지질학자 Gianluca Fallacara가 BLK3D로 이탈리아 알베로벨로의 Basilica Santi Medici를 측량한 방법

풀리아주의 유명 도시 알베로벨로에는 구시가지에 "트룰리"라고 불리는 석조 주택 약 2,000채가 있습니다. 이 주택들은 1996년 유네스코에 의해 세계문화유산으로 지정되었습니다. 이 건물들 덕분에 도시가 전 세계에 알려졌고, 인기 관광지가 되었습니다.

하지만 알베로벨로의 매력이 유명한 트룰리만은 아닙니다. 구시가지 북쪽에 자리한 미노레 대성당(Basilica Minore)은 도시의 수호성인인 성 코스마와 성 다미아노에게 봉헌된 곳으로, 이 도시에서 가장 중요한 기념물 중 하나입니다.

현재 대성당의 배치는 1885년 유명 건축가 안토니오 커리(Antonio Curri)가 설계한 것입니다. 1914년에 완성된 초기 프로젝트에서는 교회의 라틴 십자형 평면 중앙에 계획되었던 대성당의 핵심 요소인 장엄한 돔이 끝내 실현되지 못했습니다. 상징적으로 돔은 하늘과 우주를 나타내는 핵심 요소이자 종교 건축물의 중심입니다.

오랜 세월이 흐른 끝에, 바리 폴리테크닉(Polytechnic of Bari) DICAR 학과가 19세기 후반 건축가 안토니오 커리(Antonio Curri)의 구상과 철학을 존중해 개발한 첨단 혁신 프로젝트로 돔이 마침내 실현될 수 있었습니다. 돔 완공은 건축, 엔지니어링, 3D 측량 및 모델링 등 여러 분야의 전문가가 힘을 모아야 하는 기술적 도전입니다.

수문지질학, 지반공학, 지형 측량을 전문으로 하며 사진 측량 경력도 수년에 이르는 지질학자 지안루카 팔라카라(Gianluca Fallacara)는 교회 내부, 특히 팔각형 구조(돔의 기단부)와 그 위쪽 외부에 대한 측량을 의뢰받았습니다.

“제 임무는 건축가들이 각 설계 단계에서 쓸 3D 모델을 만들 수 있도록 내부와 외부 포인트 클라우드를 확보하는 것이었습니다. 돔이 올라갈 교회 외부는 드론 사진 측량으로 조사했고, 내부 조사에는 Leica BLK3D를 쓰기로 했습니다."

5m 길이의 폴에 장착된 BLK3D

Fallacara는 드론으로 대성당 상부를 측량한 뒤, 내부는 Leica BLK3D의 이미지 그룹 기능을 활용해 측량하기로 했습니다.

BLK3D의 이미지 그룹 기능을 사용하면 스테레오 이미지를 최대 500쌍까지 캡처해 이미지 기반 포인트 클라우드와 정사영상을 생성할 수 있습니다. BLK3D로 캡처한 이미지는 자동으로 축척이 적용되고 내장 기울기 센서가 수직축을 잡아 주므로 매우 효율적인 데이터 수집 방식입니다. 게다가 현장에서 기준 측정을 할 필요도 전혀 없습니다.

"실내에서는 드론을 쓸 수 없었지만 포인트 클라우드와 텍스처가 입혀진 3D 모델을 확보하고 측량도 빨리 끝내야 했기에, 이번 기회에 BLK3D를 테스트해 보기로 했습니다."

조사의 주요 대상은 돔 아래 부분인 팔각형입니다. 먼저 Fallacara는 BLK3D를 5m 폴에 달아 팔각형 구조에 최대한 가까이 접근시키고, 핫스팟에 연결된 태블릿으로 BLK3D를 원격 제어했습니다.

BLK3D를 추가로 테스트하기 위해 Fallacara는 팔각형뿐만 아니라 교회에 대한 전체 조사를 수행하기로 결정했습니다. 그는 이미지 그룹 기능으로 통로를 따라 스테레오 사진 271쌍을 캡처했는데, 사진 측량 기법이나 이미지 중첩에 크게 신경 쓰지 않아도 됐습니다. 돔의 팔각형 부분에서는 양질의 메시와 최상의 결과를 얻기 위해 이미지 중첩률을 약 70%로 맞췄습니다.

271쌍의 이미지를 사용한 측량은 타겟이나 기준 측정 없이 약 30분 만에 끝났습니다.

태블릿으로 BLK3D 원격 제어

사무실로 돌아온 Fallacara는 BLK3D로 캡처한 스테레오 이미지 271쌍이 담긴 폴더, 즉 "이미지 그룹"을 사진 측량 소프트웨어 Agisoft Metashape로 불러오기만 하면 됐습니다. Metashape는 그가 드론 사진 측량 처리에 평소 사용하는 소프트웨어입니다. 이어서 Agisoft Metashape에서 이미지 그룹을 처리해 포인트 클라우드를 생성했습니다.

