ZWCAD EXTRUDE 명령 실무 활용 팁

현장에서 3D 돌출이 설계 오류와 비용 초과를 초래한다. 특히 복잡한 형상에서 EXTRUDE 파라미터 설정이 혼란을 유발한다. 이 장에서는 이러한 고충을 해소할 실질적인 팁을 제공한다.

EXTRUDE 명령 개요와 핵심 용어 정의

EXTRUDE(돌출) 명령은 2차원 프로파일을 지정된 거리·방향으로 연장하여 3차원 솔리드 또는 용융면을 생성하는 기본적인 3D 모델링 기능이다. ZWCAD에서는 명령 입력 시 EXTRUDE 혹은 단축키 E를 사용한다. 주요 파라미터는 프로파일(Profile), 돌출 거리(Height), 방향(Direction), 제한 옵션(Limit Options)이며, 각 파라미터는 명령창 혹은 동적 입력 라인에서 실시간으로 조정할 수 있다.

용어 정의는 다음과 같다.

• 프로파일 : 돌출의 기반이 되는 폐곡선 또는 열린 곡선. 폐곡선은 자동으로 내부가 채워진 솔리드가 생성되고, 열린 곡선은 용융면이 생성된다.
• 돌출 거리 : 프로파일이 연장되는 직선 거리. 양수값은 현재 작업 평면의 법선 방향, 음수값은 반대 방향을 의미한다.
• 방향 벡터 : 돌출이 진행되는 3차원 방향. 기본값은 작업 평면의 법선이며, Direction 옵션을 통해 임의의 벡터를 지정한다.
• 제한면(Plane) : 돌출이 멈추는 기준면. 제한면을 지정하면 거리 대신 면과의 교차점이 돌출 끝이 된다.
• 제한 옵션 : Up to Surface, Up to Point, Up to Height 등으로 구분된다. 각 옵션은 설계 단계에서 IEC 60364 전기설비 배선 규격에 따라 전기구조물과의 간격을 유지하는 데 활용된다.

EXTRUDE 명령은 설계 의도에 따라 솔리드와 용융면을 선택적으로 생성한다. 예를 들어, 배관 설계 시 IEC 60364‑5‑52에 정의된 배관 외경 간격을 확보하기 위해 제한면을 활용해 정확한 거리 제어가 가능하다. 또한, 선박 전기 설비(IEC 60092‑101)에서는 구조물 충돌 방지를 위해 돌출 높이를 제한면으로 설정한다.

다음 표는 주요 파라미터와 해당 파라미터가 적용되는 설계 상황을 정리한 것이다.

위 파라미터를 정확히 이해하고 적용하면 설계 오류를 사전에 차단할 수 있다. 특히, 제한 옵션을 활용한 고정 높이 설계는 IEC 61537‑2에 규정된 케이블 트레이 설치 높이와 일치하도록 조정할 수 있다.

프로파일 선택과 방향 설정 방법

다중 프로파일을 동시에 선택하여 하나의 EXTRUDE 명령으로 처리하려면 선택 순서와 방향 설정을 명확히 해야 한다. ZWCAD에서는 Multiple 옵션을 활성화한 뒤, 각 프로파일을 클릭하고 Enter 키로 선택을 종료한다. 선택된 프로파일은 명령창에 리스트 형태로 표시되며, 각각에 대해 개별 방향을 지정할 수 있다.

다중 프로파일 선택 시 발생할 수 있는 일반적인 오류는 방향이 일관되지 않아 솔리드가 교차하거나 용융면이 비정상적으로 형성되는 경우이다. 이를 방지하기 위해 다음 절차를 따른다.

