KR102129770B1 - 3차원 투명 공간에서의 조형물 및 그의 제작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투명 물질로 채워지는 3차원 입체공간 내에 조형물을 제작하는 기술에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 투명 물질로 채워지는 3D 입체공간 내에 조형물을 제작할 때, 제작하고자 하는 조형물의 3차원 도면을 원하는 장수로 분할한 2차원 도면과 2차원 도면의 장수에 상응되는 장수의 투명판을 마련하고, 이들을 이용하여 조형물 형성공정을 2차원 도면의 장수 만큼 반복적으로 수행하는 과정을 통해 원하는 형상의 조형물을 제작하되, 상기 투명판에 해당 영역의 형상을 형성하기 위하여 상기 투명판에 표현소재를 쌓거나 접합하거나 스크래치를 내는 방식으로 형상을 형성함으로써, 복잡거나 정밀한 구조의 조형물을 구현할 수 있고, 재현성이 뛰어난 효과를 발휘할 수 있다.

Description

3차원 투명 공간에서의 조형물 및 그의 제작 방법{SCULPTURE IN THREE-DIMENSIONAL TRANSPARENT DIMENSION AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 투명 물질로 채워지는 3차원(3D) 입체공간 내에 제작되는 조형물에 관한 것으로, 특히 제작하고자 하는 조형물의 3차원 도면을 원하는 장수로 분할한 2차원 도면과 2차원 도면의 장수에 상응되는 장수의 투명판을 이용하여 원하는 형상의 조형물을 제작할 수 있도록 한 3차원 투명 공간에서의 조형물 및 그의 제작 방법에 관한 것이다.

어떠한 형상을 표현하는 방법에는 여러 가지가 있을 수 있다. 예를 들어, 1차원 형상으로서 선으로 표현되는 글이 있을 수 있고, 2차원 형상으로서 면에 표현되는 그림이 있을 수 있으며, 3차원 형상으로서 입체적으로 표현되는 조형물이 있을 수 있다. 이들의 표현 범위는 글, 그림, 조형물의 순서로 넓지만, 사실감은 이와 반대로 조형물, 그림 및 글의 순서로 크다.

글의 표현 소재로서 근래에는 그다지 사용되고 있지 않지만 전통적으로 오랬동안 사용되었던 죽간이나 목간 등이 있을 수 있고, 그림의 표현 소재로서 종이나 판 등의 있을 수 있으며, 조형물의 표현 공간으로서 투명공간이 있을 수 있다. 여기서, 상기 글의 표현소재, 그림의 표현소재 및 조형물의 표현공간은 운송장비 등을 이용하지 않고 사람에 의해 쉽게 이동 가능한 것을 의미한다. 예를 들어, 상기 글의 표현소재, 그림의 표현소재 및 조형물의 표현공간은 글이 새겨진 커다란 바위, 그림이 그려진 큰 동굴 및 야외에 고정적으로 설치된 일정치 이상의 부피나 무게를 갖는 조형물 등과 같이 이동이 불가능한 것은 포함하지 않는다.

1차원 표현소재로 사용되는 죽간이나 목간 등은 단순히 글과 같은 1차원 이미지만 표현이 가능한 표현상의 제약이 따르고, 설령 그림과 같은 2차원 이미지를 표현한다고 할 지라도 극히 제한적인 문제점이 있다.

2차원 표현소재로 사용되는 종이나 판 등은 글과 같은 1차원 이미지와 그림과 같은 2차원 이미지를 모두 표현할 수 있지만, 3차원 이미지를 입체적으로 표현하지 못하는 한계가 있다.

이에 비하여, 3차원의 조형물은 1차원 내지 3차원의 이미지들을 모두 표현할 수 있어 1차원 표현소재나 2차원 표현소재에 비하여 표현력이 월등히 뛰어나다.

