ZWCAD REVOLVE 명령 완벽 가이드 – 회전 솔리드 만들기

회전 솔리드 제작 시 좌표 설정 오류로 재작업이 빈번히 발생한다. 불필요한 시간 손실은 프로젝트 비용을 크게 증가시킨다. 정확한 REVOLVE 사용법을 알면 이런 문제를 사전에 차단할 수 있다.

REVOLVE 명령 개요와 적용 범위

REVOLVE 명령은 2차원 스케치 혹은 단일 프로파일을 회전축을 기준으로 360° 또는 지정 각도만큼 회전시켜 3차원 솔리드 혹은 서피스를 생성하는 기능이다. ZWCAD에서는 기본적인 원통형 부품부터 복합 곡면까지 다양한 형상을 효율적으로 모델링할 수 있다. 회전형 구조물(예: 파이프 플랜지, 밸브 하우징, 전동기 로터)이나 항공·해양 설비의 원통형 부품을 설계할 때 주로 활용한다.

이 명령은 IEC 60364(저압 전기설비)에서 요구하는 전기 설비 하우징의 물리적 보호 구조를 설계할 때, 혹은 IEC 60092(선박 전기설비)에서 규정한 방수·방진용 원통형 하우징 제작에 직접적으로 적용될 수 있다. 또한 DNV·LR·ABS 등 선급 규정이 요구하는 강도·두께 계산을 위한 원통형 부품의 모델링 단계에서도 REVOLVE가 필수 도구로 사용된다.

주요 활용 분야는 다음과 같다.

1. 기계 부품: 축, 베어링 하우징, 유압 실린더 등 원통형 부품.
2. 전기·전자 하우징: 변압기 코어, 전동기 커버, 배전함 외함.
3. 플랜트 설비: 파이프 연결부, 밸브 본체, 압력용기 외피.
4. 해양·항공: 선박용 원통형 구조물, 항공기 엔진 부품.

REVOLVE 명령은 단순 회전 외에도 부분 회전(예: 90°, 180°)을 지정해 원호형 혹은 절단된 솔리드 형태를 만들 수 있다. 이때 회전 각도와 축의 위치에 따라 생성되는 물체의 부피·표면적이 크게 달라지므로, 설계 단계에서 정확한 파라미터 입력이 필요하다.

예를 들어, IEC 60364에 따라 전동기 외함을 설계할 경우, 외함 두께는 최소 2 mm 이상이어야 하며, 회전 반경이 150 mm인 경우 회전 각도가 360°일 때 전체 부피는 π·(150 mm)²·2 mm ≈ 141 000 mm³가 된다. 이러한 물리량은 후속 구조해석·무게 계산에 직접 활용된다.

명령 실행 절차 기본 흐름

REVOLVE 명령은 호출 → 회전축 설정 → 프로파일 선택 → 옵션 지정 → 솔리드 생성 순으로 진행된다. 각 단계는 ZWCAD 명령줄에 명확히 표시되며, 단계별 확인 메시지를 통해 작업 오류를 최소화한다.

첫 번째 단계에서는 명령줄에 REVOLVE를 입력하거나 툴바의 회전 아이콘을 클릭한다. 이후 ZWCAD는 “회전축을 지정하십시오.”라는 프롬프트를 출력한다.

두 번째 단계에서 회전축을 정의한다. 전역 좌표계(모델 전체 기준) 혹은 지역 좌표계(현재 작업 평면 기준) 중 하나를 선택한다. 회전축은 두 점(시작점·끝점)으로 정의되며, 이때 좌표값은 IEC 60092에 명시된 선박 전기 설비의 기준 좌표와 일치하도록 설정한다.

세 번째 단계에서는 회전할 프로파일을 선택한다. 폐곡선(완전 닫힌 라인) 혹은 개방곡선(절단된 라인) 중 하나를 선택할 수 있다. 선택된 프로파일이 회전축과 교차하지 않으면 ZWCAD는 오류 메시지를 출력한다.

네 번째 단계에서는 회전 각도와 옵션(예: ‘지오메트리 유지’, ‘솔리드/서피스 선택’)을 입력한다. 여기서 각도는 0°~360° 사이의 실수값이며, IEC 60331·60332에서 요구하는 내화·난연 설계 시 각도에 따라 열전달 면적이 변하므로 정확히 입력해야 한다.

마지막 단계에서는 솔리드가 생성되고, 명령줄에 “완료” 메시지가 표시된다. 이때 생성된 솔리드의 부피·표면적은 ZWCAD의 속성 창에서 확인할 수 있다.

회전축 정의와 좌표계 선택

회전축은 모델링의 기준이 되는 3차원 직선이며, 전역 좌표계와 지역 좌표계의 차이를 명확히 이해해야 설계 오류를 방지할 수 있다. 전역 좌표계는 전체 프로젝트의 원점(0,0,0)을 기준으로 하며, IEC 60092에서 선박 전체 전기 설비의 기준 좌표로 사용한다. 반면 지역 좌표계는 현재 작업 평면(예: XY, YZ, ZX) 또는 사용자 정의 평면을 기준으로 하며, 특정 부품의 상세 설계 시 편리하게 활용된다.

