컴퓨터 과학자에서 작가로 변신한 겔런터는 선견지명이 담긴 이 책에서 미래 세계를 상상하며 물리적 현실이 디지털 형태로 완벽하게 재현되는 세상일 것이라고 말했습니다. 우리가 사는 공동체의 모든 뉘앙스가 살아있는 문서로 실시간으로 자세히 설명되는 것입니다.
거울 세계(Mirror World)란 정확히 무엇인가요? 겔렌터의 저서에서 인용하자면 이렇습니다.
이는 현실의 일부분, 즉 창밖에서 벌어지는 현실 세계의 일부를 소프트웨어로 모델링한 것입니다. 소프트웨어 파이프와 호스로 이루어진 거대한 미로를 통해 수많은 정보가 끊임없이 모델에 쏟아집니다. 즉, 모델이 현실의 일거수일투족을 모방할 수 있는 너무나 많은 정보가 모델에 쏟아집니다. 거울 세계는 컴퓨터 안에 갇혀 있는 거대한 기관의 움직이는 실제 거울 이미지로, 우리가 여기서 전체를 보고 파악할 수 있습니다. 우리를 둘러싼 두껍고 복잡하고 바쁜 하위 세계도 이제 우리의 손안에 있는 물건이 되었습니다.
32년이 지난 지금, 우리는 실제로 이러한 예측을 실현하고 있습니다. 3D 레이저 스캐닝 기술, 정적 지상 및 SLAM 기반 모바일(동시 로컬라이제이션 및 매핑) 덕분에 매일 전 세계 수백만 개의 물리적 자산(인공 또는 자연 - 주거 및 상업용 건물, 발전소, 산업 시설, 광산과 같은 지하 환경)이 디지털 데이터의 가상 모델로 전환되고 있습니다.
두 개의 길, 하나의 경로
그러나 60년에 가까운 지상(정적 또는 고정식) 레이저 스캐닝의 역사와 그보다 짧은 역사를 가진 모바일 스캐닝(이동 중 리얼리티 캡처)은 서로 관련되어 있지만 별개인 두 기술은 각자 다른 길을 걷기 시작했습니다.
지상 레이저 스캐너(TLS)를 건설하는 회사들은 역설계 및 품질 관리에서부터 공공 안전을 위한 법의학 분석, 건축, 엔지니어링 및 건설 산업을 위한 포인트 클라우드 기반 모델링에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 기술의 정확도와 정밀도가 향상되고 있다고 자랑했습니다. 모바일 스캐닝 회사들은 제품의 데이터 세분화 한계를 인식하고 대신 데이터 캡처 속도, 사용 편의성, 비용 절감, 이동성을 강조하여 건설 및 인프라 프로젝트의 프로젝트 관리/감독과 채굴 작업을 최대한 효율적으로 계속하여 완료 시간을 단축하고 성과를 실현할 수 있도록 했습니다.
업계의 공식적인 슬로건은 아니지만, 모바일 스캔은 점점 더 "완벽을 추구하기 위해 좋은 것을 버리지 말라"는 모토를 받아들이고 있습니다. 많은 프로젝트에서 고속, 저해상도 모바일 스캔이면 충분하다는 주장이 있습니다.
그러나 한때 서로 다른 방향으로 향하던 두 개의 길이 오늘날 연결되고 있습니다. 리얼리티 캡처 산업의 양쪽에서 혁신적인 기업들이 주도하는 이러한 변화는 두 가지 이유에서 일어나고 있습니다.
- 특히 융합 분석, 생산 진척도 매핑, 수직 갱도 검사, 비축량, 지질 매핑, 설계 및 계획과 같은 AEC 및 광업 애플리케이션에서 모바일과 고정식 간의 차이가 더욱 미묘하다는 점이 드러나고 있으며, 실제로 단일 프로젝트에서 고해상도 지상 스캔과 고속 저해상도 모바일 스캔이 모두 유용한 사례가 많이 있습니다.
- SLAM 기반 소프트웨어 알고리즘, 데이터 처리 속도, 온라인 및 오프라인 워크플로의 발전으로 정적 및 모바일 스캔 기술이 통합 하드웨어 및 소프트웨어 시스템으로 통합되고 있으며, 이러한 시나리오에서 모바일 스캔 디바이스는 본질적으로 두 가지 장점을 함께 제공하는 '이중 임무'를 수행하고 있습니다.