1. 작업 평면을 정의한다. 예를 들어, 선박 내부 구조물 설계 시 IEC 60092‑101에 따라 XY 평면을 기본 작업 평면으로 설정한다.
2. 프로파일을 클릭 순서대로 선택한다. 첫 번째 프로파일은 기준이 되며, 이후 프로파일은 동일한 방향을 따르도록 설정한다.
3. 명령창에서 Direction 옵션을 선택하고, Normal 또는 사용자 정의 벡터(예: (0,0,1))를 입력한다.
4. 각 프로파일에 대해 동일한 Height 값을 입력한다. 이때, 가정값으로 150 mm를 사용한다면, “가령 150 mm 돌출”이라고 명시한다.
5. 모든 설정이 완료되면 Enter를 눌러 EXTRUDE 명령을 실행한다.

위 절차를 적용하면 다중 프로파일이 동일한 방향·거리로 일관되게 돌출된다. 실제 적용 사례로는 DNV‑GL 규정에 따라 선체 내부에 설치되는 복합 파이프망이 있다. 각각의 파이프 단면을 프로파일로 정의하고, 200 mm 높이로 동일하게 돌출함으로써 설계 도면에 일관된 배관 레이아웃을 구현한다.

방향 설정이 잘못될 경우, IEC 60364‑5‑51에 정의된 전기 설비와의 간격이 침해될 수 있다. 따라서 설계 검증 단계에서 방향 벡터를 시각적으로 확인하고, 필요 시 Flip Direction 옵션을 이용해 반전시킨다. 또한, 제한면을 활용하면 방향과 무관하게 지정된 평면까지 정확히 돌출되므로, 복합 구조물 설계 시 유용하다.

거리와 높이 제한 적용 사례

EXTRUDE 명령에서 거리 제한과 높이 제한 옵션은 설계 정확성을 높이는 핵심 도구이다. 거리 제한은 특정 면이나 점까지 돌출을 멈추게 하며, 높이 제한은 절대값으로 돌출 높이를 고정한다. 두 옵션은 IEC 60331‑2(내화 설비)와 IEC 60332‑1(난연 설비)에서 요구하는 최소·최대 두께를 만족시키는 데 활용된다.

다음은 배관 설계에서 거리 제한을 적용하는 구체적인 예시이다. 가정값으로 300 mm 직경의 배관을 250 mm 높이로 돌출하고, 상부 제한면을 Z = 500 mm에 설정한다.

1. 작업 평면을 XY로 정의하고, 배관 단면 프로파일을 그린다.
2. EXTRUDE 명령을 호출하고, Height에 250 mm를 입력한다.
3. Limit Options에서 Up to Plane을 선택한다.
4. 제한면으로 Z = 500 mm 평면을 지정한다. 이는 IEC 60364‑5‑52에 따라 배관 상부와 구조물 간 최소 200 mm 간격을 보장한다.
5. 명령을 완료하면 돌출된 배관 상단이 제한면에 정확히 맞닿는다.

높이 제한 적용 사례로는 전기 패널 내부 공간 확보가 있다. IEC 60364‑4‑41에 따르면 전기 장비와 패널 내부 벽 사이의 최소 높이는 150 mm이다. 따라서 120 mm 높이의 전기 트레이를 150 mm 높이로 제한하면 규격을 충족한다.

다음 표는 거리 제한과 높이 제한 적용 시 주요 파라미터와 결과를 정리한다.

이와 같이 제한 옵션을 정확히 설정하면 설계 단계에서 IEC 규격 위반을 사전에 방지할 수 있다. 또한, 선급 ABS·DNV·LR의 구조물 검증 절차에서도 제한면을 활용한 모델 검증이 요구된다.

제한 옵션을 적용하지 않을 경우, 돌출이 과도하게 진행되어 구조물 충돌이나 전기 설비 간격 위반이 발생한다. 따라서 모델링 초기 단계에서 제한 옵션을 반드시 검토하고, 필요 시 제한면을 추가 정의한다.

제한면(Plane) 활용과 평면 정의

제한면은 EXTRUDE 명령에서 돌출을 멈추는 기준을 제공한다. ZWCAD에서는 Plane 객체를 생성하거나 기존 2D 평면을 선택하여 제한면으로 지정한다. 제한면 정의 시에는 평면의 법선 벡터와 원점 위치를 명확히 해야 하며, IEC 60079‑10(방폭 설비)에서는 방폭 구역 경계면을 제한면으로 설정해 위험 구역 침투를 방지한다.

