4.구속

구속의 역할

캔버스에 그린 도형은 모양은 대충 갖춰져 있지만 아직 불완전한 상태이다. 도형의 모든 정보가 확정된 것은 아니며 마우스로 드래그하여 변형할 수 있다. 사각형을 그린 후 윗변을 클릭하면 짙은 파란색으로 선택된다. 이 상태에서 드래그하면 선이 아래 위로 움직인다.

윗변이 아래 위로 움직인다는 것은 좌우변의 길이가 아직 결정되지 않았다는 것이다. 좌우의 변도 같은 방법으로 드래그하여 이동할 수 있으며 이는 상하변의 길이도 편집 가능하다는 뜻이다. 이번에는 아무 변이나 더블클릭하여 전체 선택해 보자.

이 상태에서 드래그하면 사각형이 통째로 이사를 다니며 위치도 확정되지 않았음을 알 수 있다. 자유롭게 편집할 수 있으니 좋은 거 같지만 그렇지 않다. 뭔가 확정되지 않은 상태로 방치하면 우연한 사고나 실수로 스케치가 흐트러질 수 있다. 마우스질 한번 잘못하면 엉망이 되어 버리는데 전문용어로 삑사리라고 한다.

사고를 방지하기 위해서는 더 이상 편집할 수 없도록 묶어 두어야 하며 그러기 위해서는 크기와 위치, 기타 여러 속성을 완전히 지정해야 한다. 도형의 속성을 확정하는 동작을 구속(Constraint)이라고 하며 편집할 수 없도록 제한을 거는 것이다. 도형이 완전해지려면 더 많은 구속을 걸어야 한다.

사각형은 사실 일부 구속되어 있는데 세로변은 수직 구속이 걸려 있고 가로변은 수평 구속이 걸려 있다. 도형에는 어떤 종류의 구속이 걸려 있는지 작은 그림으로 표시하는데 이를 글리프(Glyph)라고 부른다. 사각형은 수평, 수직 구속 외에 각 모서리에 일치 구속도 걸려 있다. 일치 구속은 수가 너무 많아 글리프를 항상 표시하지 않고 커서를 가져갈 때만 표시한다.

사각형을 만들 때부터 이런 구속을 걸어놓기 때문에 크기나 위치는 바뀌어도 모양은 유지하는 것이다. 우상단 모서리의 점을 드래그해서 이동하면 윗변과 오른쪽 변이 같이 이동하지만 그래도 수평, 수직을 유지하며 두 선은 항상 같은 점에서 끝난다.

구속이 어떤 역할을 하는지 확인해 보기 위해 다각선으로 사각형을 대충 그려 보자. 이렇게 그린 사각형은 모서리에 일치 구속만 걸려 있고 수평, 수직 구속이 없어 모양을 자유분방하게 바꿀 수 있다. 오른쪽 모서리의 점을 드래그하면 두 선분이 자유롭게 움직인다.

그나마 폐곡선이라 일치 구속은 걸려 있는데 이마저도 없애 보자. 모서리의 글리프를 클릭하여 선택하고 Del키를 누르면 구속이 제거된다. 그러면 두 선분이 각각 따로 이동할 수 있으며 개곡선이 되어 버린다.

이는 직사각형도 마찬가지이다. 아래변의 수평구속과 오른쪽변의 수직구속을 삭제하고 모서리를 이동하면 두 선이 비스듬한 각도로도 움직인다. 일치구속까지 없애 버리면 두 선이 떨어지기도 한다.

안전한 모델링을 위해서는 가급적 구속을 많이 걸어 의도를 명확히 지정해야 한다. 사각형을 그리되 한점은 원점에서 시작하고 나머지 점은 폭 100, 높이 60으로 지정하여 확정한다. 이렇게 하면 위치는 원점에 묶이고 크기도 확정된 상태여서 더 이상 마우스로는 편집할 수 없는 완전 구속 상태가 된다.

완전 구속된 도형은 검정색으로 표시되며 옆에 있는 미생들과는 모양이 다르다. 브라우저의 아이콘에도 열쇠 모양이 그려진다.

좌하단 모서리에 커서를 대 보면 일치 구속이 두 개나 걸려 있다. 좌변, 하변이 일치할 뿐만 아니라 좌하단 모서리가 원점과 일치하여 이동할 수 없다. 수평, 수직 구속에 치수까지 명시해 놨으니 크기 조정도 불가능하다. 수치를 직접 편집하는 것은 가능하다.