종래의 이미지 표현 기술로서 3D 레이저 인그레이빙(Laser Engraving)이 있는데, 이는 투명한 크리스탈 입체 공간 속에 레이저 빔을 주사하여 점(dot) 형태의 흔적을 만들어 내고, 이 점들을 조합하여 원하는 형상(예: 사람 얼굴, 물건 등)을 만들어 내는 기술이다.

또 다른 종래 기술로서 본 특허의 출원인이 출원하여 등록을 받은 아래의 특허에서는 글, 그림, 내부 조형물 및 실물과 고정수단인 투명 바인더나 이동수단인 투명 캐리어를 수용하여 조형물을 원하는 형상으로 제작하였다.

그러나, 이와 같은 종래의 3D 레이저 인그레이빙 기술은 컬러로 형상을 표현하는 것이 불가능하고 단지 흑색으로만 형상을 표현할 수 있을 뿐 다른 재료를 이용하는 것이 불가능하여 표현이 단조로운 한계가 있다.

또 다른 종래 기술의 경우 울창한 나뭇잎과 같은 복잡한 이미지의 표현이 어렵거나 불가능하고, 반복성 내지는 재현성이 없어나 아주 낮은 문제점이 있다.

특허문헌 : 국내 특허등록 제10-1695806호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 투명 물질로 채워지는 3차원(3D) 입체공간 내에 조형물을 제작할 때, 제작하고자 하는 조형물의 3차원 도면을 원하는 장수로 분할한 2차원 도면과 2차원 도면의 장수에 상응되는 장수의 투명판을 마련한 후 이들 투명판에 표현소재를 쌓거나 접합하거나 흔적(스크래치)을 내어 해당 영역의 형상을 형성하고 이렇게 형상이 형성된 투명판들을 적층하여 조형물을 제작하여, 다양한 표현 기법으로 정밀한 표현이 가능하고 반복 재현이 가능한 조형물을 제공할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 투명 물질로 채워지는 3차원(3D) 입체공간 내에 조형물을 제작할 때, 제작하고자 하는 조형물의 3차원 도면을 원하는 장수로 분할한 2차원 도면과 2차원 도면의 장수에 상응되는 장수의 투명판을 마련한 후 이들 투명판에 표현소재를 쌓거나 접합하거나 흔적을 내어 해당 영역의 형상을 형성하고 이렇게 형상이 형성된 투명판들을 적층하는 단계를 통해 목적한 형상의 조형물을 제작하여, 다양한 표현 기법으로 정밀한 표현이 가능하고 반복 재현이 가능한 조형물의 제작 방법을 제공할 수 있도록 하는데 있다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 3차원 투명 공간에서의 조형물은, 제작하고자 하는 조형물의 3차원 도면이 임의의 방향으로 분할된 N 장의 2차원 도면에 상응되게 각기 제작되고, 상기 조형물의 해당 영역의 형상이 각기 형성되어 적층되는 투명판; 상기 투명판에 해당 영역의 형상이 형성되도록 그 투명판에 쌓이는 표현소재, 접합되는 표현소재 및 상기 형상이 나타나도록 형성되는 스크래치의 표현소재 중에서 하나 이상의 표현소재; 상기 투명판의 적층을 위해 그 투명판의 일측에 고정 설치되는 투명 지지대; 투명 물질로 이루어져 상기 투명판이 적층된 구조의 조형물의 구성요소들을 수용하는 수용틀; 및 상기 수용틀 내의 공간에 채워지는 투명물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 3차원 투명 공간에서의 조형물 제작 방법은, 조형물의 3차원 도면을 마련하는 단계; 상기 3차원 도면을 수평 방향으로 N회 분할하여 N 장의 2차원 도면을 획득하는 단계; 상기 N 장의 2차원 도면에 상응되는 장수의 투명판을 마련하는 단계; 상기 N 장의 투명판을 적층하면서 매 투명판에 해당 2차원 도면의 형상을 형성하는 단계; 및 형상 형성 공정이 완료된 조형물의 구성요소들을 수용틀에 넣고 빈 공간에 투명 물질을 채워 넣는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 투명 물질로 채워지는 3차원(3D) 입체공간 내에 조형물을 제작할 때, 제작하고자 하는 조형물의 3차원 도면을 원하는 장수로 분할한 2차원 도면과 2차원 도면의 장수에 상응되는 장수의 투명판을 마련한 후 이들 투명판에 표현소재를 쌓거나 접합하거나 흔적을 내어 해당 영역의 형상을 형성하고 이렇게 형상이 형성된 투명판들을 적층하여 목적한 형상의 조형물을 제작 함으로써, 복잡거나 정밀한 구조의 조형물을 다양한 표현 기법으로 정밀하게 표현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 제작하고자 하는 조형물의 3차원 도면을 원하는 장수로 분할한 2차원 도면과 2차원 도면의 장수에 상응되는 장수의 투명판을 바탕으로 조형물을 제작하므로 재현성이 뛰어난 효과가 있다.