“포인트 클라우드는 기대 이상으로 탁월한 결과가 나왔습니다.

교회 안에서는 GPS 신호를 잡을 수 없었지만, BLK3D가 인터넷 네트워크로 "가상" GPS 기준점에 연결되어 있었습니다. 덕분에 Metashape가 이미지 위치를 정확히 잡아 교회 내부를, 특히 팔각형 전체를 완벽하게 재구성할 수 있었습니다.

BLK3D를 사용하면 드론과 달리 측량 중에 타겟을 사용할 필요가 없다는 이점이 있습니다. 또한 3D 모델이 이미 보정·캘리브레이션된 상태라 따로 손볼 필요가 없습니다. 덕분에 측량과 처리 단계에서 시간을 크게 아낄 수 있습니다.

Metashape에서 BLK3D 이미지 그룹을 처리해 원하던 3D 모델을 얻었고, 이를 건축가가 요청하는 형식으로 내보낼 수 있습니다. 예를 들어 3D 메시 모델(obj)이나 텍스처를 추출할 수도 있고, 팔각형의 고해상도 정사영상 모자이크를 만들 수도 있습니다. 이 정사영상 모자이크로 팔각형의 모든 치수를 매우 정밀하게 측정하고 검증할 수 있었습니다."

사진 측량에서 정사영상 모자이크란 여러 이미지를 바탕으로 기하 보정을 거쳐 생성한 이미지로, 축척 도면처럼 쓸 수 있습니다.

팔각형 정사영상 모자이크

팔각형 치수를 한 번 더 확인하기 위해 Fallacara는 정사영상 모자이크에서 얻은 측정값을 리얼리티 캡처 기능으로 찍은 3D 이미지의 측정값과 비교했습니다. BLK3D의 리얼리티 캡처 기능은 스테레오 사진 측량 원리를 이용해, BLK3D 화면 속 3D 이미지에서 바로 실시간 측정할 수 있게 해 줍니다.

"비교 기준으로 쓰려고 BLK3D 리얼리티 캡처 기능으로 3D 이미지를 캡처했습니다. 포인트 클라우드에서 측정한 값과 똑같이, 완벽하게 일치하는 결과가 나왔습니다."

마지막 단계로 Fallacara는 내부와 외부의 Metashape 포인트 클라우드를 결합하여 교회의 전체 3D 모델을 만들었습니다.

“두 프로젝트는 Metashape에서 각각 따로 처리했습니다. 그런 다음 드론 사진 측량으로 얻은 포인트 클라우드와 BLK3D로 캡처한 이미지 그룹을 통해 얻은 포인트 클라우드를 병합했습니다. 두 데이터가 정말 완벽하게 겹쳤습니다."

3D 외관 모델(드론 측량)

그런 다음 3D 모델과 팔각형 치수 측정 등 모든 기술 데이터를 건축가에게 제공했습니다. 건축가들은 BLK3D 이미지 그룹으로 만든 3D 모델을 바탕으로, 팔각형 형태를 완벽히 재현한 돔의 플라스틱 축소 모형을 제작했습니다. 이제 건축가들은 돔의 최종 시공 설계를 진행하는 데 필요한 정보와 모델을 모두 갖추게 되었습니다."

이는 건축, 기술, 가상현실 분야를 아우르는 프로젝트에 BLK3D를 활용한 세계 최초 사례 중 하나입니다.

다음 단계는 BLK3D로 얻은 3D 모델로 증강현실 전시를 꾸미는 것입니다. 돔 건설은 규모가 크고 까다롭고 복잡한 공사여서 완공까지 앞으로 몇 년은 더 걸립니다. 그동안 Fallacara의 3D 모델은 교회 방문객에게 특별한 경험을 선사하게 됩니다. 방문객은 특수 안경을 쓰고 완공된 돔의 모습을 미리 "보며", 19세기 후반의 원래 구상과 그 분위기에 온전히 빠져들 수 있습니다.

"BLK3D는 측정기기로 탄생했지만 실제로는 그 이상입니다."라고 Fallacara는 결론지었습니다.

“BLK3D는 가성비 면에서 시장 최고의 도구 중 하나라고 생각합니다. 같은 조건의 사진 측량에서 다른 장비로는 얻을 수 없는 결과를 얻었습니다. 게다가 BLK3D 덕분에 시간도, PC 자원도 효율적으로 쓸 수 있고, 언제든 고객에게 모델을 보여줄 수 있습니다!”