두 모델링 방식의 차이는 어디서부터 시작되었을까?
3D 모델링이라고 하면 하나의 분야처럼 보이지만, 실제로는 두 가지 큰 흐름이 존재합니다.
바로 정밀한 수학 기반의 CAD 모델링과 시각적 형태 중심의 폴리곤 모델링 입니다.
이 두 가지는 사용하는 툴부터 접근 방식, 목적, 심지어 표현 방식 자체가 다릅니다.
1. CAD 기반 모델링 – 정밀함과 제조를 위한 방식
라이노(Rhino), 솔리드웍스(SolidWorks), CATIA, Creo, NX 등은 모두 CAD(NURBS) 기반 모델링 툴입니다.
이 방식은 곡선과 면을 수학적 공식(곡선 방정식) 으로 정의합니다. 즉, 모든 형상이 “정확한 수치”로 만들어집니다. 그래서 0.001mm 단위의 오차도 중요한 산업디자인, 금형, 기계 설계, 자동차, 제품 설계 분야에서 사용됩니다.
예를 들어, 자동차의 차체 표면은 눈으로 보기엔 단순한 곡면 같지만, 실제로는 빛 반사나 공기 저항까지 고려된 고정밀 곡률로 설계됩니다. 이걸 NURBS 기반 모델링이 완벽하게 표현할 수 있는 이유는, 면이 폴리곤이 아니라 연속적인 곡면 수식으로 계산되기 때문이죠.
2. 폴리곤 모델링 – 형태와 시각 표현의 방식
반면, 3ds Max, Maya, Blender, Cinema4D 같은 툴은 폴리곤(Polygon) 기반입니다.
폴리곤은 삼각형 혹은 사각형으로 구성된 면(mesh) 들의 집합입니다. 이 방식은 정확한 수치보다는 형태의 비주얼과 표현에 초점을 둡니다. 즉, “0.1mm 단위 정밀도”보다 “카메라에서 어떻게 보이는가”가 더 중요하죠. 그래서 게임, 애니메이션, 영화, 시각효과(VFX), 건축 비주얼라이제이션, XR 콘텐츠 등에서 주로 사용됩니다.
3. CAD(NURBS) 모델링과 Polygon 모델링의 차이는 왜 생겼을까?
결국 이 차이는 모델링 작업 결과물을 어디에 사용할지 목적의 차이에서 시작되었습니다.
| CAD 기반 (NURBS) | 폴리곤 기반 | |
| 목적 | 제조, 설계, 실제 생산 | 시각 표현, 렌더링, 애니메이션 |
| 데이터 구조 | 곡선/곡면 방정식 (정확한 수학적 정의) | 버텍스, 엣지, 폴리곤으로 구성된 메시 |
| 정밀도 | 매우 높음 (실측 단위 기반) | 상대적 (시각적으로 자연스러움 중심) |
| 출력 목적 | CNC, 금형, 3D 프린터, 공정 데이터 | 렌더링, 게임 엔진, 영상 출력 |
| 작업 단위 | 스케치 → 서피스 → 솔리드 | 모델링 → UV → 텍스처 → 렌더 |
| 대표 툴 | Rhino, SolidWorks, CATIA | 3ds Max, Blender, Maya |
단순하게 말하면 CAD기반 모델링은 제조를 위한, 폴리곤 기반 모델링은 시각적으로 보여주기 위한 방식이라고 생각하시면 됩니다.
4. 왜 단일 모델링 방식으로 통합되지 않았을까?
많은 사람들이 “NURBS처럼 정밀하고 폴리곤처럼 가볍고 유연한 모델링은 없을까?”라고 생각하지만, 두 방식은 기술적으로 근본 구조가 다릅니다.
- NURBS는 곡률의 연속성(C0, C1, C2 등) 을 유지해야 하므로, 복잡한 곡면 편집에 제한이 있습니다.
- 반면 폴리곤은 자유롭지만 곡면의 수학적 정의가 사라져 정밀도 손실이 발생합니다.
그래서 산업계에서는 “제조용 CAD 모델”과 “시각화용 폴리곤 모델”을 서로 변환하며 병행하는 게 일반적입니다.
CAD 모델링 데이터를 그래픽 시각화에도 사용하면 되지 않냐고 생각하시는 분들이 있을 수 있습니다. 맞습니다. 엄청 용량이 크지 않은 CAD에서 제작된 모델링 데이터를 그래픽 분야에 사용하기도 합니다. 하지만 용량이 엄청 큰 정밀한 3D 모델링 데이터를 블렌더나 맥스, 마야와 같은 툴로 가져와서 리얼타임 엔진에 사용하진 않습니다. 데이터가 너무 무거워서 작업이 불가능하거나 활용할 수 없는 결과물이 나올 수 있기 때문입니다.
구분 CAD 기반 모델링 (NURBS)
| CAD 기반 모델링 (NURBS) | 폴리곤 모델링 (Mesh) | |
| 데이터 구조 | 곡면 방정식 + 파라메트릭 히스토리 | 정점, 엣지, 면의 좌표 정보 |
| 저장 정보량 | 곡률, 가중치, 매개변수, 구속조건 포함 | 화면 표시용 좌표만 저장 |
| 정밀도 | 실측 단위 수준 (0.001mm 이하) | 상대적 (시각적으로 자연스러움 중심) |
| 용도 | 설계, 제조, 가공용 | 렌더링, 게임, 시각효과용 |
| 파일 용량 | 상대적으로 큼 | 비교적 작음 |
CAD 모델은 “정확히 계산 가능한 형상”이기 때문에 내부적으로 많은 수학적 정의와 히스토리 데이터를 포함하고,
폴리곤 모델은 “결과만 시각적으로 표현하는 단순한 구조”라서 훨씬 가볍기 때문에 시각화 작업에 활용할 수 있습니다.
상황에 따라 자신에게 맞는 모델링 툴을 공부하는게 중요합니다.
그런데 최근에는 양쪽 모두를 어느정도 알고 있어야 현업에서 일 하기 쉽습니다. 실무에서는 두 모델링 방식에 대한 경계가 점점 없어지는게 현실입니다.
그래픽 분야 실무자는 CAD 데이터를 기반으로 그래픽 작업을 하는 경우도 많고, CAD 모델링 작업자도 본인이 작업한 CAD 결과물을 가지고 그래픽 작업을 하게 되는 경우가 실무에서 종종 있거든요.
이제는 멀티가 필요한 시대가 되고 있는거죠.
감사합니다.
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