즉, 대부분의 모바일 스캐닝 적용 분야에서는 '충분히 양호하다'가 여전히 '충분하다'와 같은 뜻일 수 있습니다. 그러나 기술이 부족하거나 마이닝 또는 AEC 프로젝트(및 후속 기사에서 설명할 다른 프로젝트) 내에서 특정 사용 사례가 발생하는 경우 정적 스캔을 통해 데이터 그림을 완성하여 모바일 스캔이 놓칠 수 있는 빈틈을 메울 수 있습니다.
이러한 유형의 적용 분야에는 다양한 예가 있습니다. AEC의 경우 광업과 마찬가지로 생산 진행 상황 매핑/프로젝트 감독이 특히 중요합니다. 두 산업 모두 수많은 이해 관계자가 관련되어 있으며, 이러한 이해 관계자 중 상당수는 프로젝트 현장이나 광산에서 수천 킬로미터 떨어진 곳에 있습니다. SLAM 기반 모바일 스캔은 GPS 삼각 측량 없이도 충분한 품질로 대용량의 공간을 캡처할 수 있으며, 프로젝트의 진행 상황을 파악하는 데 필요한 개요를 제공할 수 있습니다.
작동 방식은 간단합니다. 포인트 클라우드는 소프트웨어 프로그램에서 처리되고 이전 스캔 또는 CAD 모델과 비교를 거칩니다. 작업이 완료되면 디지털 파일(일반적으로 간단한 PDF 형식)이 생성되어 이해 관계자에게 전송됩니다. 기존의 정적 3D 레이저 스캐너로도 이러한 목표를 매우 충실하게 달성할 수 있지만, 모바일 스캐너는 더 경쟁력 있는 가격대와 훨씬 빠른 속도로 이를 충분히 수행하므로 전체 빌드 속도를 높일 수 있습니다. 이것이 모바일 스캔의 핵심적인 주장입니다. IKEA의 스테인리스 스틸 나이프를 써도 충분한 상황에서 굳이 결혼 선물로 받은 75만원짜리 고급 스틸 스테이크 나이프 세트(또는 그릴용으로 새로 구입한 50만원 세트)를 사용할 필요가 있을까요?
그러나 동일한 가상 프로젝트 내에는 정적 스캔, 일명 '결혼 선물 나이프 세트' 또는 '그릴용 나이프'가 더 적합한 영역이 있습니다. 흔히 MEP(기계, 전기 및 배관) 적용 분야에서 이러한 경우가 자주 발생합니다. 건물 내의 모든 세부 배관을 캡처하거나 MEP실에 자체적으로 저장하는 데 필요한 세분화는 모바일 스캔이 제공할 수 있는 기능을 벗어납니다. 이러한 경우 지상 레이저 스캐너 또는 이와 유사한 장치가 가장 적합합니다.
채굴 분야에서도 마찬가지입니다. 모바일 스캐너는 위에서 언급한 융합 분석, 생산 진행률 매핑, 수직 갱도 검사 및 비축량에는 유용할 수 있지만, 특정 지층의 구조와 구성을 자세히 분석해야 하는 프로젝트에는 그다지 적합하지 않습니다. 광산 설계 및 계획에서도 마찬가지로 새로운 터널, 진입로, 굴착이 기존 인프라 및 지질학적 특징과 일치하는지 확인합니다.
시대를 초월한 진리: '하나 값으로 두 개를'
여기서 자연스럽게 한 가지 질문이 떠오릅니다. 모바일 스캐닝과 지상 스캐닝 업계가 서로를 '적'(혹은 우호적인 경쟁자)이 아니라 진정한 파트너로 인식하기 시작했다면 건축가, 엔지니어, 광부 및 다른 업계의 리더들이 최첨단 SLAM 기반 모바일 스캐너와 최고급 정적 3D 레이저 스캐너를 구매하지 못하는 이유는 무엇일까요?
짧게 답하자면, 아무 이유도 없습니다. 올바른 사용 사례를 위해 때로는 독립형 모바일 스캐너와 독립형 레이저 스캐너를 모두 갖추는 것이 올바른 작업을 위한 올바른 선택일 수 있습니다. '두 개 가격으로 두 개를' 사는 경우라고 해도 말입니다.
