제조 사례

CNC, 진공성형 제작 2.6m 비정형곡면 조형물 – CJ블로썸파크

사용자 눈높이 고려한 곡면의 텍스트 표현
대형 CNC, 인조 대리석 진공성형을 통해
2.6m 비정형곡면 대형 조형물 제작

도전 과제
솔루션
고객 혜택
· CNC, 진공성형 제작 기법에 맞는 모델링
· 비정형곡면 대형 입체 조형물 제작
· 특정 재료(인조대리석) 가공 및 조명 조절
· 자유곡선 Surface 모델링
· 대형 5축 CNC 가공
· Molding – 진공성형 제작 및 IoT 솔루션 설치
· 곡면과 눈높이 고려된 완벽한 텍스트 표현
· 기획 의도에 맞는 소재의 조형물 완성
· 원하는 색온도, 색감의 조명 조절 가능

CJ블로썸파크는 CJ제일제당의 연구조직을 통합한 융・복합 R&D 연구소인데요. 축구장 15개 크기(연면적 11만㎡) 규모에 약 600여 명의 전문 연구인력을 수용할 수 있다고 합니다.

CJ블로썸파크 전경

CJ블로썸파크 중앙로비는 거대한 아트리움(Atrium)입니다. 아래 사진에서 볼 수 있듯 1층 계단이 끝나는 부분에 동그랗게 되어 있는 공간이 있습니다. 이곳에 놓일 대형 조형물을 크리에이터블에게 의뢰하셨는데요. CJ 이재현 회장의 개관사를 표면에 조각하고 안쪽에 조명을 넣어 글자가 잘 보이도록 하는 조형물입니다.

CJ의 로고(CI)를 본 따 3개의 꽃잎 모양을 형상화한 CJ블로썸파크에 맞게 ‘씨앗’이라는 콘셉트로 기획을 했는데요.
씨앗 형상의 조형물이 로비 중앙에 놓이면, 개관사의 아이디어부터 시작해 싹이 트고, 꽃이 피어나게 되겠지요. R&D 연구소의 기초 연구와도 맥락이 닿아있는 콘셉트입니다. 주위 환경과 어울리도록 대리석 질감의 조형물을 주문받았습니다.

크리에이터블이 CJ블로썸파크 조형물을 어떤 과정을 거쳐 제작했는지 알려드릴게요.

1. 어떤 크기가 가장 적합할까? – 공간 시뮬레이션

중앙 로비의 경관과 어울리는 조형물을 만들기 위해 크기를 결정해야 했는데요. 
조형물의 3D 모델링 작업 후 공간 시뮬레이션을 진행했습니다. 곡면 조형물 표면에 글자가 새겨지는 만큼, 사람의 눈높이에서 글자가 제대로 보일 수 있는 크기도 중요했죠. 그래서 사람 눈높이에 카메라를 두고 3차원 공간에서 조형물이 어떻게 보이고, 어떤 크기일 때 가장 아름답게 잘 어울리는지 살펴 2.6미터 길이로 정했습니다.

2. 글자가 제대로 표현될까? – 테스트를 위한 3D 프린팅

주문받은 조형물은 두 가지 기능을 수행해야 했습니다. 1) 개관사를 조형물 표면에 새겨서 사람들이 읽을 수 있도록 하고, 2) 조형물 안을 비워서 조명을 비춰 글자가 돋보이도록 해야 합니다.

글자를 완전히 뚫어서 표현하면 안 되고 음각을 해야 하는데, 글자를 어느 정도 깊이로 파는지도 중요한데요.
깊이 파면 안쪽에서 조명을 비췄을 때 글자가 좀 더 또렷하게 보이지만, 곡면 조형물이기 때문에 얇게 남은 부분이 부러질 수도 있죠. 글자를 식별할 수 있으면서도 쉽게 파손되지 않도록 해야 합니다.

글자 크기도 중요한데요. 2.6미터라는 전체 크기, 곡면 입체 중 사람이 한 자리에서 잘 볼 수 있는 면적이 정해져 있고, 그 안에 개관사를 다 넣어야 하기 때문에 글자 크기와 자간도 결정해야 했습니다.

이렇게 실제로 글자가 제대로 표현될 것인가는 3D 모델링 파일만 갖고는 알 수 없습니다. 그래서 크리에이터블의 3D 프린터로 조형물의 일부분을 프린팅해서 테스트해보고, 1:15 스케일의 시제품을 3D 프린팅으로 제작했습니다.

3. 실제로 만들어 봐야 아는 것들 – 실물 크기 시제품 제작 및 수정

실제로 조형물을 만들기 전에, 실물 크기의 시제품을 스티로폼으로 제작했습니다.
크기와 비례를 제대로 가늠하기 위해 만들어 보는 것이죠. 표면에 새겨질 글자가 몰리지는 않는지 등 실제로 만들어 봐야 보이는 것들이 있습니다.

2.6 미터 크기를 스티로폼을 붙여 만들고 표면을 깎아서 원래 모델링에서 의도했던 대로 표현합니다. 씨앗같은 모습이 보이시나요?

특히 안쪽을 비워서 조명을 넣어야 하기 때문에 스티로폼의 안쪽을 파서 실제 조형물을 제작할 때 가공과 관련된 것들도 점검합니다.

