장성HDS는 경상북도 청도군에 위치한 청도 석빙고를 대상으로 안전진단 및 구조물 상태 분석에 활용하기 위한 광대역 3D 레이저 스캔과 정밀 3D 실측을 수행하였습니다.

청도 석빙고는 얼음을 저장하기 위해 조성된 전통 석조 구조물로, 지하 및 반지하 공간과 석재를 이용한 홍예 구조 등 일반적인 건축물과는 다른 독특한 구조적 특징을 가지고 있습니다.

이와 같은 문화유산 및 석조 구조물의 안전진단에서는 현재 구조물의 형상과 위치 관계를 객관적인 데이터로 기록하는 것이 중요합니다.

이번 프로젝트에서는 청도 석빙고의 내·외부 현황을 고밀도 3차원 공간정보로 취득하여, 안전진단과 구조적 상태 검토에 활용할 수 있는 정밀 Point Cloud 데이터를 구축하는 것을 목적으로 현장 3D 스캐닝을 진행하였습니다.

안전진단 기초자료 구축을 위한 3D 레이저 스캐닝

석빙고와 같은 전통 석조 구조물은 일반적인 건축물과 달리 개별 석재의 형상과 배치가 일정하지 않고, 곡면 형태의 홍예 구조와 복잡한 내부 공간을 가지고 있습니다.

줄자나 일부 측점을 이용하는 기존 실측 방식은 특정 위치의 거리와 높이를 측정하는 데에는 효과적이지만, 구조물 전체의 불규칙한 형상을 빠짐없이 기록하는 데에는 한계가 있습니다.

광대역 3D 레이저 스캐닝은 구조물 표면에 대한 대량의 3차원 좌표를 비접촉 방식으로 취득하여 실제 구조물의 형상을 고밀도 Point Cloud 데이터로 기록할 수 있습니다.

장성HDS는 청도 석빙고 내·외부에 다수의 스캔 포지션을 계획하고 각각의 데이터를 취득한 후, 이를 하나의 좌표계로 정합하여 석빙고 전체를 연결하는 3차원 데이터를 구축하였습니다.

석빙고 내부 홍예 구조 및 석재 형상 정밀 기록

이번 3D 스캔에서는 특히 석빙고 내부의 홍예 구조와 벽체, 바닥, 개구부 및 개별 석재로 구성된 전체 공간 형상을 입체적으로 기록하는 데 중점을 두었습니다.

레이저 스캐너를 통해 취득된 데이터에는 수많은 3차원 좌표가 포함되어 있어 단순한 사진이나 2차원 도면만으로 확인하기 어려운 구조물의 실제 형상을 다양한 방향에서 검토할 수 있습니다.

이를 통해 필요한 경우 단면 생성, 거리 및 높이 측정, 특정 위치의 형상 확인 등 안전진단 및 구조물 상태 분석에 필요한 다양한 후속 검토의 기초자료로 활용할 수 있습니다.

또한 동일한 방식으로 향후 추가 3D 스캔을 수행할 경우 시기별 데이터를 비교하여 구조물의 형상 변화를 검토하는 자료로 활용하는 것도 가능합니다.

문화유산을 훼손하지 않는 비접촉 정밀 실측

문화재 및 역사적 구조물을 조사할 때에는 대상물을 훼손하지 않는 것이 무엇보다 중요합니다.

3D 레이저 스캐닝은 구조물에 직접 접촉하지 않고 레이저를 이용하여 표면의 3차원 좌표를 취득하기 때문에 석조 문화유산의 현황 기록과 정밀 실측에 적합한 비접촉 디지털 기록 방식입니다.

특히 복잡한 곡면이나 사람이 직접 측정하기 어려운 위치까지 원거리에서 데이터를 취득할 수 있어, 현장 작업자의 접근을 최소화하면서도 구조물의 전체적인 형상을 기록할 수 있다는 장점이 있습니다.

이번 청도 석빙고 프로젝트에서도 현장 구조와 안전성을 고려하여 스캔 위치를 계획하고, 필요한 데이터를 확보할 수 있도록 내·외부 스캐닝을 수행하였습니다.

Point Cloud 기반의 객관적인 3차원 현황 데이터 구축

현장에서 취득한 각각의 스캔 데이터는 정합 과정을 거쳐 청도 석빙고 전체를 하나의 고밀도 3D Point Cloud 데이터로 구축하였습니다.

구축된 포인트클라우드는 특정 지점 몇 곳의 치수만 기록하는 방식과 달리 스캔 당시 구조물의 전체적인 형상을 3차원 좌표로 보존한다는 특징이 있습니다.

따라서 프로젝트 완료 이후에도 필요한 위치를 다시 확인하거나 치수를 측정하고, 평면·입면·단면 등의 자료를 생성하는 등 다양한 후속 작업에 활용할 수 있습니다.

이러한 3차원 데이터는 문화재 안전진단, 석조 구조물 현황조사, 정밀 실측, 변형 검토, 보존·보수 계획 수립을 위한 기초자료 등 다양한 분야에서 활용될 수 있습니다.

문화재·석조 구조물 안전진단을 위한 3D 스캔

장성HDS는 건축물, 산업시설, 문화재 및 다양한 구조물을 대상으로 광대역 3D 레이저 스캐닝과 정밀 3D 실측 서비스를 수행하고 있습니다.

현장에서 취득한 데이터를 기반으로 고밀도 Point Cloud 구축은 물론 프로젝트 목적에 따라 3차원 현황 기록, 단면 및 치수 분석, CAD 도면화 등 다양한 형태의 후속 데이터 구축이 가능합니다.

특히 기존 도면이 부족하거나 실제 형상이 복잡한 문화재와 석조 구조물의 경우, 3D 레이저 스캐닝을 활용하면 현재 상태를 객관적인 3차원 데이터로 기록하여 안전진단 및 향후 유지관리 업무에 활용할 수 있는 디지털 기초자료를 구축할 수 있습니다.

장성HDS는 대상 구조물의 특성과 현장 여건, 요구 정밀도 및 최종 활용 목적을 검토하여 프로젝트에 적합한 3D 스캔 및 데이터 구축 방법을 제안합니다.