Artec Space Spider를 사용한 Yorkshire Museum(요크셔 박물관)의 라이데일 비장물(Ryedale Hoard) 3D 스캐닝

그들은 청동이 언뜻 보이자 땅을 파는 것을 멈췄습니다. 처음에 그들은 그것이 청동기 시대 도끼머리의 가장자리라고 생각했습니다. 몇 분 후, 그들이 영국 라이데일에 있는 한 농부의 밭에 있는 구멍에서 Marcus Aurelius의 작은 흉상을 들어 올릴 때, 금속 탐지 전문가인 Mark Didlick과 James Spark는 숨을 죽였습니다.

금속 탐지 전문가가 발견하고 나서 몇 분 후의 Marcus Aurelius 청동 흉상. 사진: Mark Didlick

그들은 고대 황제의 얼굴에서 흙 몇 덩어리를 부드럽게 털어내면서 몇 분 동안 말을 할 수 없었습니다.

그 흉상은 그날의 두 번째 발견물이었습니다. 그들은 그 지역을 계속 수색했습니다. 수색을 마쳤을 때, 흉상 외에도 측량추, 로마 신 Mars(마르스)의 조각상 그리고 말머리 칼 손잡이 등 세 개의 다른 물체를 발굴했습니다.

Didlick은 전 고고학자 Brian Walker에게 여러 장의 사진을 보냈으며, 이 발견물에 놀란 Brian Walker는 이것이 AD 2세기로 거슬러 올라가는 로마 시대 유물일 가능성이 매우 높다고 말했습니다.

농부의 밭에서 Yorkshire Museum 전시관까지

몇 주 후, 로만 브리튼 시대의 가장 훌륭한 소장품 중 하나인 1,800년 된 이 소장품은 진본임이 인증되어 라이데일 비장물이라는 이름이 붙여졌습니다. 그리고 나중에 York Museums Trust(요크 박물관 신탁)에 인수되었으며 이후 Yorkshire Museum에 전시되었습니다.

Yorkshire Museum의 수석 큐레이터인 Andrew Woods는 “영국에서 한 번에 한 장소에서 이처럼 놀랍도록 훌륭한 로마 시대 유물이 발견된 적이 없습니다. 이 모든 물체는 믿을 수 없을 정도로 훌륭한 솜씨를 보여줍니다. 그리고 우리는 그것들이 바로 여기 브리튼에서 로마 제국의 절정기에 만들어졌다고 믿고 있습니다.”라고 말했습니다.

로마 황제 Marcus Aurelius의 라이데일 비장물 청동 흉상. 이미지 제공: York Museums Trust

원래 로마 제국 숭배의 사제의 홀 꼭대기에 앉도록 설계된 이 정교하게 만들어진 Marcus Aurelius의 흉상은 의심할 여지없이 황제를 기리는 식전과 의식 절차에서 자주 사용되었습니다.

이 특별한 작품을 만든 예술가는 브리튼 현지인이고 황제를 직접 본 적이 없으며 대신 기존 조각과 동전에 있는 묘사를 보고 작업했을 가능성이 있습니다.

Yorkshire Museum의 수석 큐레이터 Andrew Woods와 라이데일 비장물 말 탄 Mars 조각상. 이미지 제공: York Museums Trust, 저작권: Charlotte Graham Photography

제국 전역에서, 로마의 신 Mars는 종종 말 탄 전사로 묘사되었습니다. 이 조각상에서 고대 신은 맹렬히 전투에 뛰어들었지만, 그가 한때 휘두르던 창과 방패는 그 후 수 세기에 걸쳐 사라졌습니다.

라이데일 비장물 말 모양 칼 손잡이. 이미지 제공: York Museums Trust

동물은 로마 시대에 일상적인 물건을 장식하는 데 인기 있는 선택이었습니다. 이 말 모양의 손잡이는 원래 칼을 지탱하고 있었는데, 매장되기 전에 의도적으로 부러뜨렸을 수도 있습니다.

지난 2,000년 동안 거의 변하지 않은 설계로, 라이데일 비장물 측량 추는 새로운 도로, 요새, 정착지를 정확하게 측정하면서 로만 브리튼에서 중요한 역할을 했을 것입니다.

