종이로 만드는 3D 모델링

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종이 모델링은 종이를 자르고 붙여서 다양한 3D 오브젝트를 만드는 취미임
이 작업은 접기, 자르기, 붙이기를 통해 창의성과 기술적 문제 해결력을 동시에 필요로 하는 특징이 있음
모델링 과정은 메시 생성, 펼치기, 조립의 3단계로 구성됨
설계와 조립의 용이성을 위해 단색, 단면으로 제한하고, 복잡도를 조절함
반복적 개선을 통해 최적의 구조와 효율적 부품 배치를 도출하는 점이 핵심임

# 개요

종이 모델링(papercraft)은 종이와 간단한 도구만으로 현실 세계의 대상이나 상상 속의 오브젝트를 3D로 구현하는 취미 활동임. 오리가미보다 발전된 형태로, 여러 장의 종이, 자르기, 붙이기를 활용하는 점이 특징임. 저자는 수년간 제작과 설계 경험을 토대로, 설계부터 조립까지의 전 과정을 단계별로 설명하고 있음.

# 취미로서의 매력

접근성과 경제성: 필요한 것은 종이, 가위, 풀 등 기본 도구이며 소프트웨어는 무료 대안도 많음. 실수로 파손된 부품이 생겨도 다시 인쇄하면 됨. 제작 비용도 저렴함
기술적·창의적 융합: 각종 제약조건 내에서 최적화·설계와 반복 실험이 필요하므로 엔지니어링적 사고와 창의력을 함께 자극함
제작의 무한한 가능성: 인내와 상상력만 있다면 거의 모든 대상의 3D 모델링 구현이 가능함

# 자가 제약과 그 이유

부품 모두를 종이만 사용
각 부품은 단일 색상만 사용하며 텍스처·무늬 인쇄 금지
복잡하거나 곡선이 있는 구조는 단순 다면체로 근사치화
이러한 제한은 조립의 예측 가능성과 용이성, 구조적 안정성을 높여줌. 텍스처나 곡선 활용은 구현은 쉬워도 실제 조립에서는 변수가 많아짐. 따라서, 순수한 구조로만 물체의 본질을 표현하는 것을 지향함

# 설계 목표

조립의 용이성: 교차하지 않고, 손 쉽게 붙이기 쉽게 만들어야 함. 조립이 어려우면 최종 외형도 이쁘게 나오지 않음
심미성: 최종 완성품이 원래의 대상을 닮고 보기 좋음
자원 절약: 종이 낭비 줄이고, 효율적인 부품 사용

실제 엔지니어링처럼, 이 목표들 간에 상충 및 절충점 찾기 필요

# 3D 페이퍼 모델링 단계

Mesh Modeling(메시 모델링)

목표: 조립 용이성과 미적 품질
실제 대상(예: SR-71 Blackbird) 특유의 형태를 다면체 메시로 디자인
폴리곤 개수와 배치를 어떻게 분배하느냐(해상도 할당)가 매우 중요함
- 너무 세밀하면 조립 난이도 급증, 너무 단순하면 실제 물체와 유사성 떨어짐
- 보통 수백 개의 폴리곤이 적합함
토폴로지: 대칭성 위주, 너무 가늘거나 좁은 부분 지양, 가급적 쿼드(사각형) 사용 권장
방법
- 쉬움: 기존의 low-poly 메시 사용(Thingiverse, Printables 등)
- 중간: 고해상도 메시를 메쉬 단순화 도구(Meshlab 등)로 변환
  - 단, 자동 메쉬 단순화는 비대칭, 구조 문제 등이 생길 수 있음
- 어려움: Blender 같은 도구로 직접 메시 작성
  - Blender의 mirror modifier, 3D Print Toolbox 등 활용
  - 디테일하게 만들고 싶더라도 최소한만 남기는 게 실제 조립에는 더 유리함
  - 실제로 SR-71 모델은 732개의 삼각형 면으로 구성함 (후에 636개 면으로 최적화)

Mesh Unfolding(메시 펼치기)

목표: 조립 용이성, 자원 절약
3D 메시를 2D 부품 템플릿으로 분해하는 과정, 'Unfolding'이라고 부름
Pepakura Designer(유료/윈도우), Unfolder for Mac(유료), Blender Paper Model plugin(무료) 등 사용
'좋은 템플릿'은 부품 그룹화가 직관적이고, 조립 흐름이 명확함
크기 결정 시, 너무 작으면 부품 조작이 힘들고, 너무 크면 종이에 못 맞출 수 있음. 평균적으로 25인치 길이(대략 1:50 스케일)가 적당함
부품 수 결정: 너무 적으면 각 파트 복잡해져 조립 어려움, 너무 많아도 오히려 비효율적임. 논리적인 단위(예: 엔진 인테이크, 노즈콘 등)로 파트화
배치: 소프트웨어 자동 배치는 종이 사용량은 줄이지만, 파트 위치 이해가 어렵고 직관성이 낮음. 수동으로 부품을 논리적 그룹으로 재배치함
플랩(접착 탭) 구조: 부품 연결을 위한 플랩은 구조적 안정성과 조립 난이도에 결정적임
- 상호 교차형(flaps interlaced) 플랩 분배시 구조적 안정 증가, 같은 파트에 몰빵(same-side)시 특정 상황에서 조립 편의성 증가
- 상황에 따라 혼합 적용

Assembly(조립)

설계한 PDF 템플릿을 인쇄해서 부품 준비 후 조립 시작
재료: 65lb(176g/m²) 카드지, 타키글루(가변 위치 접착 가능), 프린터, 가위 혹은 커터, 자, 스코어링 툴(폴딩 선 내리기), 이쑤시개(풀 바름), 집게, 커팅 매트 등
고급 도구로는 Cricut, Silhouette 등 자동 커팅 머신 활용 가능
조립 공정
1. 자르기
2. 스코어링(접는 선 내리기)
3. 폴딩(접기)
4. 글루잉(붙이기)
부품별로 한 단계씩 몰아서 수행/혹은 전체 작업함에 따라 조립 감각과 흐름 달라짐. 저자는 섹션별로 일괄 처리하는 방법으로 시간과 완성도 균형을 맞춤
실제 조립 시간은 약 6-8시간 소요됨(모델 크기와 부품 수에 따라 변동)
팁
- 풀은 소량만: 종이의 특성상 과도한 풀은 오히려 치명적임
- 복잡한 곳부터 시작: 조립 자유도가 높은 초기에 공들여야 할 부분을 먼저 진행해야 함
- 숨겨진 곳에서 마무리: 조립하다 보면 미세한 오차와 오염이 누적되므로, 마지막 부품은 외부에서 잘 안 보이는 곳에 배치