개념 한 쪽
3차원 형상 모델링의 기본 원리와 용어를 이해하는 능력이 3D 투상능력의 핵심이다. CSG, 조립체 인스턴스 정보, 프리미티브와 특징형상 등 주요 개념을 정확히 구분할 줄 알아야 한다.
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출제기준 단원 「3D 투상능력」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 조립체 인스턴스 정보 판별 | 1 | 인스턴스에 포함되는 부품 식별과 조립 정보의 포함 여부를 판별한다 |
| 3D 모델링 적용 분야 분별 | 1 | 형상모델링이 필요한 분야와 2D 계산 영역을 구분한다 |
| 부품 맞물림 조건과 조립 제약 구분 | 1 | 조립 모델링에서 사용되는 만남 조건의 종류를 골라낸다 |
CSG는 구, 원기둥, 사각블록과 같은 기본 입체를 불리언 연산(합집합·차집합·교집합 등)으로 결합하여 복잡한 솔리드를 만들어 내는 방식이다. CSG는 최종 형상 자체를 보관하지 않고 어떤 기본 솔리드를 어떤 연산으로 결합했는지에 대한 트리 형태의 연산 이력을 저장하므로 데이터 용량이 작다.
프리미티브(primitives)는 CSG나 솔리드 모델링의 입력으로 쓰이는 3차원 기본 입체를 말한다. 대표적인 프리미티브는 구, 원통, 사각블럭 등 부피를 가진 형상이며, 직선처럼 1차원 요소는 프리미티브로 적합하지 않다. 프리미티브는 3D 모델의 구성 단위로서 연산 대상이 된다.
조립 모델링에서는 각 인스턴스가 어떤 부품인지 식별하는 정보와 조립체 내에서의 위치·방향·구속 조건 같은 조립 정보가 필요하다. 단순한 형상 데이터만으로는 조립 상태를 정의할 수 없고, 조립 정보가 결합되어야 조립체 모델이 완성된다.
특징형상 모델링(Feature Modeling)은 모따기, 구멍, 필릿, 슬롯 등 설계 의도를 반영한 형상 수정·생성 기능을 뜻한다. 이러한 특징들은 설계 변경 시 의도를 보존하면서 형상을 수정하는 데 유리하므로 솔리드 모델링의 중요한 방식으로 취급한다.
CSG 관련 문제에서는 '불리언 연산으로 솔리드를 조합하는가'를 확인한다. 예컨대 사각기둥과 원기둥의 합집합이나 차집합을 통해 새로운 솔리드를 만들면 CSG 방식으로 분류한다. 반대로 면을 기반으로 하는 서피스 모델링이나 스윕 방식은 CSG 설명과 모순되므로 정답에서 제외한다.
조립체 관련 문제에서는 인스턴스에 포함되는 정보를 묻는 경우가 잦다. 인스턴스는 단순한 형상 정보뿐만 아니라 부품 식별자와 조립 관계(위치·구속 등)를 함께 가져야 한다는 점을 기억한다. 형상만 있거나 이력 정보만 있으면 조립체 인스턴스로 불완전하다.
프리미티브와 비프리미티브를 구분하는 문제에서는 3차원 부피 여부로 판단한다. 구·원통·블록은 프리미티브이나 직선은 1차원 요소이므로 프리미티브가 아니다. 특징형상 관련 문제에서는 모따기, 필릿, 구멍 같은 용어가 등장하면 특징형상 모델링을 떠올려야 한다.
조립체 모델링에서 조립체를 구성하는 인스턴스(instance)에는 어떤 정보가 필요한가?
정답 ③ · 문항은 조립체 인스턴스에 필요한 정보가 무엇인지를 묻고 있다. 조립체의 인스턴스는 단순한 형상 데이터뿐 아니라 부품을 식별하고 조립 내에서의 상대적 위치와 방향 등 부품 정보 및 조립 정보를 포함해야 조립구조를 정확히 표현할 수 있다.
조립체 인스턴스는 형상 데이터뿐만 아니라 부품의 식별과 상대적 위치를 정의하는 부품 및 조립 정보가 필수적이다.
다음 중 형상모델링을 필요로 하는 분야로 가장 거리가 먼 것은?
정답 ① · 문제는 형상모델링이 필요하지 않은 분야를 묻고 있다. 형상모델링은 3차원 형상 데이터를 생성·분석하는 작업이므로 투시도 생성, 공구경로 생성, 중량 및 관성 모멘트 계산 등은 모두 3차원 형상 정보가 필요하다.
형상모델링은 3차원 형상을 다루므로, 2차원 평면 계산인 트랙볼 계산이 가장 거리가 먼 분야이다.
조립체 모델링에서 사용되는 만남 조건(mating condition)이 아닌 것은?
정답 ① · 문제는 조립체 모델링에서 사용하는 만남 조건이 아닌 것을 묻고 있다. 만남 조건은 두 부품의 상대적 위치와 방향을 정의하는 기하학적 관계로 일치, 직교, 평행 등이 이에 해당한다.
조립체 모델링의 만남 조건은 일치, 직교, 평행 등 기하학적 관계를 정의하는 것이지, 공간 자체를 조건으로 하지는 않으므로 ①번이 아닙니다.
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