치수

치수는 선의 길이나 원의 지름, 각도 같은 숫자 형태의 값이다. 길이나 지름이 없는 건 말이 안되므로 도형을 그리기만 하면 임의의 치수가 주어진다. 그러나 직접 치수를 지정한 것과 마우스로 대충 놓은 것은 상태가 다르다.

왼쪽 원은 만들 때 지름을 50으로 명확히 지정했으므로 구속된 상태이다. 이에 비해 오른쪽 원은 대충 비슷한 크기이지만 아직 치수를 확정하지 않았다. 원주를 드래그하면 치수를 지정한 원은 크기를 유지한 채 이동만 하지만 그렇지 않은 원은 크기가 바뀐다.

도형을 생성할 때 치수를 지정하여 즉시 구속할 수 있지만 생성한 후에 따로 지정할 수도 있다. 사각형을 하나 그려 놓고 치수를 지정해 보자. Cteate 메뉴에서 Sketch Dimension 항목을 선택하거나 툴바의 치수 버튼을 클릭한다. 단축키는 D이다.

치수를 지정할 변을 클릭하고 마우스를 움직이면 치수선이 나타나는데 여기에 원하는 값을 입력한다. 드래그 하는게 아니고 클릭 후 이동하고 다시 클릭하는 것이다. 사각형의 윗변을 클릭하고 위로 살짝 빼서 폭을 100으로 지정한다.

이러면 폭이 100으로 확정된 것이며 더 이상 좌우변을 드래그하여 폭을 바꿀 수 없다. 좌우변을 끌어도 이동만 할 뿐 크기가 바뀌지는 않는다. 높이는 아직 구속하지 않아 상하변을 끌어 바꿀 수 있는데 높이까지 구속하면 크기가 확정된다.

치수선은 드래그한 방향쪽으로 생기지만 드래그하여 이동할 수 있다. 도형끼리 복잡하게 얽혀 있을 때는 치수선 위치도 적당히 조정하여 서로 가리지 않도록 해야 한다. 치수를 수정할 때는 숫자를 더블클릭하고 삭제할 때는 Del키를 누른다.

사각형의 폭과 높이를 지정하면 크기가 확정되는데 이 상태에서 다른 변의 치수를 또 지정하면 어떻게 될까? 윗변의 폭이 100인 상태에서 아래쪽 변에도 폭을 지정해 보자. 그러면 다음 대화상자가 나타난다.

제한을 너무 과하게 걸 수는 없다는 얘기이다. 직사각형의 윗변폭이 100인데 아랫변폭이 100 아닌 다른 값일 수 없다. 대신 산출(Driven)된 치수를 표시할 수는 있다. 산출 치수란 다른 치수에 의해 자동으로 결정된 값이라는 뜻이며 괄호안에 표시한다.

수정할 수는 없고 단순히 치수를 표시할 뿐이다. 사각형은 윗변을 보면 아랫변도 알 수 있지만 복잡한 도형은 그렇지 않을 수도 있고 두 개 이상의 치수로 결정되는 경우도 있어 그 값을 보여주는 참조 역할만 한다.

원의 지름을 지정할 때는 원주를 클릭한 후 밖으로 살짝 뺀다. 중심점을 클릭하는게 아님을 유의하자. 지름을 확정하면 드래그해서 원의 크기를 변경할 수 없다.

사각형이나 원의 치수는 단순하지만 사선의 치수는 복잡하다. 다각선으로 삼각형을 그려 놓고 오른쪽 사변의 길이를 지정해 보자. 가운데를 클릭하여 밖으로 이동하여 선 자체의 길이를 지정한다. 사선은 자체 길이 외에 수평 길이와 수직 길이를 지정할 수 있다. 어느쪽 길이를 지정하는가는 클릭후 마우스가 이동하는 방향으로 결정한다.

마우스의 위치를 정확히 조정하는게 어렵다면 팝업 메뉴에서 치수를 지정할 방향을 명시적으로 선택하는 것이 편리하다. 메뉴에서 선택한 방향은 마우스를 어디로 움직여도 유지된다.

사선에 외접하는 가상의 사각형에 대해 폭, 높이, 대각선 길이 중 하나를 선택하는 셈이다. 주변의 다른 도형과의 관계를 고려하여 구속을 걸고 싶은 쪽으로 걸면 된다. 두 방향으로 동시에 구속을 걸 수도 있다. 다음은 사선의 폭과 높이를 동시에 지정했다.

이렇게 되면 사선 자체의 길이는 자동으로 결정되며 치수를 지정하면 산출된 값으로만 표시한다. 양쪽의 꼭지점을 움직여도 사선의 모양이나 길이는 바뀌지 않는다. 두 값을 지정하고 하나는 자동 결정하도록 했는데 어떤값을 산출할 것인가도 선택할 수 있다. 치수의 팝업 메뉴에서 Toggle Driving을 선택하면 산출값 여부가 바뀐다.