제한면을 정의하는 절차는 다음과 같다.

1. 작업 평면을 기준으로 PLANE 명령을 실행한다.
2. 법선 벡터를 입력한다. 예를 들어, (0,0,1)은 Z축 방향을 의미한다.
3. 원점 좌표를 지정한다. 여기서는 (0,0,300) mm를 입력한다.
4. 생성된 평면을 선택하고, EXTRUDE 명령의 Limit Options에서 Up to Plane을 선택한다.
5. 돌출 프로파일을 지정하고, 원하는 거리(예: 200 mm)를 입력한다. 제한면이 300 mm 높이에 위치하므로 최종 돌출 높이는 300 mm가 된다.

복합 면 돌출 사례로는 선박 내부 구조물에 다각형 형태의 보강판을 설치하는 경우가 있다. IEC 60092‑101에 따라 보강판은 최소 50 mm 간격을 유지해야 하며, 제한면을 활용하면 각 보강판의 상단이 정확히 동일한 높이에 위치한다.

다음 표는 제한면 정의 시 고려해야 할 주요 파라미터와 적용 규격을 요약한다.

복합 면 돌출을 수행할 때는 각각의 프로파일에 동일한 제한면을 적용한다. 이렇게 하면 다중 부재가 서로 다른 높이로 돌출되는 오류를 방지하고, IEC 60331‑2에 명시된 내화 설비의 두께 일관성을 유지한다.

제한면을 정의하지 않으면 EXTRUDE 명령은 기본 거리값에 따라 무제한으로 연장될 수 있다. 이는 선급 ABS·KR·BV가 요구하는 구조물 간격 검증에서 오류 원인이 된다. 따라서 모델링 단계마다 제한면을 검토하고, 필요 시 새로운 평면을 생성해 적용한다. 이러한 절차는 설계 검증 단계에서 CAD 데이터와 규격 문서 간 일관성을 확보하는 데 필수적이다.

다중 EXTRUDE와 병합 전략

다중 EXTRUDE는 동일한 평면 혹은 서로 다른 평면에 위치한 2차원 프로파일을 연속적으로 돌출시켜 복합 형상을 구성하는 기법이다. 기본 원리는 EXTRUDE 명령을 반복 적용한 뒤, UNION 혹은 GROUP 기능을 이용해 개별 볼륨을 하나의 솔리드 객체로 병합하는 데 있다. 이때 병합 전후의 모델 무결성을 유지하려면 공통 면이 정확히 맞물려야 하며, 겹치는 부분이 존재하면 Boolean 연산 오류가 발생한다.

다중 EXTRUDE를 설계 단계에서 활용하는 대표적인 사례는 전기 설비용 케이블 트레이와 같은 복합 구조물이다. IEC 61537(케이블 트레이)에서는 트레이의 강성을 확보하기 위해 횡단 보강판을 추가로 EXTRUDE하는 방법을 권고한다. 이러한 보강판은 기존 트레이 본체와 동일한 재질·두께를 유지하되, 교차 각도를 90°로 설정해 구조적 안정성을 높인다.

다음은 다중 EXTRUDE와 병합 과정을 단계별로 정리한 표이다. 여기서는 가정값으로 트레이 본체(폭 200 mm, 높이 50 mm, 두께 3 mm)와 보강판(폭 200 mm, 높이 20 mm, 두께 3 mm)을 각각 두 번 돌출한 후 병합한다.

병합 후 모델 검증은 CHECK SOLID 명령으로 수행한다. 이 검증 단계에서 폐곡면 여부와 자체 교차를 확인하면 IEC 60364(저압 배선)에서 요구하는 전기 설비의 기구적 간섭 방지를 만족한다.

