨터학원에 다닌다고 해결될 문제는 아니며 이와 관련된 위크숍이 개최된다면 참여해보는 것이 가장 좋은 방법일 수도 있다. 1) NC공작기계 : 흔히 기계를 만드는 기계라는 의미로 mother machine이라 불려지고 있다. 이는 가공 지령정보에 따라 2축 이상의 서보 모터를 동시에 제어하여 복잡한 형상도 정밀하게 단시간 내에 가공하는 수치제어(NC, Numerical Control) 공작기계가 발전하면서 mother machine으로서의 명칭에 어울리는 역할을 수행하고 있다. NC공작기계의 초기 목적은 복잡한 형상의 물품을 고정밀도로 가공하기 위하여 개발된 것으로서 밀링 머신이나 보링머신에 많이 적용되었다. 그러나 최근에는 생산성 향상을 목적으로 NC 공작기계를 사용하는 편이 많으며 적용기종도 공작기계의 주류를 이루는 선반이나 머시닝 센터, 드릴/탭핑 머신으로 확산되었으며, 와이어커트 방전 가공기나 레이저 가공기 등에도 응용되고 있다. 2) 소형절삭 RP : 래피드 프로토타이핑(Rapid Prototyping)은 컴퓨터 내부의 CAD화된 3차원 모델을 가능한 번거롭지 않게 시각적이나 촉각적으로 느낄 수 있는 실제모델을 만드는 것을 목적으로 하고 있다. 제조방법으로는 광조형법, 종이적층법, 분말소결법등 여러 제조법을 이용하여 3차원 모델의 형상화 시간이 많이 짧아지게 되었다. 3차원 데이터를 일정한 간격으로 슬라이스데이터로 하여 단면 형상을 평평한 판의 형상으로 하고 그것을 순서대로 쌓아가면서 3차원 형상을 만든다. 3) 3축 : 3차원을 형성하는 기본축인 X, Y, Z축을 의미한다. 4) 5축 : X, Y, Z축 이외의 임의 축들을 설정할 수 있으며 이는 공작기계로 하여금 사각에 위치한 형상을 절삭 가능케 해준다. 5) 2. 5차원 모델링 : 평면형상(2차원)의 평행 또는 회전에 의하여 3차원 형상으로 모델화된다. 이는 완전한 3차원의 데이터베이스의 형식을 갖지 않으면서도 2차원에서 얻지 못하는 3차원 도형 정보를 갖게 된다. 6) 3D Scanner: 물체를 스캔 해서 3차원 데이터 파일로 전환하는 장비. 방식으로는 접촉식과 비접촉식(광학방식)으로 구분된다. 7) 3D Touch Modeling 시스템 : 2차원 데이터를 입력하는 마우스와 자판과 달리 3차원 공간에서 직관적이며 촉각적인 데이터 입력이 가능하다. 필자약력 서울대학교 미술대학 공예과, 미술대학원 도예전공 졸업 개인전, 2002 Molecule (갤러리블루, 서울) 2004 Digital Ceramic_Part1 (한전아트센터, 서울) 2004 Digital Ceramic_Part2 (예술의전당, 서울) 논문, 2004 “Ceramic Design and Its Production by the Use of Digital Process” -International Symposium on Ceramic Materials and Engineering 2004. Jingdezhen. CHINA 현, 남서울대학교 환경조형학과 건축도자전공 조교수 E-mail, choibk@nsu.ac.kr