높이를 산출값으로 지정하면 길이는 원하는 값으로 지정할 수 있다. 괄호의 위치가 바뀌었음을 유의하자. 이렇게 해도 결과는 같지만 조정 가능한 값이 무엇인가가 다르다. 폭과 높이를 지정하고 길이를 자동 계산할 것인가, 아니면 길이와 폭을 지정하고 높이를 자동 계산할 것인가의 차이이다.

치수는 도형 내부에서 뿐만 아니라 도형끼리도 지정할 수 있다. 도형간에 치수는 곧 도형간의 거리를 구속하며 두 도형이 항상 이 거리를 유지하도록 한다. 단, 이 경우 치수의 양쪽 끝은 항상 점이어야 한다. 원주나 변과의 거리를 지정할 수는 없다. 원의 중심과 사각형 좌상단의 거리를 100으로 지정하면 두 점은 항상 100의 거리를 유지한다.

이를 응용하면 원점과 꼭지점의 거리를 지정하여 도형의 절대 좌표를 지정할 수 있다. 다음은 사각형을 원점에서 (30, 40) 위치에 구속하였다.

크기와 위치가 모두 확정되었으므로 이 사각형은 완전 구속이다. 마우스로는 크기 변경, 이동 어떤 것도 할 수 없어 안정적이다. 오직 키보드로 명시적인 수치만 변경할 수 있다.

각도

각도는 두 직선이 벌어진 정도이다. 치수 명령으로 지정하되 길이와는 달리 두 선분을 차례대로 클릭한 후 중간의 각도를 입력한다. 첫 번째 선을 클릭하하고 움직이면 길이를 지정하는 상태이지만 두 번째 선을 클릭하면 각도 지정 모드로 바뀐다.

길이가 갑자기 각도로 바뀌어 헷갈리지만 몇 번 연습해 보면 금방 익숙해진다. 각도 표시가 나타났을 때 클릭하고 원하는 각도를 입력한다. 두 선분 사이에 각도가 표시되며 구속이 걸린다. 각도선은 보통 안쪽에 놓는게 보기 좋지만 걸리적거리면 바깥으로 빼도 상관없다.

강제로 지정하는 가장 흔한 각도는 직각인 90도이다. 지정 빈도가 높기 때문에 별도의 구속 명령을 따로 제공한다.

직각 구속은 각도가 90으로 고정된 치수 구속이다. 각도는 지정할 필요없이 두 선분을 차례대로 클릭하면 된다. 다각선으로 못생긴 사각형을 하나 그려 보자. 모서리 각도가 제각각인데 두 변씩 차례대로 클릭하면 직각 구속이 걸리며 예쁘게 바뀐다.

세 군데를 직각으로 구속하면 모든 안쪽 각은 다 90도가 된다. 사각형 안쪽각의 합은 360도로 정해져 있으므로 나머지 하나는 지정할 필요 없고 지정할 수도 없다. 지정하면 과도한 구속이라는 에러로 처리해 버린다.

직각 구속은 일부러 지정하지 않아도 자동으로 걸리는 경우가 많다. 다각선을 대충 그려도 클릭한 두 선분이 현재 직각이면 알아서 구속을 걸어준다.

직각 구속이 걸린 상태에서는 꼭지점을 움직여도 두 선분의 직각 상태가 유지된다. 만약 의도한 것이 아니라면 직각 구속을 삭제한다. 위쪽 직각 구속을 삭제하면 왼쪽 직선의 각도는 가변적이다. 그러나 두 번째, 세 번째 직선은 계속 직각을 유지한다.

수평, 수직

수평 구속은 두 점이 수평으로 같은 위치에 있도록 구속한다. 이때 수평이란 축에서의 거리가 일정하다는 뜻인데 XY 평면에서는 X축에서의 거리가 같다는 의미이다. 수직 구속은 두 점이 수직으로 같은 위치에 있도록 강제한다. 두 구속은 하나의 명령으로 통합되어 있다.

클릭한 선분의 기울기를 보고 수평과 수직을 자동으로 결정한다. 앞 실습에서 직각 구속한 사각형의 윗변에 수평 구속을 걸어 보자.

한변이 수평이 되면 나머지는 직각 구속에 의해 모두 수평 아니면 수직으로 바뀌므로 반듯한 직사각형이 된다. 수평선에 직각 구속이 걸린 세로선은 수직일 수밖에 없다. 수평 구속 대신 좌우변에 수직 구속을 걸어도 마찬가지이다. 다각형은 크기는 대충 지정할 수 있지만 각도까지 마우스로 정확히 맞추기는 어렵다.