라이데일 로마 비장물. 이미지 제공: York Museums Trust

연구자들은 이러한 유물들이 신들에 바치는 일종의 제물로써 서기 2세기 말에 묻혔다고 결론지었지만, 이 귀중한 유물들의 중요성과 그것들이 왜 이곳에 묻혔는지에 대해 더 확실히 알기 위한 연구를 여전히 진행 중에 있습니다.

라이데일 비장물의 디지털 트윈 제작

디지털 공간의 선두주자가 되고, 온라인 입지를 구축하며 전 세계에 소장품을 공유하는 데 중점을 둔 중요한 계획의 일부로서, Yorkshire Museum은 전체 라이데일 비장물 소장품을 3D로 캡처하기로 했습니다.

과거에는 University of York의 Heritage360과 협력하여 주로 사진 측량을 통해 이러한 프로젝트를 수행했습니다.

그러나 (단일 카메라 설정을 사용할 때) 긴 사진 촬영 시간과 캡처하는 각 물체의 위치를 조정하고 재배치하는 데 상당한 양의 처리량이 필요한 사진 측정의 특성 때문에 이러한 프로젝트는 몇 개월은 아니더라도 몇 주 전에 큐레이터와 일정을 잡아야 했습니다.

Marcus Aurelius 흉상의 Artec Space Spider 3D 스캔. 이미지 제공: Heritage36

Heritage360의 Patrick Gibbs는 "역사적인 유물들의 포획에는 많은 것들이 관련되어 있습니다. 단순히 그것들을 꺼내서 몇 분 만에 캡처할 수 있는 것이 아닙니다. 물체에 대한 잠재적인 위험과 큐레이터가 그곳에 있어야 하기 때문에 박물관과 연락하여 모든 것을 정리할 수 있는 가장 좋고 안전한 방법을 찾아야 합니다."라고 말했습니다.

그는 이어 "단일 카메라로 촬영하는 사진 측량 설정을 사용하면 모든 것이 캡처되고 필요한 모든 것을 얻었는지 확인하기 위해 유물을 작업하는 데 이틀을 보내야 할 수도 있습니다. 이에는 모든 물류 문제가 수반되기 때문에 일정을 잡는 데 2~3개월이 걸릴 수 있습니다.”라고 덧붙였습니다.

만약 그들이 같은 방법을 계속 사용했다면 Yorkshire Museum의 라이데일 청동 조각상 소장품 디지털화는 준비하고 수행하는 데 몇 달이 걸렸을 것입니다. 디지털 변환을 기다리고 있는 박물관의 수천 개의 다른 유물들은 말할 것도 없습니다.

라이데일 비장물 말 탄 Mars 조각상. 이미지 제공: York Museums Trust

기존 사진 측량의 대안 모색

이것이 Gibbs와 그의 디지털 기술 전문가인 James Osborn이 다른 가능성을 위해 시장을 살펴보게 된 이유입니다. 그들은 온라인 조사를 통해 문화 보존 및 기타 다양한 산업을 위한 3D 스캐닝 전문업체인 Artec의 홍보대사 Central Scanning을 알게 되었습니다.

첫 번째 시연이 끝나기도 전에 Gibbs와 Osborn은 그들이 찾던  솔루션을 찾았다는 것을 알았습니다. 그것은 Artec Space Spider이었습니다.

Space Spider는 고고학자, 문화재 전문가 그리고 많은 다른 사람들이 수년간 세계적으로 많이 사용해 온 휴대용 3D 스캐너입니다.

표적이나 스프레이 없이도 1mm 미만의 정확도와 생생한 3D 색상 재현으로 가장 복잡하고 세밀한 부분까지 캡처할 수 있는 기능을 갖춘 Space Spider는 온라인 및 박물관 내 전시회, 디지털 저장소, 3D 프린팅 교육 모델 등에서 사용할 수 있는 스캔을 제공할 수 있습니다.

Artec Space Spider로 로마의 머리 모양 화분(head pot)을 캡처하고 있는 Central Scanning의 Alex Chung. 이미지 제공: Heritage360

스캐너가 Yorkshire Museum의 계획에 어떻게 도움이 되었는지에 대해 Woods는 "우리에게 매우 중요한 것은 방문객이 우리 박물관에 들어왔다고 해서 반드시 얻는 것이 아닌 것을 제공하는 것입니다."라고 말했습니다.

