▲ 스톤헨지 3D스캔작업(자료:Archelolgy News Network).

■3D 스캐너의 정의

3D 스캐너는 실제 사물이나 환경의 형상에 관한 데이터를 획득하고 분석하는 장비로, 3차원 점군(Point Clouds)이나 색상정보를 획득하여 디지털화한다. 이를 이용하여 3차원 정보를 구성하고 모델화하는 것을 ‘3D 스캐닝 기술’이라고 한다.

3D 스캐닝 기술은 일반적으로 능동형 센서를 사용한다. 스캐너 장비로부터 레이저나 백색광을 대상물에 투사하고, 반사되어 돌아오는 신호를 감지센서에서 포획하여 스캐너와 대상물 간의 상대적 위치와 형상을 파악하는 것이다. 3D 스캐너는 기술적 특성에 따라 측정 유효 거리, 정확도, 스캔 속도, 비용, 크기 및 무게 등에 다양한 차이를 보이는데, 그 특성에 따라 활용분야가 달라진다.

■3D 스캐너 활용분야

3D 스캐너는 대상물을 직접적으로 접촉하지 않으면서도 단시간 내에 대상물 전체의 형상을 정확하게 획득할 수 있는 혁신적인 장비로, 현재 여러 산업분야에서 사용되고 있다. 활용 분야도 무궁무진하여 향후 도시 및 건축 모델링, 재난재해 관리, 국토 관리, 환경 모니터링, 시설물 관리, 문화재 관리, 증강현실게임, 구조물 검사, 의료분야, 국방 분야, 3D 프린트 산업 등 다양한 분야에서 사용될 것으로 사료된다.

■연구현장은 지금

“내 위치는 어디인가?”라는 질문은 인류가 채집과 사냥을 하던 원시시대부터 컴퓨터와 전자기기가 도처에 깔린 현대까지, 매일 일상생활 속에서 하게 되는 질문 중 하나이다. 공간을 인지하고, 그 공간 속에서 나와 대상물의 위치를 찾는 일은 산이나 강 등을 기준으로 삼아 정보를 전달하던 시대부터 2차원의 종이 위에 지형지물을 그려 정보를 전달하던 시대를 거쳐, 이제는 컴퓨터와 모바일 기기를 사용하는 시대를 관통하고 있다. 위치와 공간에 대한 정보는 시대를 불문하고 중요하기 때문이다.

과거에는 위치·공간정보 관련 산업이 정부조직을 중심으로 형성되었고, 2000년 대에 들어서면서부터는 민간 기업들의 관심이 폭발적으로 증가하고 있다. 현재 구글과 마이크로소프트, 다음, 네이버 등 유수의 민간 기업들이 지대한 관심을 보이고 있으며 이를 미래 산업으로 인지하고 있다.

최근까지의 공간정보는 주로 실외에서의 공간정보를 의미하였다. GPS 서비스를 이용한 내비게이션, 경로 찾기, 3차원 도시 및 빌딩 모델링 등이 그 주요한 관심사였다.

그러나 현대인은 일상생활의 87%를 실내에서 보내고 있다. 이에 실내를 중심으로한 위치 및 공간정보서비스의 필요성이 대두되었다.

이런 현상의 일환으로 국토교통부는 2016년까지 3차원 실내공간정보체계를 구축하고 실내위치측정 및 실내경로 서비스를 제공할 계획에 있다. 이와 같은 맥락에서 본 연구에서는 3D 스캐닝 데이터와광학 영상의 정밀한 융합을 통해 스마트폰 사용자에게 미터급 이하의 실내측위정보를제공하는 시스템을 개발하고 있다.

우선 3차원 실내정보를 신속하게 구축하기 위해 휴대가 간편한 3D 스캐닝 장비 (레인지 카메라)와 광학 카메라를 융합한 실내 3차원 정보 획득 시스템을 구축하였다.

이를 통해 획득된 실내공간자료는 정확한 3차원 좌표와 색상정보를 가지게 된다. 이 에 실내에서 자신의 정확한 위치를 알고자 하는 사용자가 촬영한 스마트폰 영상과, 기존에 구축된 실내공간자료와의 매칭을 통해 유저의 위치를 역으로 추적해 낼 수 있게된다.

본 연구팀은 연구를 통해 정밀한 실내 공간정보를 획득할 수 있는 시스템은 물론 실내위치정보까지 제공하는 솔루션을 구축하고 있다.

최근 3D 스캐닝 기술 및 센서 융합기술을 이용하여 대상물의 형상 및 공간정보를 획득·분석하는 연구 및 산업분야가 증가하는 추세이다. 현재 사회기반시설 및 산업 플랜트 등의 현황도(As-builtdrawings) 제작, 문화재 관리, 사고현장의 기록, 구조물 변이 측정, 영화산업, 역설계분야, 방재분야, 환경 모니터링, 의료 분야, 국방 분야 등 다양한 분야에서 활용되고 있으며 그 범주는 지속적으로 증가할 것으로 예상된다.

3차원 정보를 정확하고 손쉽게 획득하는 세상, 그 3차원 정보가 내 손에 있는 세상, 그 미래가 우리 곁으로 성큼다가오고 있다.