아랫변이 삐뚤어져 보인다. 이럴 때 아랫변에 수평 구속을 걸면 밑변이 평평한 육각형이 된다. 옆쪽 변에 수직 구속을 걸어도 된다. 다각형의 한 변이 수평, 수직이면 나머지 변의 각도도 연쇄적으로 조정되어 똑바른 모양으로 바뀐다.

선에 대한 수평 구속은 양 끝점의 위치를 구속한다. 같은 소속의 점이 아니어도 상관 없으며 점이기만 하면 다른 도형끼리도 수평 구속을 걸 수 있다. 사각형과 삼각형을 옆으로 나란히 그려 보자.

수직 위치가 맞지 않다. 삼각형을 사각형의 위쪽에 정렬하고 싶으면 두 도형의 위쪽 꼭지점을 차례대로 클릭하여 수평 구속한다. 아래쪽으로 정렬하려면 하단 꼭지점끼리 수평 정렬하면 된다.

수평 정렬한 점끼리 수평 글리프가 동시에 나타나며 커서를 가져가 보면 둘 다 강조되어 한쌍임을 알 수 있다. 구속이 걸린 상태에서 한쪽 도형을 이동하거나 크기를 바꾸면 반대쪽 도형도 영향을 받는다. 하나를 아래 위로 움직이거나 거리가 멀어져도 반대쪽도 같이 이동하여 항상 수평을 유지한다.

점간의 수평, 수직 구속은 잘 동작하지만 글리프가 두 개라 보기만 해서는 짝을 찾기 어렵고 헷갈린다. 이 방법보다는 선에다 구속을 거는 것이 더 직관적이다. 두 점 사이를 선으로 연결하되 실제 도형은 아니므로 X를 눌러 참조선으로 만들어 둔다. 그리고 이 참조선에 수평 구속을 건다.

이럴 때 쓰는게 참조선이다. 도형 자체는 아니지만 두 도형의 관계를 명확히 표현하고 참조선을 이동하거나 편집하여 양쪽 도형을 빠르게 편집할 수 있다. 두 도형을 더 띄우고 싶으면 참조선의 길이를 늘리면 되고 두 도형의 중간 지점을 찾고 싶으면 참조선의 중간점을 이용하면 된다.

수평, 수직 구속은 하나의 명령으로 통합되어 있고 기울기에 따라 구속의 종류를 자동으로 판별한다. 비스듬한 각도로 두 선분을 그려 놓고 수평, 수직 구속을 걸어 보면 어떻게 동작하는지 알 수 있다.

그렇다면 정확하게 45도 각도로 기울어진 선은 어떤 구속이 걸릴까? 이 경우는 수평 구속이 우선이다. 만약 수직으로 구속하고 싶다면 각도를 약간 튼 후 구속을 걸어야 한다. 물론 불편하지만 이런 경우는 빈도가 낮다. 수평, 수직 구분해서 거는 것보다는 통합해 놓고 각도로 임의 판단하는 방식이 더 편하다.

수평, 수직 구속은 직접 지정할 수도 있지만 선을 긋거나 이동할 때도 조건이 맞으면 자동으로 걸리기도 한다. 수직으로 내려 선을 그을 때 비스듬한 각도에서는 걸리지 않다가 수직 조건이 맞는 위치로 이동하면 수직 구속 글리프가 표시되며 이 위치에서 클릭하면 구속이 걸린 선을 만들어 준다. 수평쪽도 마찬가지이다.

수평, 수직 뿐만 아니라 일치 구속이나 직각 구속도 마찬가지로 조건만 맞으면 자동으로 걸린다. 대개의 경우는 편리하지만 방해가 될 때가 있고 의도치 않은 구속이면 일일이 지워야 한다. 이때는 Ctrl을 누른 채로 이동하면 자동 구속이 걸리지 않는다.

일치

일치 구속은 두 점의 좌표를 같게 만들어 떨어진 점을 이어 준다고 생각하면 된다. 세 개의 분리된 선분을 그리면 최초 떨어져 있는 상태이다.

일치 구속을 선택한 후 두 점을 차례대로 클릭하면 와서 붙는다. 클릭 순서에 따라 결과가 다른데 먼저 찍은 점쪽으로 두번째 찍은 점이 이동한다. 이동할 점을 명확히 지정하려면 선택 상태에서 점을 드래그하여 일치시킬 점으로 이동하여 붙이면 자동으로 일치 구속이 걸린다. 이때 Ctrl은 누르고 있지 않아야 한다.

