3D 스캐너는 대상 물체의 3차원 형상 정보를 획득하여 디지털화하고 이를 용도에 맞게 분석, 가공할 수 있도록 하는 장치이다. 3차원 접촉식 측정기인 CMM(Coordinate Measuring Machine) 및 캘리퍼스와 같은 기존의 수작업 측정 도구는 물체에 변형이나 손상을 줄 수 있고 측정 시간이 많이 소요되며 정확도가 떨어진다.
정의
3D 스캐너는 단 몇 번의 측정을 통해서 매우 짧은 시간에 물체의 형상 정보를 정확하게 취득할 수 있게 해 주는 혁신적인 도구이다. 3D 스캐너를 이용하면 물체의 표면으로부터 X,Y,Z로 이루어진 방대한 양의 점군(Point cloud)을 형성한 후 입체적인 모델링 데이터를 만드는 과정을 거치는데 물체의 크기, 형태, 색깔 등의 정보를 획득할 수 있다. 물체의 외곽 정보를 정확하게 입수하기 위해서는 최소 2군데 이상에서 여러 각도로 측정해야 한다.
종류
3D 스캐너는 빛을 이용하는 비접촉식 방식으로 광간섭, 컴퓨터 단층촬영(CT), 레이저를 이용하는 비행시간측정, 광삼각측량 방법이 있다. 대부분의 산업에서는 비행시간측정법과 광삼각측량법을 적용하고 있다. 비행시간측정법(TOF, Time Of Flight)은 3D 스캐너에서 방출된 레이저 빔이 대상 물체 표면에서 반사되어 되돌아오는 시간을 측정하여 3차원 형상 정보를 파악하는 방식이다. 광삼각측량법은 물체 표면의 깊이에 따라 광수신부에 도달하는 위치가 달라지는 원리를 이용하여 물체의 3차원 입체 정보를 획득한다.
응용
제조업 분야의 역설계와 품질관리, 건축물이나 지형지물 측정, 문화재 형상 복원, 조선해양과 항공우주 분야에도 3D 스캐너가 도입되고 있다. 또한 개인별 맞춤 정보가 절대적인 패션과 의료 분야에서의 적용 범위도 확대되고 있는 추세이다. 특히 제조업에서는 제품 생산의 참고용으로 사용되던 것에서 벗어나 정밀금형제작 분야를 중심으로 필수 도구로 자리잡고 있다.
3D 스캐너를 이용한 금형 가공 품질 판정은 매우 효율적이다. 작고 촘촘한 미세 형상은 접촉식 측정 방식으로는 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라 측정 자체가 불가능할 수도 있다. 3D 스캐너를 사용하면 복잡한 형상을 빠르게 측정하고 가공 실물과 본래의 CAD 도면 데이터의 차이가 발생하는 부분을 분석할 수 있다. 3D 스캔 데이터와 CAD 데이터를 동일한 기준면으로 정렬하면 두 데이터의 차이를 확인할 수 있는 것이다.
시장
최근에는 3D 프린터 시장이 활성화되면서 3D 스캐너도 주목받고 있으며, 편리성이 강화된 이동형 및 휴대용 3D 스캐너가 출시되면서 대중화를 촉진하고 있다. 3D 프린팅을 하기 위해서는 3D CAD 모델링이 있어야 하는데 이러한 디지털 데이터를 생산할 수 있는 3D 스캐너의 수요도 동반 성장할 것으로 예상되기 때문이다. 3D 스캐너 보급에 따라 소프트웨어와 연관된 서비스 분야에서 틈새시장을 공략할 기회가 주어질 것으로 예측된다. 3D 스캐너에서 획득한 정보를 다양한 분야에서 목적에 맞게 가공해서 사용할 수 있는 전문 소프트웨어가 필요하기 때문이다.