또한, 본 발명은 자연 혹은 인공의 대부분의 재료들을 사용할 수 있으므로 다양한 표현이 가능하게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 투명 공간에서의 조형물의 사시도.
도 2는 본 발명에 따라 투명판에 해당 영역의 형상을 형성하는 예를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 3차원 투명 공간에서의 조형물 제작 방법의 흐름도.
도 4는 본 발명에 따라 제작하고자 하는 조형물의 3차원 도면을 예시적으로 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따라 투명판을 적층하면서 매 투명판에 해당 2차원 도면의 형상을 형성하는 공정을 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명에 적용되는 수용틀의 사시도.
도 7은 본 발명에 따라 모래로 제작한 조형물의 사시도.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 투명 공간에서의 조형물의 사시도로서 이에 도시한 바와 같이 조형물(100A)은, 제작하고자 하는 조형물(100A)의 3차원 도면이 임의의 방향으로 분할된 N 장의 2차원 도면에 상응되게 각기 제작되고, 상기 조형물(100A)의 해당 영역의 형상이 각기 형성되어 적층되는 투명판(111), 상기 투명판(111)에 해당 영역의 형상이 형성되도록 그 투명판(111)에 쌓이거나 접합되거나 스크래치가 나거나 절단된 형태의 표현소재(112), 상기 투명판(111)의 적층을 위해 그 투명판(111)의 일측에 고정 설치되는 투명 지지대(113) 및 투명 물질로 이루어져 상기 투명판(111)이 적층된 구조의 조형물의 구성요소를 수용하는 수용틀(131)을 포함한다.

도 2는 본 발명에 따라 투명판(111)에 해당 영역의 형상을 형성하는 예를 나타낸 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 3차원 투명 공간에서의 조형물을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따라 제작된 조형물(100A)을 예시적으로 나타낸 것으로, 석탑(110A) 위에 보름달(120A)이 떠 있는 풍경을 모래의 표현소재를 이용하여 제작한 예를 나타낸 사시도 및 부분 확대도이다.

제작하고자 하는 조형물(100A)의 3차원 도면이 임의의 방향(예: 수직,수평, 대각선 방향)으로 분할되어 N 장의 2차원 도면이 획득되는데, 투명판(111)은 상기 2차원 도면에 따라 투명한 재질로 제작된 판이다. 상기 투명판(111)의 재질은 특별하게 한정되지 않으며, 투명하거나 반투명한 물질이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 투명판(111)의 재질로써 아크릴 물질(수지)이 사용될 수 있다.