끝점끼리 이으면 다각선이 되었다가 완전히 연결하면 폐곡선이 된다. 이미 그려 놓은 선의 끝에 새로운 선을 그으면 이때도 일치 구속이 걸리며 계속 연장할 수 있다. 한번에 완벽하게 그리지 않아도 얼마든지 이어 그릴 수 있다.

점과 선을 일치하면 점이 선에 붙어 선의 경로내에만 있도록 한다. 떨어진 두 선을 그려 놓고 선과 점을 클릭하면 점이 선에 와서 붙는다.

이 상태에서 선이나 점을 움직일 수 있는데 점은 항상 선 위에 위치한다. 선분을 벗어날 수도 있는데 이때는 연장선상의 위치를 지킨다.

선끼리는 일치 구속을 적용할 수 없다. 일치 구속은 좌표를 맞추는데 선은 특정 좌표가 아닌 두 좌표를 이어서 만드는 개체이기 때문이다. 선을 먼저 선택한 상태에서는 다른 선을 클릭할 수 없고 점만 클릭할 수 있다.

동심원 구속은 원의 중심점을 일치시킨다. 점끼리 일치시킨다는 면은 일치 구속과 같지만 중심이 아닌 원주를 클릭한다는 점이 다르다. 대상 원의 원주를 각각 클릭하면 중심점을 일치시킨다.

두 원의 중심점을 일치 구속 시켜도 효과는 같다. 그러나 원호나 필렛한 둥근 부분은 중심이 따로 표시되지 않는데 이럴 때는 일치 구속 대신 동심원 구속을 사용해야 한다. 동심원 구속은 원에 대한 특별한 일치 구속이라고 할 수 있다.

동일

동일 구속은 선의 길이나 원의 반지름을 같게 만든다. 점은 길이가 없으므로 동일 구속의 대상이 아니다. 명령 아이콘이 =로 되어 있어 직관적이다.

크기가 다른 원을 두 개 그려 놓고 동일 구속을 걸어 보자. 양쪽에 동일 구속 글리프가 나타나며 두 원의 크기가 같아진다. 한쪽 원의 크기를 조정하면 반대쪽 원도 같이 커진다. 크기만 구속하기 때문에 위치는 옮겨도 상관 없다.

앞에서 직각 구속에 수평 구속까지 걸어 직사각형을 만들었다. 여기에 가로, 세로 선의 동일 구속까지 걸면 완전한 정사각형이 된다.

왼쪽변과 아랫변의 길이가 같으니 오른쪽변과 윗쪽변의 길이도 같아질 수밖에 없다. 변이나 점을 드래그하면 위치나 크기가 바뀌더라도 모양은 정사각형을 유지한다. 크기를 고정하려면 한 변의 길이를 지정하여 치수 구속한다.

이러면 크기도 구속되며 위치만 옮길 수 있다. 좌하단 꼭지점을 원점에 일치 구속하면 위치까지 확정되어 완전 구속된다.

구속이 점점 많아지면 화면이 번잡스러워진다. 사각형 하나에도 이 정도인데 설계 도면을 그리면 정신이 없을 것이다. 그래서 당장 필요치 않은 부분은 숨길 수 있다. 스케치 모드에서 화면 오른쪽에 팔레트가 열리며 여기서 보기 상태를 조정한다.

Profiles, Points, Dimensions, Constraints는 폐곡선, 정점, 치수, 구속 글리프이며 다 숨겨버리면 깔끔하게 사각형과 원점만 남는다. 필요한만큼만 보이도록 조정해 가며 작업하면 된다.

중점

중점 구속은 중간 지점에 위치하도록 강제한다. 점과 선을 중점 구속하면 이 점은 항상 선의 중간에 위치하며 선을 움직이거나 길이를 늘려도 중간 지점을 유지한다. 선끼리 중점 구속하면 선의 중심끼리 만나며 이 상태를 계속 유지한다.

중점 구속은 개체끼리 중앙 정렬할 때 주로 사용한다. 사각형 위에 원을 배치해 보자. 수동으로 대충 가운데 가져다 놓을 수 있지만 편집해도 항상 가운데에 있도록 하려면 구속해야 한다. 원의 중심점과 사각형의 윗변을 중점 구속하면 원이 사각형 윗변 가운데로 이동하며 항상 이 상태를 유지한다.

