미군, 3D 출력 기술로 익숙하지 않은 환경의 시각화 개선

평상시나 전시 모두 성공적인 군사 작전을 위해서는 지형에 관한 고급 정보가 필요합니다. 이러한 정보가 있으면 당황하는 일이 적고 군대가 좀 더 빠르게 이동하여 목표를 확실하게 포착할 수 있습니다.

미 육군 공병단(USACE)은 민군 합동 작업의 지원을 받아 전세계 도시, 산악 지역 및 기타 복잡한 지형을 지도로 제작하여 이러한 정보를 제공하고 있습니다. 공병단의 정예 요원을 비롯해 생물학자, 엔지니어, 지리학자, 수문학자, 천연자원 관리자 등으로 구성된 650명의 군인과 34,600명 가량의 민간인이 이 임무를 수행하고 있습니다.

공병단의 지도 제작팀은 2005년 허리케인 카트리나 구조 작전에서 중요한 역할을 했습니다. 이들은 군인과 민간 단체에서 인명과 재산을 구조할 때 뉴올리언스 지도를 작성하는 일을 도왔습니다.
시시각각으로 변하는 당시 상황(홍수 수위 변화, 병원 상황, 위험 장소)에서 건물, 유수 및 기타 자연 지형을 계속해서 지도로 작성해야 했습니다.

과제: 신속한 3D 지도 제작

카트리나 구조 작업에서는, 특히 군대와 경찰에게 도움이 될 자세한 3D 지형 모델을 만드는 일이 중요했습니다.3D 모델은 중요한 지형이 평면이어서 높이를 거의 알 수 없는 2D 지도보다 훨씬 더 많은 정보를 제공합니다. 3D 지형 모델을 제작하는 전통적인 방식에는 수작업으로 모델을 조립하는 “사판” 또는 다른 접근 방식이 있는데 제작하는 데 몇 주 이상 걸리며 만들기도 불편하고 잘 부서집니다.
카트리나 재해처럼 긴박한 상황에서는 기다릴 여유가 없었습니다. 시간을 다투어 인명을 구조해야 하기 때문입니다.

해결 방안: 3D 출력

육군 공병단 연구개발 센터(ERDC)는 이 문제를 해결할 방법을 찾았습니다. 즉, 견고한 3D 모델을 신속하고, 간편하고, 저렴하게 제작하는 것입니다. 2005년 최고의 육군 연구소로 선정된 ERDC는 3D 프린터를 사용하여 디지털 지형 정보로 3D 지형 모델을 출력하기로 결정했습니다.

3D 프린터는 2D 프린터가 워드 프로세싱 소프트웨어를 출력하는 것처럼 3D 지형 데이터를 출력하는 장치입니다. 주된 차이는 3D 프린터는 3차원 모델을 출력한다는 것입니다. 이 기술을 사용하면 지형 모델 제작 기간이 몇 주 단축되며, 다른 기술로는 불가능한 세부 묘사가 가능합니다. 3D 프린터의 뛰어난 컬러 기능은 육지, 유수, 건물, 기타 지형의 특징을 정밀하게 표현하여 이를 파악하기가 쉽습니다.

DRC 지형 엔지니어링 센터의 퇴역 5등준위 Jeffrey Popp은 “땅 위에서 지형을 보면 지형을 묘사한 지도의 윤곽선을 볼 때와 달라 보입니다. 3D 모델을 보면 실제 그 곳에 가지 않아도 지형이 머리 속에 그려집니다.”라고 말합니다.

3D 프린터로 2시간이면 상세한 3D 컬러 모델을 제작할 수 있습니다. 가벼워 쉽게 운반할 수 있고 작전 환경에서 반복 사용할 정도로 견고한 모델이 나옵니다. 모델이 매우 상세하기 때문에 복잡한 지형을 쉽게 파악할 수 있으며 특히 개발된 지역에서 유용합니다.

3D 프린터는 매사추세츠 공과 대학에서 발명하여 특허를 갖고 있는 파우더-바인더 기술을 이용하여 3D 지도를 만들거나 디지털 데이터로 직접 모델을 제작합니다. 먼저 이 기기는 파우더 층을 얇게 도포합니다. 그리고 잉크젯 프린트 헤드가 제작할 물체의 단면에 바인더를 출력합니다. 그런 다음 제작 피스톤이 내려와 그 다음 층 공간을 만듭니다. 이 과정이 반복됩니다. 지도가 완성되면 지도 주변을 파우더가 채워 지지합니다. 이후 이 파우더는 완성된 제품에서 브러시로 제거됩니다.

# # #