표현소재(112)는 상기 투명판(111)에 해당 영역의 형상을 형성하기 위해 사용되는 재료나 흔적이다. 즉, 상기와 같이 제작된 투명판(111)들에 조형물(100A)의 해당 영역의 형상이 표현소재(112)에 의해 형성되는데, 도 2는 그 예를 나타낸 것이다. 예를 들어, 도 2의 (a)는 투명판(111)의 상부에 표현소재(112A)를 쌓는 방식으로 형상을 형성한 것을 나타낸 것이다. 도 2의 (b)는 투명판(111)의 상부에 표현소재(112B)를 접합하는 방식으로 형상을 형성한 것을 나타낸 것으로 인쇄를 포함할 수 있다. 도 2의 (c)는 투명판(111)의 표면에 흔적(scratch)(112C)을 내는 방식으로 형상을 형성한 것을 나타낸 것이다. 여기서, 상기 표현소재란 인공적으로 제작된 각종 인공 소재(예: 철이나 플라스틱 재질의 독립된 물체)나 자연으로부터 획득된 자연소재(예: 식물, 광물, 동물)를 포함할 수 있다. 도 1의 조형물(100A)에서 표현소재(112)는 자연 부재 중 하나인 모래이다.

투명 지지대(113)는 상기 투명판(111)에 표현소재(112)를 이용하여 상기와 같이 형상을 형성한 후 이들을 적층하기 위해 사용되는 것으로, 이를 위해 그 투명판(111)의 일측에 고정 설치된다.

수용틀(131)은 상기와 같이 제작된 조형물(100A)의 구성요소인 석탑(110A)과 보름달(120A)을 수용하는 틀로써 전체 면 또는 최소 1면 이상이 투명 물질로 이루어진다. 상기 수용틀(131) 안에 석탑(110A)과 보름달(120A)이 고정 설치되고, 이들 간의 공간에 투명 물질이 채워지는데, 그 투명 물질은 수지와 같은 고체나, 물과 같은 액체 또는 공기와 같은 기체가 될 수 있다. 상기 고체 투명 물질은 아크릴 수지를 포함할 수 있다.

상기에서는 조형물(100A)의 내부 전체가 투명판(111) 및 표현소재(112)에 의해 채워지는 것으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로써, 조형물(100A)의 외부만 소정의 두께로 상기 투명판(111) 및 표현소재(112)가 채워지고 안쪽은 빈 공간 상태가 되도록 제작될 수 있다. 또 다른 예로써, 조형물(100A)의 소정 부위의의 외부 및 내부에서 투명판(111) 및 표현소재(112)가 떨어져 나간 상태로 제작될 수 있다.

한편, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 투명 공간에서의 조형물 제작 방법의 흐름도로서 이에 도시한 바와 같이, 조형물의 3차원 도면을 마련하는 단계(S1), 상기 3차원 도면을 임의의 방향으로 분할하여 N 장의 2차원 도면을 획득하는 단계(S2), 상기 N 장의 2차원 도면에 상응되는 장수의 투명판을 마련하는 단계(S3), 상기 N 장의 투명판을 적층하면서 매 투명판에 해당 2차원 도면의 형상을 형성하는 단계(S4), 상기 형상 형성 공정이 완료된 조형물의 구성요소들을 수용틀에 넣고 빈 공간에 투명 물질을 채워 넣는 단계(S5,S6) 및 상기 수용틀을 분리해 내는 단계(S7)를 포함한다.

도 4는 본 발명에 따라 제작하고자 하는 조형물의 사시도이다. 도 5는 도 4를 분할한 투명판을 적층하면서 매 투명판에 해당 2차원 도면의 형상을 형성하는 공정을 나타낸 예시도이다. 도 6은 본 발명에 적용되는 수용틀의 사시도이다. 도 7은 본 발명에 따라 모래의 표현부재로 제작한 조형물의 사시도이다. 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 3차원 투명 공간에서의 조형물 제작 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제작하고자 하는 조형물의 3차원 도면을 마련한다(S1). 도 4는 본 발명에 따라 제작하고자 하는 조형물의 3차원 도면을 예시적으로 나타낸 것으로, 석탑(110) 위에 보름달(120)이 떠 있는 풍경의 조형물(100)을 나타낸 것이다. 상기 3차원 도면을 마련하는 방법에는 여러 가지가 있을 수 있다. 예를 들어, 3D 프린팅을 위해 컴퓨터 프로그램으로 제작한 3차원 도면(3D 모델링 도면)을 이용하거나, 스캐너 장치를 이용하여 획득한 3차원 도면을 이용할 수 있다.