중앙 정렬의 목적은 달성했지만 원이 사각형에 딱 붙어 버렸다. 이걸 원했다면 상관없지만 중앙 정렬이란 수평 위치만 중앙을 유지하고 수직으로는 이동할 수 있어야 한다. 그렇게 하고 싶으면 점과 선을 직접 구속하면 안되며 중간에 참조선을 하나 끼워 넣어야 한다.

원의 중심과 선의 중점을 잇는 선을 하나 긋되 스냅 기능을 활용하여 윗면 선의 중간에 끝점을 놓으면 된다. 정렬을 위한 보조 역할을 하는 선이므로 X를 눌러 참조선으로 바꾼다. 이제 이 선에 대해 수직 구속을 적용하면 원의 중심과 사각형은 항상 수평으로 같은 위치를 유지한다. 참조선의 길이는 구속되어 있지 않아 수직으로는 이동 가능하다.

참조선을 긋는게 귀찮다면 점대 점으로 수직 구속을 걸어도 된다. 원의 중심점을 클릭하고 선의 중심점을 클릭하되 구속 지정중에는 정점에 대해서만 스냅이 동작하며 중간 지점은 스냅하지 않는다. 이럴 때는 Shift를 누른 채로 이동하면 선의 중간 지점에 스냅해 준다.

원의 중심과 선의 중심을 수직으로 구속하면 간편하게 중앙정렬된다. 참조선을 쓰는 방법에 비해 간단하지만 글리프가 2개 나타나는 것은 단점이다. 또 중앙 정렬 상태라는 것을 한눈에 파악하기 어렵다.

이 실습에서 보다시피 똑같은 배치라도 만드는 방법이 여러 가지이다. 그 중 상황에 딱 맞는 가장 쉬운 방법을 선택하면 된다. 사각형의 딱 중간에 원을 배치하고 싶다면 원의 중심에 대해 옆면과 수평 구속하고 윗면과 수직 구속하면 된다.

중심끼리 구속되어 있으니 원을 움직이거나 크기를 조정해도 항상 중앙을 유지한다. 그런데 이 방법보다 더 쉬운게 있다. 애초에 원을 중앙 정렬하고자 했다면 중점을 가진 사각형을 그리면 훨씬 빠르다.

중점 사각형은 대각선으로 참조선이 그어져 있고 중간 지점에 정점이 이미 있다. 원을 대충 그려 놨어도 사각형의 중점과 원의 중점을 일치 구속 시켜 배꼽을 맞춰 주면 중앙으로 정렬된다. 이렇게 쓰라고 중심 사각형을 만들 때 미리 참조선을 그어 주는 것이다.

기타 구속

지금까지 알아본 구속이 실용적으로 많이 쓰이는 것들이다. 이 외에도 고급 구속이 더 있는데 툴바에 있는 것도 있고 메뉴에 숨겨진 것도 있다. 원리는 비슷하므로 간략하게 소개만 하기로 한다.

탄젠트 구속은 접선을 만든다. 다각선 중간에 원호를 그리면면 시작점은 부드럽게 연결되지만 다음 직선과는 각이 진다. 원호와 다음 직선에 탄젠트 구속을 걸면 접하도록 하여 부드럽게 연결한다.

예리한 각도일 때는 반대쪽으로 탄젠트가 걸리기도 한다. 사각형과 동그라미가 떨어져 있을 때 원과 사각형 윗면을 탄젠트로 구속하면 접한다. 원주는 점이 아니어서 일치 구속으로는 접하게 만들 수 없다.

커버쳐 구속은 접선 구속과 논리는 비슷하되 수식이 더 정교하고 복잡하다. 더 부드러운 접선을 만들어 낸다.

평행 구속은 두 선을 평행하게 만든다. 평행은 방향만 구속하는 것이므로 길이는 달라도 상관 없다. 원은 직선 구간이 없어 평행 구속을 적용할 수 없다.

고정 구속은 위치와 크기를 고정하며 더 이상 편집할 수 없도록 한다. 도형을 완전하게 정의하려면 크기와 위치를 완전히 지정해야 하며 이 상태를 완전 구속이라고 한다. 그러나 모든 도형을 완전 구속 상태로 만들기에는 시간이 너무 오래 걸린다. 현재 그려진 상태 그대로 고정하고 싶을 때 고정 구속을 사용한다.

사각형을 그려 놓고 전체 선택한 후 고정 구속을 걸면 초록색으로 바뀐다. 이 상태에서는 모든 것이 고정되어 이동하거나 크기를 바꿀 수 없다. 도형에 자물통을 채워 버린 것이다. 단, 잠궜더라도 삭제는 가능하다. 잠금 구속은 토글 방식으로 동작하며 한번 더 클릭하면 잠금이 해제된다.