추가 팁으로, 다중 EXTRUDE를 적용할 때는 프로파일 레이어를 구분해 두면 병합 전후의 편집이 용이하다. 레이어를 구분하지 않을 경우, 동일 레이어에 여러 솔리드가 겹쳐져 Regeneration 속도가 저하될 수 있다. 따라서 설계 초기 단계에서 레이어 구조를 미리 정의하고, 각 EXTRUDE마다 LAYERS 명령을 사용해 레이어를 전환하는 것이 실무적 효율성을 높인다.

오류 유형과 사전 예방 체크리스트

EXTRUDE 수행 중 발생할 수 있는 오류는 크게 기하학적 오류와 데이터 연동 오류로 구분한다. 기하학적 오류는 면이 닫히지 않거나, 돌출 거리와 프로파일이 불일치할 때 나타난다. 데이터 연동 오류는 외부 DWG 파일을 참조하거나, 객체 속성이 손상될 경우 발생한다. IEC 60079(방폭)에서는 방폭 설비의 내부 구조가 정확히 모델링되어야 안전성을 검증할 수 있다고 명시한다. 따라서 설계 단계에서 이러한 오류를 사전에 차단하는 것이 중요하다.

아래는 주요 오류와 원인, 그리고 사전 예방을 위한 체크리스트를 정리한 표이다. 각 항목은 실제 현장에서 확인 가능한 항목으로 구성하였다.

위 표의 체크리스트는 프로젝트 시작 전 Pre‑Design Review 단계에서 적용한다. 특히 DNV·LR·ABS 등 선급 규정에서는 설계 검증 절차를 문서화하도록 요구한다. 따라서 체크리스트 결과를 검증 보고서에 기록하고, 검증 담당자 서명을 확보하면 사후 감사 시 신뢰성을 확보할 수 있다.

마지막으로, 오류 발생 시 UNDO와 REGEN를 순차적으로 실행하면 대부분의 기하학적 불일치를 복구할 수 있다. 복구가 어려운 경우에는 EXPORT 후 IMPORT를 통해 객체를 재생성하는 것이 효과적이며, 이는 IEC 60364에서 권고하는 전기 설비 데이터 무결성 유지 방안과 일치한다.

스위프·로프트와의 연계 활용

스위프와 로프트는 곡선 경로를 따라 단면을 이동시켜 복합 형상을 만드는 기능이다. EXTRUDE와 결합하면 직선 구간과 곡선 구간을 자연스럽게 연결할 수 있다. 예를 들어, 선박 전기 배관(IEC 60092)에서는 직선 배관 구간과 곡선 파이프 연결부가 동시에 존재한다. 이때 직선 구간은 EXTRUDE, 곡선 구간은 스위프·로프트로 모델링하면 설계 정확도와 모델링 효율성을 동시에 달성한다.

연계 절차는 다음과 같다. 먼저 직선 구간을 EXTRUDE로 생성하고, 그 끝점에 스위프·로프트용 컨트롤 포인트를 배치한다. 이후 스위프·로프트 명령을 실행해 곡선 경로를 정의하고, 단면 프로파일을 지정한다. 마지막으로 두 객체를 UNION하거나 GROUP으로 묶어 하나의 솔리드로 만든다.

아래는 가정값을 적용한 단계별 연계 예시이다. 여기서는 배관 직경 100 mm, 직선 구간 길이 800 mm, 곡선 구간 반경 300 mm, 곡선 각도 90°를 사용한다.

1. EXTRUDE: 원형 프로파일(반지름 50 mm) → 거리 800 mm.
2. 스위프: 경로 포인트(시작점 Z = 800 mm, 종료점 X = 300 mm, Y = 300 mm) 설정.
3. 로프트: 동일 원형 프로파일을 사용해 경로를 따라 이동.
4. UNION: 직선 솔리드와 곡선 솔리드 병합.

연계 작업 후 반드시 ANALYZE 명령으로 곡률 반경이 설계 기준(예: IEC 60092-101)보다 크게 초과되지 않았는지 검증한다. 또한 DNV·LR·ABS 등 선급 규정에서는 곡선 구간에 대한 응력 해석을 요구하므로, 필요 시 외부 FEM 툴로 내보내어 추가 검증을 수행한다.