상기 조형물(100)의 3차원 도면을 임의의 방향으로 예를 들어, 임의의 방향(예: 수평 방향)으로 N회 분할하여 N 장의 2차원 도면을 획득한다(S2). 상기 조형물(100)의 3차원 도면을 임의의 방향으로 N회 분할할 때 분할되는 두께는 특별하게 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 3차원 도면을 N회 분할할 때 균등하게 분할하거나 불균등하게 분할할 수 있다.

상기와 같은 분할 공정을 통해 획득된 N 장의 2차원 도면에 대응하여, N 장의 투명판(111)을 마련한다(S3). 상기 투명판(111)의 재질은 특별하게 한정되지 않으며, 투명하거나 반투명한 물질이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 투명판(111)의 재질로써 아크릴 물질(수지)이 사용될 수 있다.

첫 번째의 투명판(111)에 상기 조형물(100)의 3차원 도면을 2차원으로 분할한 2차원 도면들 중 첫 번째 2차원 도면을 참조하여 그의 형상을 형성한 후, 상기 첫 번째의 투명판(111)의 양측 가장자리에 투명 지지대(113)를 올려 놓고 그 위에 두 번째의 투명판(111)을 올려 놓은 다음 상기와 같이 두 번째 2차원 도면을 참조하여 그의 형상을 형성하는 과정을 필요한 만큼(N회) 반복 수행한다(S4,S5).

상기 투명판(111)에 목적한 형상을 형성하는 방법에는 여러 가지가 있을 수 있는데, 상기 도 2와 같은 방법으로 형성할 수 있다. 즉, 도 2의 (a)는 투명판(111)의 상부에 표현소재(112A)를 쌓는 방식으로 형상을 형성한 것을 나타낸 것이다. 도 2의 (b)는 투명판(111)의 상부에 접착제를 이용하여 표현소재(112B)를 접합하는 방식으로 형상을 형성한 것을 나타낸 것으로 인쇄를 포함할 수 있다. 도 2의 (c)는 투명판(111)의 표면에 흔적(scratch)(112C)을 내는 방식으로 형상을 형성한 것을 나타낸 것이다. 여기서, 상기 표현소재란 인공적으로 제작된 각종 인공 소재(예: 철이나 플라스틱 재질의 독립된 물체)나 자연으로부터 획득된 자연 소재(예: 식물, 광물, 동물)를 포함할 수 있다. 도 5는 투명판(111)에 목적한 형상을 모래의 표현소재로 형성하는 공정을 예시적으로 타내낸 것이다. 상기 투명판(111)의 표면에 흔적(112C)을 내는 방법에는 여러 가지가 있을 수 있는데, 예를 들어 레이저 기기를 이용하는 방법이 포함될 수 있다.

상기 투명판(111)에 목적한 형상을 형성하는 방법의 다른 예로써, 3D 프린터에 의한 3D 프린트 공정으로 수행으로 수행될 수 있다. 상기 3D 프린트 공정은 정밀한 표현에 적합한 공정으로서 N 장의 투명판(111) 전체에 걸쳐 수행되거나, N 장의 투명판(111) 중에서 일부의 투명판(111)을 대상으로 수행되거나, 한 장의 투명판(111) 중에서 일부 영역을 대상으로 수행될 수 있다.

상기와 같은 형상 형성 공정이 완료된 조형물(100)의 구성요소를 도 6과 같은 투명한 수용틀(131)에 넣고 빈 공간에 투명 물질을 채워 넣는다(S6).