그러나 두 기술이 계속 발전하면서 점점 더 많은 시장에서 '병합' 장치(정적 스캔 기능이 포함된 모바일 스캐너)를 보게 될 것이며, 이와 같은 장치의 사용 사례가 더 늘어날 것입니다. 이러한 기능이 TLS를 완전히 대체하지는 못하겠지만 말입니다. (적어도 아직은 시기상조입니다.)
이러한 하이브리드 장치의 장점은 분명합니다. 고품질 정적 스캔은 물론 이동 중에도 스캔을 수행할 수 있는 모바일 스캐너는 다음과 같은 기능을 제공합니다.
- 구매 비용 절감 — 말 그대로 한 대의 가격으로 두 개의 장치를 사용할 수 있습니다.
- 회사의 레이저 스캐닝 장비 간소화 — 대부분의 경우 하나의 장치로 모든 작업을 수행할 수 있습니다.
- 사용 이동성 향상 — 지하 환경이나 울창한 덤불과 수풀이 우거진 울창한 숲, 천장이 무너진 사무실과 같이 접근이 어려운 장소에서도 사용할 수 있습니다.
- 소프트웨어 시스템 단순화 — 들어오는 모든 데이터 처리, 저장, 필터링 및 등록 요구 사항을 처리하기 위해 하나의 소프트웨어만 있으면 됩니다.
- 현장 중량 및 부피 감소 — 부상 감소, 스캔 민첩성 향상(최신 핸드헬드 또는 폴 마운트형 모바일 스캐너를 사용하면 사용자가 정상 속도로 걸으면서 캡처할 수 있습니다. 현장 사용자가 캡처하려는 데이터의 품질에 따라 훨씬 더 빠르게 캡처할 수도 있습니다.)
- 프로젝트 완료 속도 향상 — 현장 방문 감소, 인력 감소, 재료 낭비 최소화, 승인 프로세스 단축 덕분에 시간(기존 TLS보다 최대 10배 빠름)과 비용을 절약할 수 있습니다. 이러한 장치를 사용하면 몇 주가 걸리던 환경 조사도 이제 단 며칠이면 가능합니다.
따라서 지상 레이저/모바일 스캐닝과 그에 수반되는 하드웨어 및 소프트웨어 응용 프로그램은 그 자체로 획기적일 뿐만 아니라 전 세계가 데이터를 수집, 처리 및 공유하는 방법의 근간이 되고 있습니다. 특히 정적 스캔과 모바일 스캔 모두 그 가치가 계속 입증되고 있는 AEC 및 채굴 분야에서 이러한 현상이 두드러집니다. 하지만 교육, 보안 및 방위, 유틸리티 및 발전 회사, 정부, 운송 및 물류 서비스 등 다른 분야에서도 마찬가지입니다(향후 기사에서 다룰 주제).
SLAM 지원 및 LiDAR 기반 정밀 측정 시스템의 최전선이 계속해서 발전함에 따라, 이 기술을 제조하는 업체와 공급하는 업체는 세계의 디지털 전환을 뒷받침하는 복잡한 기본 요소를 설명하게 될 것입니다.
천문학자이자 과학 대중화에 재능을 보인 고 칼 세이건(Carl Sagan)은 1995년의 저서 《악령이 출몰하는 세상: 어둠 속의 등불과도 같은 과학》에서 이렇게 말했습니다. "동료 과학자에게 말하는 것처럼 일반 청중에게 말하지 마세요. 동료 전문가에게 즉각적이고 정확하게 의미를 전달할 수 있는 용어가 있습니다. 전문 업무에서 매일 이러한 문구를 구문 분석할 수도 있습니다. 하지만 이러한 용어는 비전문가인 청중을 혼란스럽게 만들 뿐입니다."세이건과 데이비드 겔렌터와 같은 유명 인사들이 옳았습니다. 3D 레이저 스캐닝 개발자와 고객도 마찬가지일지는 시간이 지나야 알 수 있습니다. 이 글을 하나의 장치를 사용한 하이브리드 정적/모바일 스캐닝 기술의 미래에 대한 풍부하고 흥미로운 토론의 첫 포문을 여는 글이라고 생각하시면 됩니다.
겔렌터는 이를 다음과 같이 설득력 있게 표현했습니다.
“테크놀로지는 밝고 시원한 봄날의 바다입니다. 멀리서 보면 반짝이고, 숨이 막힐 정도로 차갑고, 일단 뛰어들면 짜릿합니다.”
함께 '뛰어들어' 보시죠.