역시 실제 제작해보니 모델링 상태에서는 보이지 않던 것들이 보입니다.
피드백을 받아 부자연스러운 부분, 향후 제작 난이도에 관련된 부분을 수정합니다.

4. 인조 대리석으로 곡면 입체를 만들다! – CNC 및 진공성형

조형물의 안을 비워야 하기 때문에 가공의 용이성과 비용, 접착면을 고려해 천연 대리석이 아닌 인조 대리석을 소재로 선택하기로 했습니다.
딱딱한 인조 대리석 판을 어떻게 곡면으로 구부릴 수 있을까요?
방법은 진공성형(眞空成形, vacuum forming)입니다. 흔히 볼 수 있는 얇은 플라스틱 과일 용기들이 진공성형으로 만든 것인데요.
아래 그림을 보면 이해가 좀 더 쉽게 되실 거예요. 

모양의 원본이 되는 금형 위에 플라스틱 시트를 놓고 열을 가한 다음, 플라스틱 시트가 말랑말랑(軟化)해지면 공기를 빼내서 금형과 플라스틱 시트 사이를 진공으로 만듭니다. 그러면 플라스틱 시트가 금형에 쫙 달라붙게 되겠죠. 그렇게 형태를 만들고 식혀서 형태를 만드는 것인데요. 

크리에이터블은 진공성형 전에 글자를 CNC로 먼저 새긴 후 진행하기로 결정했습니다. 곡면에 글자를 새기는 것보다 평면에 새긴 후 곡면으로 만드는 게 더 나으니까요. 

하지만 생각해야 할 점이 더 있죠. 평면에 새긴 글자를 곡면으로 만들면? 곡면으로 굴절되는 곳의 글자는 왜곡되기 쉽습니다.
평면에서는 나란히 평행으로 보이던 텍스트를 곡면으로 만들면 평행으로 보이지 않을 수도 있죠.
이런 점을 모두 생각해 글자를 배치하고 CNC로 새겼습니다. 크리에이터블의 제조 디자이너가 굉장히 공을 들여 진행한 부분입니다.

곡면굴절률을 생각해 텍스트를 섬세하게 수정

또한 2.6 미터의 크기의 곡면 입체가 굴절이 다 다르기 때문에 한번에 인조 대리석 한 판으로 만들 수 없겠죠. 
잘라서 제작한 다음 접착해야 하는데, 글자가 들어가는 분량과 크기, 비례를 고려해 절단면을 설정합니다.

CNC로 글자를 새기고, 진공 성형으로 곡면을 만들기 위해 금형에 해당하는 부분을 나무로 제작했습니다.
나무 위에 인조 대리석을 놓고 진공 성형해 곡면을 만든 뒤, 위에서 설정한 접착면이 될 부분을 CNC로 다시 잘라냅니다.
아래 영상에서 CNC 가공 현장을 보실 수 있습니다.

5. 빛과 그림자의 섬세한 조절 – IoT 솔루션과 반사판 제작

위에서 말한대로 조형물 목적 중 개관사를 표면에 새기는 것은 진공 성형 및 CNC 작업으로 완료되었습니다.
이제 조형물 안에서 조명을 비춰 글자가 돋보이도록 해야 하는 작업이 남았는데요.
개관사를 세 부분으로 나눠 새긴 만큼 조명도 세 곳에 설치해 글자가 잘 보일 수 있도록 했습니다.

조형물 조명 설치 시뮬레이션

이 작업도 쉽지 않은 도전이었는데요. 아래 사진을 보면 조명의 반사판 높이에 따라 그림자의 영역이 달라지는 걸 보실 수 있습니다.
작업 공정 때문에 어쩔 수 없이 생긴 접착면이 조명에서 최대한 드러나지 않게 하되, 글자는 밝게 돋보여야 했기 때문에 빛과 그림자의 영역을 수없이 테스트하며 적합한 반사판 높이를 찾느라 끊임없이 테스트를 했습니다. 
완성도 높은 디테일을 위한 크리에이터블 디자이너의 노력이 보이실 것입니다.

와이파이 연결을 통해 휴대전화 앱에서도 조명 색을 바꿀 수 있는 IoT 솔루션도 도입했는데요.
4만 8천 가지의 색상 변화가 가능합니다. 정해진 색이 아닌 주변 경관과 가장 잘 어울리는 조도, 색온도, 색상을 찾을 수 있고, 언제든 변경이 용이한 방식입니다.

이렇게 많은 과정을 거쳐 마침내 조형물이 완성되었습니다. 조심스레 블로썸파크까지 이동해 설치합니다.

제작 과정에 대한 영상을 보면 좀 더 이해가 쉬우실 거예요.

대형 CNC, 진공성형을 이용한 조형물을 제작해야 할 때, 크리에이터블과 함께 하시면 완성도 높은 결과물을 만드실 수 있습니다.
3D 모델이 없고 2D 스케치만 있더라도 걱정말고 연락주세요. 
크리에이터블 전담 디자이너가 제작 의도를 정확히 파악한 3D 모델 파일을 만들어 드립니다.

만들고 싶다면, 크리에이터블에 맡겨주세요.

Write A Comment