산업 제어 기술이 문화와 만나다
산업 제어 기술이 문화와 만나다
  • 오현식 기자
  • 승인 2017.04.14 09:22
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독일 고고학 박물관, 산업 제어 시스템으로 관객 경험 '일신'

 
역사를 과학적이면서 동시에 흥미진진하고 눈을 사로잡는 방식으로 제시하는 것은 모든 박물관들의 궁극적인 과제다. 독일 Chemnitz의 주립 고고학 박물관(smac)이 PC 기반 제어 시스템을 활용, 참관객의 경험을 일신할 수 있도록 해 주목된다.

2014년 5월에 개관한 smac는 Chemnitz 중심가에 위치한 고전적 모더니즘 건물(구 Schocken 백화점) 자체로도 이미 Chemnitz의 명물이지만, 3층 높이, 총 3000평방미터의 상설전시를 통해 30만년의 작센 역사를 보여주는 독특한 전시물로도 이름 높다.

자연 지형부터 정착 과정 및 현대 문명화 과정까지 인간 및 환경과 기후에 의한 변화를 최첨단 멀티미디어 기술 기반의 키네틱 조형으로 보여주는 것. smac 박물관 로비의 공중을 선회하는 키네틱 조형은 3층 높이 사이를 이동할 때 영상을 투영하여 Saxon 문화사의 발전을 보여주면서 독특한 박물관 풍경을 만들고 있다.

▲ '슬라브'가 빛의 원뿔 속으로 이동하여 보여주는 다이나믹한 투영 매핑은 축 움직임에 따라 정밀하게 조정되는 제어 기술로 완성된다.
▲ 멀티미디어 경험을 제공하기 위해 3층 천장에 5대, 각각 다른 3개 층에 하나씩, 총 8개의 프로젝터가 설치됐다. 투영판은 30개의 강철 케이블로 조절되며, 약 15미터의 3개 층 높이에서 서보모터를 통해 개별적으로 움직임이 제어된다.
소형·확장성 맞춤형 제어 기술 접목
박물관 중앙의 공중에 떠있는 키네틱 모형은 로비와 3개의 전시층을 시각 및 내용적으로 연결한다. 30개의 강철 케이블로 매달려 15미터 높이의 공간에서 이동하는 반투명 슬라브는 각 층의 묘사된 브라켓과 전시 콘텐츠를 링크해 30만년의 Saxon 역사를 효과적으로 보여준다.

이러한 키네틱 조형물을 구현하기 위해서는 다양한 과제를 해결해야 했다. 특히 구조적 조건을 고려한 설치 중량 및 하중 배분은 가장 큰 과제 중 하나였다. 키네틱 조형물의 총 무게는 슬라브·케이블 드럼·모터·프로젝터를 포함해 약 8톤에 달하는데, 역사적인 건물의 구조에 영향을 주지 않도록 하중을 분산하면서 조형물을 구현해야 했다. 이는 기술적 솔루션이 매우 컴팩트해야 함을 의미한다.

이를 위한 선택은 Beckhoff와 TwinCAT이었다. 안전 기술을 포함하여 축과 모든 센서는 2대의 Beckhoff C6525 산업용PC를 통해 개별적으로 제어하고, 고정밀 움직임을 처리하는 자동화 소프트웨어로 TwinCAT NC PTP를 사용한 것이다.

Haschkamp MKT 디렉터는 “단일 및 2채널 버전으로 사용되는 서보 드라이브와 같은 구성요소의 우수한 확장성을 높이 평가했다”면서 “전체 장치는 6×9m 영역 내에 설치되어야 했는데, PC 기반 제어 기술에 의해 제공되는 분산 제어 아키텍처를 통해 이러한 요구를 충족할 수 있었다”고 설명했다.

▲ 조각품이 지상 층에 위치할 때 관람객들과 상호작용한다. 8개의 터치스크린은 고고학에 관한 정보뿐만 아니라 Saxony 자유주의 문화사 및 경제사를 불러오는데 사용되며, 디스플레이는 모니터에서 Saxony 모형으로 전송된다.(맨 위)▲ 박물관 로비에서 시작하여 이동하는 동안 다이나믹한 Saxony 모형은 각 전시 층에서 정지, 영화 같은 투영의 이미지와 사운드로 각 층의 전시 콘텐츠를 보여준다.(가운데)▲smac의 건물 자체도 문화유산이다. Chemnitz 중심가에 위치한 이 건물은 고전적 모더니즘 시대의 유명 건축가인 Erich Mendelsohn가 디자인하여 널리 알려진 구 Schocken 백화점이다.(맨 아래)
Saxony 모형의 슬라브 하중은 최대 42kg에 달한다. 이는 케이블·케이블 드럼·모터에 대하여 더욱 엄격한 요구를 의미한다. 기술 구현을 담당한 MKT는 각 슬라브를 위해 300~400mm 직경의 케이블 드럼 3개를 사용하고, 통합 TwinSAFE 옵션 카드가 딸려 있는 Beckhoff의 AX5x03 서보 드라이브 및 AG2300 유동 기어 유닛을 장착한 AM8043 서보 모터에 의해 15개의 서보 축이 구동되도록 했다. 이를 통해 구성 요소를 천장에 균일하게 배치할 수 있도록 한 것이다.

Haschkamp 디렉터는 더불어 Beckhoff 모터의 ‘저소음’도 장점으로 꼽았다. Saxony 모형의 슬라브가 공중에 뜬 상태에서도 소음이 발생하지 않아 편안한 관람 환경을 해치지 않는다.

모션의 정밀 동기화
양방향 디스플레이의 프로그래밍 및 영화 같은 투영 또한 smac 키네틱 조형의 특징이다. 투영자료를 지형 모형 위에 디스플레이 하기 위해 3층에 5대, 각각 다른 3개 층에 1대씩 총 8개의 프로젝터가 설치 운영되고 있다.

프로젝터는 양방향 모드와 쇼 모드 등 두 가지 모드로 구동된다. 양방향 모드는 Saxony 모형이 1층에 있을 때 가동되는데, 이를 통해 관람객들은 Saxony 모형에 특정 콘텐츠를 투영할 수 있다. 쇼 모드에서는 모형이 8개 프로젝터의 조화로운 상호작용이 요구된다. 약 15미터 높이에서 조형물이 이동할 때 프로젝터간에 다이나믹한 투영 맵핑이 적용되어야 하기 때문이다.

Beckhoff 뮌헨 사무소의 영업담장자인 Raphik Shahmirian는 “이 작업은 TwinCAT ADS(Automation Device Specification)를 통해 미디어 제어 PC와 슬라브 움직임 제어기를 연결함으로써 간단하게 해결됐다. 개방형 통신 인터페이스로 미디어 제어기는 항상 슬라브의 정확한 위치를 인지하고 그에 따라 초점 및 미디어 프로젝터를 변경할 수 있다”고 밝혔다.


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