3D로 크리스마스 선물을 프린트하는 알고리즘

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-12-22

크리스마스 시즌에 맞춰서 사이먼프레이저대학교(Simon Fraser University) 컴퓨터과학과의 Richard Zhang 교수는 크리스마스 트리를 효율적으로 3D로 프린트할 수 있는 방법을 발표하였다. 이것은 폐기물이 없으며, 3D 물체를 피라미드 모양과 같은 부분으로 자동으로 분해하는 세계 최초의 알고리즘을 사용하고 있다. 피라미드 모양의 부분은 피라미드와 같이 돌출되는 부분이 없이 가장 아래 부분에서 위쪽으로 모양이 형성되는 편평한 기저를 가지고 있다. 피라미드적인 형태는 폐기물을 발생시키지 않으며, 프린트하는 시간을 절약시켜 주기 때문에 3D 프린팅에 적합하다. 이 알고리즘은 3D 프린팅 분야에서 가장 크게 주목받게 될 것이며, 또한 주형을 디자인하고 주물을 만들기 위한 애플리케이션을 가질 수 있을 것이다. 기하학적 모델링 및 처리 분야를 전공한 컴퓨터 그래픽 전문가인 Zhang은 박사과정 학생인 Ruizhen Hu와 함께 이 알고리즘을 개발하였다. Hu는 중국 저장대학교(Zhejiang University)로부터 온 국제교환학생이다. 이 연구논문의 제목은 “대략적인 피라미드 형태로의 분해(Approximate Pyramidal Shape Decomposition)”로서, 이번 달 ACM 트랜젝션 온 그래픽스(ACM Transaction on Graphics)에 실리게 되었다. 또한 Hu는 이 연구결과를 중국 심천에서 이번 달에 열린 SIGGRAPH 아시아에서 발표하였다. 3D 프린팅에서 프린터는 녹은 플라스틱이 상향(bottom-up) 방식으로 레이어 바이 레이어로 쌓이게 된다. 만약 나무 가지처럼 형태가 돌출된다면, 그것을 지지해야 될 여분의 재료들이 아래쪽에 프린트되어야만 한다. 이러한 여분의 플라스틱은 폐기물이기 때문에 제거되어야만 한다. 그래서 이것은 시간이 소비되고 어려운 작업이 될 수 있다. 그리고 물체에서 움푹 들어간 부분을 지탱하거나 크리스마스 트리의 가장 윗분에 있는 별처럼 매우 작은 깨지기 쉬운 부분들을 유지하는 폐기물을 제거하는 것은 파손되지 않는 것이 거의 불가능하다. "3D 물체를 가장 최소한의 피라미드 부분들로 분해시켜주는 실용적인 알고리즘을 구성하는 것은 매우 도전적인 일“이라고 Zhang이 말했다. “실제 생활의 물건들을 정확하게 피라미드적인 부분들로 분해하는 것은 비실용적인 것이다. 왜냐하면 이것은 너무 많은 부분들을 결과로 만들 수 있기 때문이다. Ruizhen은 효율적인 해결방법을 얻기 위해서 문제를 변형할 수 있는 영리한 방법을 찾아내었다”고 그가 말했다. 새로운 알고리즘은 아주 적거나 또는 폐기물이 거의 없이 3D로 프린트될 수 있는 매우 적은 피라미드 부분들로 물체를 나누었다. 이렇게 프린트된 부분들은 완성된 물체를 형성하기 위해서 모두 붙여지게 될 것이다. 예를 들어, 크리스마스 트리는 제조단계에서 반으로 나누어지게 되지만 모두 다 붙여지게 된다. 주형과 주물에서 이 아이디어는 유사하다고 Zhang이 말했다. “만약 주형 또는 주물의 부분들이 피라미드적인 것이라면, 주형을 제거하거나 제조된 후에 주물은 깨어지지 않는 결과를 갖게 될 것”이라고 그가 말했다. 크리스마스 트리를 유지하기 위해서 그는 크리스마스 트리나 순록을 위한 크리스마스 주형을 디자인하기 위해서 초콜릿 요리사가 이 알고리즘을 사용할 수 있다고 주장했다. 이 연구는 NSERC와 GRAND NCE에서 연구기금을 지원받고 있다. 3D 프린터는 NSERC RTI(Research, Tools and Instruments)의 지원을 통해서 GrUVi 연구실에서 구입하게 되었다. christmas.jpg http://www.sciencedaily.com/releases/2014/12/141215140901.htm