동일선 구속은 두 선분이 같은 선분상에 있도록 한다. 겹치지 않고 떨어져 있더라도 선분의 연장선에 위치한다. 다음 두 선은 떨어져 있으며 기울기도 서로 다르다.

동일선 구속 명령을 선택하고 두 점을 차례대로 찍으면 처음 찍은 선의 연장선에 두번째 찍은 선이 있도록 한다. 이동하거나 회전하더라도 두 선은 항상 평행하며 같은 선분의 연장선에만 위치한다.

대칭 구속은 한 축을 중심으로 두 도형을 대칭으로 만든다. 축에 해당하는 선과 양쪽에 원을 배치해 보자. 클릭하는 순서가 중요한데 대칭시킬 두 도형을 차례로 클릭하고 마지막으로 대칭축을 클릭한다.

글리프가 세 개나 생성되며 축을 중심으로 두 원의 크기와 거리가 같아진다. 한쪽 원을 움직이거나 축을 움직여도 대칭 상태를 항상 유지한다.

실습-필라멘트 행거

3D 프린터는 보통 측면이나 후면에 필라멘트를 거치하는데 이러면 잔량 확인이 어렵고 교체하기도 번거롭다. 진동 방지를 위해 프린터를 책상 아래 바닥에 두고 쓴다면 상판 아랫면에 거치대를 두고 위에서 필라멘트를 공급하는 방식이 편리하다. 틴커캐드로 위에 거치하는 보빈 거치대를 만들어 2년간 잘 사용했다.

오래 쓰다 보니 낡아서 덜렁거리며 몇 가지 더 개선할 사항도 있어 퓨전으로 새로 만들어 보았다. 이런 걸 만들려면 보빈을 실측하여 정확한 치수를 조사해야 한다. 모든 보빈의 모양이 같지는 않으므로 여유분을 넉넉하게 주는 것이 좋다.

지름은 200이되 넉넉하게 220으로 잡고 두께는 60~70미리 사이이니 80으로 여유있게 잡는다. 무게를 받치는 부품이므로 기둥과 팔의 두께를 두텁고 견고하게 만든다. 직각으로 바로 꺽이는 부분은 삼각형의 보조물을 받쳐 강도를 높인다. 필라팔 끝 부분은 필라가 돌다가 밖으로 빠지는 것을 방지하기 위해 경사를 준다.

종이에 대충 설계도를 그리고 치수도 정해 둔다. 이 모델은 좌우 대칭이기 때문에 반쪽만 그리고 나머지는 반사시켜 만드는 방법이 편리하다. 새 디자인을 만들고 XY 평면에 다음 스케치를 대충 그린다. 이 단계에서는 모양이 중요하므로 치수는 신경쓰지 말고 일단 모양부터 정확히 그린다.

전체적으로 ㄷ자 모양이되 꺽이는 부분과 팔 끝부분에 삼각형을 만들어 주었다. 그리드에 스냅하면 수평, 수직 구속은 자동으로 걸리므로 더 손볼 곳이 없고 치수만 정확히 지정하면 된다. 실측한 치수와 미리 구해 놓은 치수를 주요 요소에 지정한다.

높이는 보빈 안쪽 내경에서 바깥 원주까지의 거리이므로 90이면 충분하다. 책상 고정부는 두께 5미리로 했는데 더 두꺼워도 내부가 인필이라 큰 의미는 없다. 우하단을 원점에 일치시시켜 완전 구속한다.

모양을 대충 그린 후 필요한 곳에 치수를 기입하는 연습을 해 보자. 차후 이 치수는 얼마든지 수정할 수 있으며 사용하다가 조정할 수도 있다. 스케치를 종료하고 프로파일을 20미리 위로 돌출한다. 기둥이나 팔이나 20미리 높이면 강도는 충분하다.

위쪽 책상 고정부에 4.2미리 나사 구멍을 뚫는다. 4미리 나사를 쓸 것이므로 구멍은 그보다 약간 더 커야 한다. 위치는 대충 중앙쯤으로 잡되 굳이 중앙 정렬까지 할 필요는 없다. 팔 가장자리에는 필라멘트 끝부분을 걸어둘 구멍을 뚫고 입구 부분을 챔퍼로 깎는다.

보빈의 안쪽 면이 둥근 원이므로 거치대의 팔도 이 모양에 맞게 둥글게 깍아야 한다. 그렇지 않으면 팔 양쪽 끝 부분에만 보빈이 닿아 잘 돌아가지 않으며 소음도 심하다. 보빈 내경이 45~60사이인데 작은쪽에 맞추어야 큰 보빈이라도 팔의 윗부분과 보빈이 닿아 저항을 최소화할 수 있다.

