SHINING 3D의 고정밀 3D 스캐닝 기술, 신에너지 세일보트의 장거리 항해를 실현하다

항저우 첸탕강 기슭에서는 기존의 틀을 깨는 전기식 쌍동선(catamaran)이 조용히 모습을 갖춰가고 있습니다.

베테랑 세일러이자 엔지니어인 Hu Wei는 전통적인 디젤 동력 세일보트의 한계를 오래전부터 체감해 왔습니다. 복잡한 조작 방식, 까다로운 유지보수, 과도한 소음, 그리고 연료로 인한 환경 오염까지. 중국의 강력한 제조 역량과 빠르게 성장하는 신에너지 공급망을 기반으로, 후웨이와 그의 팀은 미래를 위한 세일보트를 개발하기 시작했습니다. 이들은 선박 추진 시스템을 근본적으로 재구상했을 뿐만 아니라, 수세기 동안 사용되어 온 기존의 방향타(rudder) 시스템마저 과감히 배제했습니다.

하지만 이러한 비전을 현실로 구현하는 과정에는 상당한 엔지니어링 과제가 뒤따랐습니다.

선박의 알루미늄 합금 선체는 가볍고 내구성이 뛰어나지만, 제작 과정에서 대규모 용접 작업이 필요합니다. 이때 용접으로 인해 발생하는 열 변형은 치수 정밀도와 유체역학적 성능에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 선체 설계를 최적화하고 제조 정밀도를 향상시키며, 궁극적으로 선박의 상용화를 추진하기 위해 팀은 보다 진보된 디지털 검사 솔루션이 필요했습니다.

현재 SHINING 3D의 고정밀 3D 스캐닝 기술은 이들의 혁신적인 아이디어를 실제 항해 가능한 선박으로 구현하는 데 핵심적인 역할을 하고 있습니다.

기존의 관념에 도전하기 위해 설계된 차세대 전기 카타마란

지난 수십 년 동안 Hu Wei는 해저 케이블 엔지니어링과 국제 프로젝트 관리 분야에서 경력을 쌓아왔다. 그는 직접 세일링 클럽을 설립했으며, 전통적인 세일보트의 장점과 한계를 깊이 이해하게 되었다.

그리고 마침내 한 가지 질문이 떠올랐다.
“왜 진정으로 미래를 위해 설계된 세일보트를 만들지 않는가?”

수천만 위안 규모의 투자를 바탕으로, 후웨이의 팀은 전기 추진 기술을 중심으로 설계된 신에너지 카타마란 ‘HighWei 66’ 개발에 착수했다.

이 선박은 돛(sail), 가변 피치 전기 추진 시스템(variable-pitch electric propulsion system), 태양광 발전, 그리고 회생 에너지 회수 기술(regenerative energy recovery technologies)을 통합하였다. 디젤 연료에 의존하지 않고도 수천 해리를 항해할 수 있으며, 이론적으로는 극지 탐험까지 수행할 수 있다.

무엇보다 주목할 점은 HighWei 66이 기존의 방향타(rudder)와 디젤 메인 엔진을 완전히 제거했다는 점이다. 대신, 두 개의 전기 모터와 가변 피치 프로펠러, 그리고 지능형 제어 알고리즘을 통해 방향 제어를 구현한다.

이러한 대담한 엔지니어링 철학을 바탕으로, 후웨이와 그의 팀은 신에너지 세일링 선박의 미래를 새롭게 정의하고자 한다.

고정밀 3D 스캐닝으로 알루미늄 선체 변형 문제 해결

장거리 원양 항해 요구를 충족하기 위해 HighWei 66은 경량이면서도 고강도의 알루미늄 합금 선체 구조를 채택했습니다. 그러나 알루미늄 합금은 용접 및 제작 과정에서 열변형이 발생하기 쉬워, 대형 선박 구조물의 치수 정밀도 제어가 매우 까다롭습니다.

기존 조선 검사 방식은 줄자와 버니어 캘리퍼스 같은 수작업 측정 도구에 크게 의존해 왔습니다. 이러한 방식은 국부적인 치수 측정에는 적합하지만, 선체 전체의 완전한 3D 형상을 획득할 수 없으며, 전체적인 선체 변형을 정량적으로 정확히 평가하는 데에도 한계가 있습니다.

이 문제를 해결하기 위해, 해당 팀은 SHINING 3D의 FreeScan Trak 시리즈 스캐너를 도입했습니다.

대형 산업 계측을 위해 특별히 설계된 이 스캐너는 무선 작동, 대면적 동적 트래킹, 높은 정밀도 및 빠른 스캐닝 효율을 제공하여 조선 분야에 이상적인 솔루션입니다.

이 시스템은 마커 없이 선체 전체 형상을 캡처할 수 있습니다. 이를 통해 엔지니어는 쌍동선(catamaran) 수선면 단면의 길이, 폭 및 둘레와 같은 핵심 치수를 정확하게 측정할 수 있습니다.

무선 설계 덕분에 작업자는 케이블 제약 없이 조선소 및 야외 작업 환경 전반에서 자유롭게 이동할 수 있으며, 이를 통해 현장 작업 효율성이 크게 향상됩니다.

취득된 스캔 데이터는 전문 검사 소프트웨어로 가져온 후 원본 CAD 설계 모델과 직접 비교됩니다. 컬러 편차 맵(Color Deviation Map)은 제작된 선체와 이론적 형상 간의 치수 차이를 직관적으로 시각화합니다.

이러한 분석 결과를 바탕으로 엔지니어는 구조 설계를 최적화하고 CFD(전산유체역학) 시뮬레이션을 수행하여 선체 변형이 유체역학적 저항에 미치는 영향을 더욱 정확하게 파악할 수 있습니다. 이러한 데이터 기반 워크플로우는 제조 편차를 근본적으로 제어하고, 프로토타입 단계부터 양산 가능한 선박 개발 단계까지의 개발 주기를 크게 단축하는 데 기여합니다.