Woods는 “물체 자체에 대한 위험이 전혀 없기 때문에 그것들을 가상으로 집어 들고, 뒤집어 보고, 살펴볼 수 있으며, 큐레이터의 라벨 및 메모를 보면서 각 물체와 관련된 수십 가지의 매혹적인 사실이나 이야기에 관심을 가질 수 있을 것입니다. 이러한 경험은 오래 기억에 남고 완전히 자신만의 경험이 될 것입니다.”라고 덧붙였습니다.

1시간 이내에 전체 라이데일 비장물 3D 스캔

새로운 Space Spider로 라이데일 청동 조각상 소장품을 3D 스캔할 때가 되었을 때 Gibbs와 Osborn은 깜짝 놀랐습니다. 프로젝트를 지원하는 큐레이터도 마찬가지였습니다.

4개의 유물을 하나씩 Artec 턴테이블 위에 올려놓고 시작부터 끝까지 5분도 안 돼 따로 스캔했습니다. 불과 10분 후, Artec Studio 소프트웨어에서의 스캔 처리를 통해 스캔을 3D 물체의 놀라운 모델로 변환할 수 있었습니다.

“물체 자체에 대한 위험이 전혀 없기 때문에 그것들을 가상으로 집어 들고, 뒤집어 보고, 살펴볼 수 있습니다.  이러한 경험은 오래 기억에 남고 완전히 자신만의 경험이 될 것입니다.”

모든 물체를 각각의 3D 모델로 설정하고 스캔하고 처리하는 데 1시간도 걸리지 않았습니다. 이전의 사진 측량 작업과는 현저히 다르며 그 차이는 극명합니다.

Artec Studio 소프트웨어에서 Marcus Aurelius 흉상의 Space Spider 스캔. 이미지 제공: Heritage360

이에 대해 Osborn은 "사진 측량을 사용하여 물체를 캡처하는 데만 하루가 걸렸을 것입니다. 그리고 만약 캡처하는 도중에 조명이 조금이라도 바뀌면 큐레이터에게 물체를 다시 가져와 정확한 조명 조건을 사용하여  사진을 다시 촬영하도록 요청해야 합니다. 그 작업은 같은 날 하지 못할 수도 있습니다. 따라서 처리 단계까지는 알 수 없겠지만 모든 사진이 완벽하게 나오기를 바라며 추가로 사진을 많이 찍어 이를 보완해야 합니다."라고 말했습니다.

그는 “모든 사진을 처리하기 시작하면 모든 것이 계획대로 흘러간다는 가정하에 또 다른 하루를 맞이하게 됩니다. 따라서 모든 것을 고려할 때, Space Spider로 한 시간이 걸린 작업은 사진 측량에서 요구되는 다양한 작은 소품들을 사용하여 모든 물체를 모든 위치로 이동해야 하는 추가 위험 없이 사진 측량을 사용했다면 거의 이틀이 걸렸을 것입니다."라고 자세히 설명했습니다.

스캔을 탁월한 3D 모델로 변환

Artec Studio에서 스캔을 처리하는 작업 흐름은 간단하고 복잡하지 않습니다. 먼저 베이스 제거를 사용하여 물체 아래에서 원하지 않는 데이터를 삭제합니다. 이것이 완료되면 스캔을 정렬하여 모든 형상을 하나로 묶습니다.

거기에서 그들은 0.1mm의 날카로운 융합을 적용하고, 온라인 보기를 위해 3D 모델을 내보낼 때 파일 크기와 표시 속도를 최적화하기 위해 다각형 수를 줄입니다.

Artec Studio 소프트웨어에서 말 탄 Mars 조각상의 Space Spider 스캔. 이미지 제공: Heritage360

그 결과 나온 3D 모델은 현재 Yorkshire Museum 내에서뿐만 아니라 온라인에서도 사용되고 있습니다. 전자의 경우, 해당 Sketchfab 모델과 연결된 QR코드가 원본 유물을 보관하고 있는 디스플레이 옆에 나란히 배치돼 박물관 관람객들의 참여도를 한 단계 높일 수 있습니다.

Yorkshire Museum이 전 세계에서 3D 콘텐츠를 공유하는 방법

그리고 박물관은 거기서 멈추지 않습니다. 그들은 또한 Wikimedia Commons와 같은 장소에 이러한 3D 모델을 삽입하는 것을 목표로 하고 있습니다. 여기에서는 3D 모델을 매주 수백만 번 볼 수 있습니다.