팔을 둥글게 깍기 위해 최소 보빈 내경의 절반인 반지름 23으로 원호를 그린다. 이때는 Center Point Arc로 팔 아래쪽에 중심을 찍고 팔 양쪽으로 호를 그리는 방식이 효율적이다. 원주가 팔을 다 포함하도록 바깥으로 조금 삐져 나오게 그린다. 원호를 그린 후 팔의 안쪽 모서리선과 원호를 접선 구속한다.

그러면 바디의 모서리선을 스케치 평면으로 가져오는 프로젝트선이 보라색으로 생성된다. 프로젝트는 다음에 배우되 바디의 선을 평면으로 가져와 참조선으로 사용하는 기법이다. 프로젝트선의 중점과 원의 중심점을 수평 구속하여 원호를 팔의 중앙에 놓는다.

이 원호의 위쪽을 파 내면 둥근 모양이 된다. 프로젝트선과 원호의 끝점을 연결하여 폐곡선을 만든다. 바디를 숨겨 놓고 보면 이런 모양이다. 프로젝트선이 팔의 윗면이고 그 아래쪽으로 둥근 원호를 그려 깍아낸다. 스케치를 종료하고 프로파일을 80미리 돌출한다.

돌출 연산은 Cut으로 설정해 준다. 팔의 윗면이 둥글게 깍이며 이 둥근 면에 보빈의 안쪽 원이 걸치게 된다. 결과를 보고 이렇게 깍으려면 어떤 스케치를 그려야 할지 역으로 생각해 보면 위 작업 과정을 이해할 수 있다.

행거의 왼쪽면이 완성되었다. 오른쪽은 완전히 같은 모양이므로 반사하여 붙이면 된다. Create/Mirror 명령으로 바디를 선택하고 반사면을 행거의 오른쪽면으로 선택하면 이 면을 기준으로 반사된 오른쪽을 만들어 준다. 양쪽으로 두 개의 필라멘트를 거치할 수 있다.

이 상태로도 쓸 수 있지만 좀 더 튼튼하게 만들기 위해 중앙 위쪽에 고정부를 하나 더 만든다. 윗면 중앙에 20*5 크기의 사각형을 그리고 윗면 중앙 정렬한다. 이 사각형을 20미리 위로 돌출하고 가운데 나사 구멍을 배치한다.

나사 2개로 고정하는 것보다는 3개로 고정하는 것이 튼튼하다. 그러나 프린터 출력 바닥이 평평해야 하는 제약이 있어 반대쪽까지 4개를 만들 수는 없다. 이 상태로도 꽤 튼튼하지만 새로 만든 접속부 아래쪽에 삼각형을 대 준다. 측면에 삼각형 그리고 접속부 길이만큼 돌출한다.

행거는 완성되었다. 그러나 하나 더 필요한 부품이 있는데 새 필라는 뒤로 길게 이동할 때 보빈을 벗어나 꼬이는 경우가 있어 앞쪽에 가이드를 설치해야 한다. 사각형끼리 조합하고 위쪽에 나사 구멍 2개를 배히하는 간단한 구조이다. 필라멘트가 아래쪽 구멍을 통과하여 중앙 위치를 유지함으로써 보빈을 벗어나지 않도록 한다.

행거는 최대 2Kg의 무게를 받쳐야 하며 진동이나 회전력까지 견뎌야 하므로 튼튼해야 한다. 벽두께는 4겹으로 하고 인필은 50% 이상으로 주어 묵직하게 만든다. 총 출력 시간은 2시간 조금 더 걸렸다.

설치해 보자. 뱀부 P1P를 책상 아래에 두고 그 위에 행거와 가이드를 각각 나사로 설치한 후 필라멘트를 거치한다. 나사를 박는 과정이 번거롭지만 일단 설치해 두면 필라 교체가 쉽고 잔량을 바로 볼 수 있어 편리하다.

두 필라멘트를 교대로 쓸 수 있는 것도 큰 장점이다. 앞쪽 가이드 대신 위쪽에 스프링으로 판을 대는 방식도 있지만 필라멘트를 교체하기가 번거로워지며 회전에 의해 소음이 발생하는 단점이 있다.

필라멘트 거치대는 3D 프린터 사용자가 종종 뽑아 쓰는 부품이다. 싱기버스에서 검색해 보면 무수히 많은 종류가 있어 골라 쓰는 재미가 있다. 자신의 프린터에 딱 맞는 거치대가 없다면 이런 식으로 만들어 사용하면 된다.