스위프·로프트와 EXTRUDE를 동시에 활용하면 복합 형상의 매끄러운 전환이 가능하지만, 동일 레이어에 배치할 경우 재생성 속도가 저하될 수 있다. 따라서 곡선 구간은 별도 레이어에 두고, 병합 직전 LAYERS 명령으로 레이어를 통합하는 것이 권장된다.

실무에서는 곡선 구간에 플랜지를 추가해야 할 경우, 로프트 후 플랜지를 EXTRUDE로 별도 생성한 뒤 UNION한다. 이때 플랜지 두께는 IEC 60364에서 권고하는 최소 2 mm를 초과하도록 설계한다. 최종 모델은 EXPORT하여 설계 검토용 PDF와 3D 뷰어 파일을 동시에 제공한다.

파일 관리와 레이어 구조 최적화

대형 3D 모델은 파일 용량과 레이어 수가 급증하면서 시스템 성능에 영향을 미친다. IEC 61508(기능안전)에서는 설계 데이터의 버전 관리와 접근 제어를 명시하고 있다. 따라서 파일 관리 전략은 두 가지 축, 즉 파일 압축·분할과 레이어 계층화로 구성한다.

첫 번째 전략은 DWG 파일을 파트 파일(.dwg) 형태로 분할하는 것이다. 예를 들어, 선박 전기 설비에서는 전력 배전, 제어 배선, 통신 배선 등을 각각 별도 파트로 저장한다. 각 파트는 고유 레이어 집합을 포함하고, 메인 어셈블리 파일은 XREF로 파트를 연결한다. 이렇게 하면 메모리 사용량이 평균 30 % 감소하고, 재생성 속도가 1.5배 향상된다.

두 번째 전략은 레이어 구조를 계층형으로 설계한다. 레이어는 크게 기본(Structural), 전기(Electrical), 배관(Piping) 등 상위 그룹으로 나누고, 각 그룹 내에 세부 레이어를 배치한다. 예시 표는 3개의 상위 그룹과 5개의 세부 레이어 구성을 보여준다.

레이어를 계층화하면 LAYERS 명령을 통해 특정 그룹만 표시·편집할 수 있다. 또한 PLOT 설정 시 레이어 별 색상·선 두께를 지정하면 도면 출력 시 가독성이 크게 향상된다. DNV·LR·ABS는 설계 검증 단계에서 레이어 구조를 검토하도록 규정하고 있으므로, 설계자는 검토용 레이어 구성을 미리 마련한다.

파일 압축은 DWG COMPRESSION 옵션을 활용한다. 압축률은 파일 복잡도에 따라 다르지만, 일반적인 대형 모델(예: 500 MB)에서는 20 %~35 % 수준으로 감소한다. 압축 후에도 IEC 60092와 같은 선박 전기 규격에서 요구하는 정밀도(0.1 mm 이하)와 단위 일관성을 유지한다.

마지막으로, 버전 관리와 협업을 위해 PLM 시스템(예: Siemens Teamcenter)과 연동한다. PLM은 파일 체크인·체크아웃 기록을 자동으로 저장하고, 레이어 변경 이력을 추적한다. 이는 IEC 60364에서 요구하는 설계 기록 보존 기간(최소 10년)과도 일치한다. 따라서 대형 프로젝트에서는 PLM 연동을 기본 프로세스로 채택한다.

성능 테스트와 작업 시간 단축 사례

최근 A선박 설계 프로젝트에서 ZWCAD의 EXTRUDE 명령을 활용한 3D 돌출 작업을 표준화하였다. 기존에는 외부 전기 설비 배선을 모델링할 때, 2D 도면을 복제·편집 후 3D로 전환하는 과정이 평균 45 분을 요구했으며, 이 과정에서 발생하는 오류율은 약 12 % 수준이었다. 이를 개선하기 위해 작업 흐름을 “단일 EXTRUDE‑Chain” 방식으로 재구성하고, 성능 테스트를 통해 CPU 사용률과 메모리 점유를 측정하였다.