이에 의해 상기와 같은 형상 형성 공정이 완료된 조형물(100)의 구성요소 내의 틈새와 구성 요소와 수용틀(131) 간의 사이가 투명물질로 채워진다. 상기 투명 물질은 특별하게 한정되지 않는 것으로, 아크릴 수지, 물 및 공기 중 어느 하나로 구현될 수 있다.

후공정으로서, 상기 수용틀(131)을 분리해 낸다(S7).

상기 투명 물질이 상기 아크릴 수지와 같은 고체인 경우 수용틀(131)을 분리해 내거나 그대로 사용할 수 있다. 상기 투명 물질이 액체나 기체일 경우 상기 수용틀(131)은 분리되지 않고 그대로 사용되어야 한다.

도 7은 상기 마무리 공정인 제7단계(S7)가 수행되어 3차원 투명 공간에서의 조형물 제작이 완료된 것을 나타낸 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니라 다음의 청구범위에서 정의하는 본 발명의 기본 개념을 바탕으로 보다 다양한 실시예로 구현될 수 있으며, 이러한 실시예들 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100 : 조형물 110 : 석탑
111 : 투명판 112 : 모래
113 : 투명 지지대 120 : 보름달
131 : 수용틀

Claims (8)

1. 제작하고자 하는 조형물의 3차원 도면이 임의의 방향으로 분할된 N 장의 2차원 도면에 상응되게 각기 제작되고, 상기 조형물의 해당 영역의 형상이 각기 형성되어 적층되는 투명판;
   상기 투명판에 해당 영역의 형상이 형성되도록 그 투명판에 쌓이는 표현소재, 접합되는 표현소재 및 상기 형상이 나타나도록 형성되는 스크래치의 표현소재 중에서 하나 이상의 표현소재;
   상기 투명판의 적층을 위해 그 투명판의 일측에 고정 설치되는 투명 지지대;
   투명 물질로 이루어져 상기 투명판이 적층된 구조의 조형물의 구성요소들을 수용하는 수용틀; 및
   상기 수용틀 내의 공간에 채워지는 투명물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 3차원 투명 공간에서의 조형물.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 표현소재는
   인공적으로 제작된 인공소재 및 자연으로부터 획득된 자연소재 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 투명 공간에서의 조형물.
   
3. (a) 조형물의 3차원 도면을 마련하는 단계;
   (b) 상기 3차원 도면을 임의의 방향으로 분할하여 N 장의 2차원 도면을 획득하는 단계;
   (c) 상기 N 장의 2차원 도면에 상응되는 장수의 투명판을 마련하는 단계;
   (d) 상기 N 장의 투명판을 적층하면서 매 투명판에 표현소재를 이용하여 해당 2차원 도면의 형상을 형성하는 단계; 및
   (e) 형상 형성 공정이 완료된 조형물의 구성요소들을 수용틀에 넣고 빈 공간에 투명 물질을 채워 넣는 단계;를 포함하되,
   상기 (d) 단계는
   상기 투명판에 해당 영역의 형상을 형성하기 위하여 상기 투명판에 상기 표현소재를 쌓거나 접합하거나 스크래치를 내거나 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 투명 공간에서의 조형물 제작 방법.
   
4. 삭제
5. 제3항에 있어서, 상기 표현소재는
   인공적으로 제작된 인공소재 및 자연으로부터 획득된 자연소재 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 투명 공간에서의 조형물 제작 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 인공소재는
   철이나 플라스틱 재질의 독립된 물체인 것을 특징으로 하는 3차원 투명 공간에서의 조형물 제작 방법.
   
7. 제5항에 있어서, 상기 자연소재는 식물이나 광물 또는 동물인 것을 특징으로 하는 3차원 투명 공간에서의 조형물 제작 방법.
   
8. 제3항에 있어서, 상기 스크래치는
   레이저 기기에 의해 표현되는 것을 특징으로 하는 3차원 투명 공간에서의 조형물 제작 방법.

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