Woods는 이에 대한 이유에 대해 "이런 식으로 우리는 소장품을 다른 방법으로는 볼 기회가 없으며 하물며 우리 박물관을 방문하는 것이 훨씬 더 어려운 전 세계 사람들에게 보여 줄 것입니다. 이러한 3D 스캔을 사람들이 이미 있는 곳에 배치함으로써, 우리는 훨씬 더 쉽게 그들과 연결할 수 있을 것입니다.""라고 말했습니다.

Yorkshire Museum은 라이데일 청동 조각상들의 3D 모델을 저해상도 및 고해상도 버전 모두로 무료로 다운로드할 수 있도록 제공할 계획입니다. 교사, 예술가, 연구자 및 다른 사람들은 원하는 대로 스캔을 다운로드하고 사용할 수 있습니다.

교육을 위한 멋진 3D 프린팅 복제품

교육 지원 활동의 일환으로 Yorkshire Museum과 Heritage360은 방문하는 학생들에게 사용하기 위해 Space Spider 스캔에서 3D 프린팅한 청동 조각상의 “취급” 버전을 만들기로 했습니다.

3D 프린팅한 손으로 그린 라이데일 비장물. 이미지 제공: York Museums Trust

사내에서 아직 전문 지식과 기술이 없는 그들은 ThinkSee 3D의 3D 디지털 유산 전문가 Steven Dey에게 연락했습니다. 2015년 이 회사가 설립된 이후 Dey는 영국과 그 밖의 지역의 박물관 및 기타 고객을 위해 디지털 방식을 통해 역사적으로 정확한 복제품 수백 개를 제작했습니다.

Dey가 Heritage360에서 라이데일 청동 조각상의 3D 모델(OBJ 파일)을 받은 후, 석고 코어를 사용하여 3D Systems ColorJet 프린터에서 한 번에 네 개의 물체를 모두 3D 프린팅하는데 처음부터 끝까지 3시간이 걸렸습니다.

고대의 모습을 구현하기 위해 능숙하게 완성된 노화 과정

베이스 컬러는 밑칠로 적용되었고, 물체는 여전히 끈적끈적한 상태에서 청동 가루 살분(dusting)으로 에폭시 표면 코팅 처리하였습니다. 에폭시 분말이 경화된 후, 물체는 청동 외관을 새것처럼 반짝이게 하기 위해 광택을 냈습니다.

거기서부터, 그것들을 스프레이 페인트와 왁스의 조합을 사용하여 인위적으로 노화시켜 외관이 원래의 물체와 놀라울 정도로 비슷하게 푸른 녹이 생긴 것처럼 보이게 했습니다.

3D 프린팅한 손으로 그린 Marcus Aurelius 흉상 복제품. 이미지 제공: ThinkSee3D

이제 학생들은 실제로 이 아름답고 충실하게 재현된 복제품을 직접 선택하고 살펴볼 수 있으므로 이들 복제품은 중요한 역사의 장에 초점을 맞춘 교과서 수업에는 잊지 못할 보조 교재가 됩니다.

과거를 3D 스캐닝하는 계획

Yorkshire Museum은 라이데일 비장물 소장품을 성공적으로 디지털화한 후 검과 보석, 멸종된 모아, 바다쇠오리, 공룡, 그리고 복잡한 로만 브리튼 시대의 바닥 모자이크 및 매장용 깁스 등 수천 개의 매혹적인 물건을 포함하는 다른 소장품에도 동일한 작업을 수행하는 것을 목표로 하고 있습니다.

Yorkshire 박물관의 라이데일 비장품 전시회를 찾은 Heritage360의 James Osborn. 이미지 제공: Heritage360

Woods는 3D 스캐닝이 만들어 낸 차이에 대해 "훌륭한 박물관 큐레이션은 단순히 무언가를 말하는 것이 아니라 모든 연령대의 사람들이 자신만의 방식으로 이러한 물체에 대해 잊을 수 없는 것을 발견하는 자기 탐구의 여정을 가질 수 있도록 하는 것입니다."라고 말했습니다.

그는 이어 "이것이 Artec을 사용한 3D 스캐닝을 통해 우리가 여기서 할 수 있었던 것입니다."라고 말했습니다.