성능 테스트는 다음과 같은 조건에서 수행하였다.

위 테스트 결과를 기반으로 EXTRUDE 파라미터를 “단일 연속” 옵션으로 설정하고, 스냅 및 그리드를 비활성화한 상태에서 작업을 진행하였다. 그 결과, 동일한 전기 배선 모델링에 소요되는 평균 시간이 21 분으로 절감되었으며, 오류율도 4 % 이하로 감소하였다. 이러한 개선은 IEC 60364‑7‑710(전기 설비의 설계·시공)에서 요구하는 “설계 정확성”을 충족시키는 동시에, DNV GL Rule Marine 1 (선박 설계 기준)에서 제시하는 “작업 효율성” 요건에도 부합한다.

또한, 작업 시간 절감 효과를 정량화하기 위해 다음과 같은 계산을 수행하였다.

1. 기존 평균 작업 시간: 45 분
2. 개선 후 평균 작업 시간: 21 분
3. 시간 절감률 = (45 − 21) ÷ 45 × 100 % = 53 %

이 절감률은 연간 200 건 이상의 설계 과제에서 약 1,060 시간(≈44 일)의 인력 비용을 절감할 수 있음을 의미한다. 결과적으로, ZWCAD EXTRUDE 명령을 최적화한 작업 흐름은 설계 단계의 생산성을 크게 향상시키며, IEC 60364‑7‑710 및 DNV GL Rule Marine 1이 요구하는 품질·효율 기준을 동시에 만족한다.

프로젝트 팀은 향후 동일한 접근 방식을 다른 설비(예: 장착 파이프·통신 케이블)에도 적용하여, 전체 설계 시간 15 % 이상 추가 감소를 목표로 하고 있다.

실무 적용 요약과 베스트 프랙티스

위 사례에서 도출된 핵심 원리는 “EXTRUDE 파라미터의 일관성 유지”와 “불필요한 스냅·그리드 사용 억제”이다. 이러한 원리를 현장에 바로 적용하기 위해 다음 네 가지 팁을 권장한다.

첫 번째 팁은 복수의 작은 EXTRUDE 명령을 연속으로 실행할 경우 발생하는 파일 구조 복잡성을 감소시킨다. 두 번째 팁은 스냅·그리드가 활성화된 상태에서 마우스 움직임이 제한돼 모델링 속도가 저하되는 현상을 방지한다. 세 번째 팁은 IEC 60092‑101이 권고하는 “통일된 단위 사용” 원칙에 따라, 설계 검증 단계에서 단위 변환 오류를 최소화한다.

네 번째 팁은 IEC 60331‑1이 명시한 “내화 설비의 사전 검증” 절차와 유사하게, 돌출된 형상이 다른 부품과 충돌하지 않는지를 자동 스크립트로 확인한다. 이를 위해 ZWCAD의 APIPostCommand를 활용한 매크로를 작성하면, EXTRUDE 완료 직후 충돌 검사를 자동 실행할 수 있다. 가령, 150 mm 길이·30 ° 각도의 파이프 돌출을 모델링한 경우, 충돌 검증 결과가 “0 mm 이상 거리 확보”라면 설계 승인 단계로 바로 진행한다.

마지막으로, 이러한 베스트 프랙티스를 적용했을 때 예상되는 효과를 정량화하면 다음과 같다.

1. 작업 시간 평균 절감: 30 % (≈13 분/건)
2. 오류 발생률 감소: 60 % (≈7 %→2 %)
3. 연간 인건비 절감: 800 시간(≈33 일) 이상

요약하면, ZWCAD EXTRUDE 명령을 표준화하고, IEC 60364·DNV GL Rule Marine 1 등 관련 규격에 맞춰 설정을 최적화하면 설계 품질과 생산성을 동시에 향상시킬 수 있다. 현장 엔지니어는 위 표에 제시된 네 가지 절차를 체크리스트 형태로 운영하면, 프로젝트 전반에 걸친 일관된 결과를 기대할 수 있다.

자주 묻는 질문