전역 좌표계에서 회전축을 정의하면, 다른 부품과의 상대 위치가 고정된다. 예를 들어, DNV‑GL 규정에 따라 선박용 파이프 플랜지를 설계할 때 플랜지 중심축을 전역 좌표계에서 (1000, 2000, 1500) mm 로 지정하면, 전체 배관 레이아웃과의 정렬이 일관된다.

지역 좌표계에서는 현재 작업 평면에 맞춰 회전축을 정의한다. 이는 IEC 60364에 따른 전기 패널 내부 부품을 설계할 때, 패널 내부의 로컬 좌표계에 맞춰 축을 지정하면 부품 간 간격을 손쉽게 조정할 수 있다.

축 정의 시 두 점을 입력하거나, 좌표값을 직접 입력한다. 예를 들어, 회전축을 Z축으로 설정하려면 시작점 (0,0,0)·끝점 (0,0,1) m 로 지정한다. 여기서 단위는 모델 설정에 따라 mm 또는 m 로 일관되어야 하며, IEC 60364에서는 전기 설비 도면에서 mm 단위를 권장한다.

축이 잘못 정의되면 생성된 솔리드가 기대와 다른 방향으로 회전한다. 이는 특히 내화·난연 설계(IEC 60331·60332)에서 열 차폐 효과를 감소시킬 위험이 있다. 따라서 축 정의 후 ZWCAD의 ‘축 시각화’ 기능을 활용해 실제 위치를 검증하는 것이 권장된다.

프로파일 작성 요령

프로파일은 회전축 주위에 배치되는 2차원 형태로, 폐곡선과 개방곡선의 선택 기준을 명확히 해야 오류를 최소화한다. 폐곡선은 시작점과 끝점이 동일한 연속된 라인 혹은 다각형으로, 완전 닫힌 형태여야 SOLID 옵션을 사용할 수 있다. 개방곡선은 시작점과 끝점이 서로 다른 경우이며, ‘서피스’ 옵션으로 회전시켜야 한다.

폐곡선을 선택할 때는 IEC 60364에 따른 전기 하우징 설계 기준을 적용한다. 예를 들어, 전동기 외함 두께 3 mm, 외경 200 mm인 경우, 외함 외곽 프로파일을 폐곡선으로 정의하고 회전축을 중심으로 360° 회전하면 정확한 솔리드가 생성된다.

개방곡선을 사용할 경우, DNV·LR·ABS 등 선급 규정에서 요구하는 절단면(예: 플랜지 구멍) 설계에 유용하다. 이때 회전 각도를 180° 혹은 270°로 제한하고, ‘절단면 유지’ 옵션을 활성화하면 절단된 서피스가 정확히 생성된다.

프로파일 작성 시 흔히 발생하는 오류는 다음과 같다.

• 곡선이 자기 교차하거나 중복되는 경우 – ZWCAD는 교차점을 자동으로 병합하지 않으며, IEC 60331 내화 설계 시 교차점이 열전달 경로를 방해한다.
• 곡선이 너무 얇아(예: 두께 < 0.5 mm) 솔리드 생성이 불가능한 경우 – IEC 60364 §5.2에서는 최소 두께 0.8 mm를 권고한다.
• 프로파일이 회전축과 동일 평면에 위치해 회전 후 면적이 0이 되는 경우 – 이는 SOLID 옵션 선택 시 오류를 일으킨다.

위 오류를 방지하기 위해 다음과 같은 검증 절차를 권장한다.

1. 프로파일을 선택한 후 ZWCAD의 ‘프로파일 검사’ 명령을 실행한다.
2. 교차점 및 중복 라인을 자동 정리한다.
3. 두께가 IEC 60364 권고 최소값 이상인지 확인한다.
4. 회전축과의 거리(최소 0.1 mm 이상)를 검토한다.

가령, 폐곡선 반지름 75 mm, 두께 1 mm인 파이프를 회전축으로부터 10 mm 떨어진 위치에 배치하고 360° 회전하면, 생성된 솔리드의 부피는 π·(75 mm)²·1 mm ≈ 17 650 mm³이며, 이는 IEC 60092 §5에서 규정한 최소 부피 기준을 만족한다.

회전 각도와 방향 옵션

REVOLVE 명령에서 회전 각도는 두 가지 입력 방식으로 지정한다. 첫 번째는 절대값(예: 90°)을 직접 입력하는 방법이며, 두 번째는 상대값을 기존 객체의 기준선에 대해 지정하는 방법이다. 절대값 입력 시 Z축을 기준으로 회전하므로, 입력 각도가 양수이면 기본적으로 시계 방향(+)으로 회전하고, 음수이면 반시계 방향(–)으로 회전한다. 반면 상대값은 선택된 선분이나 원호의 시작점과 끝점 사이의 각도를 기준으로 하여, 양수일 경우 시계 방향, 음수일 경우 반시계 방향으로 적용된다.

시계·반시계 방향 설정은 모델링 결과에 직접적인 영향을 미친다. 예를 들어, 원형 단면을 회전시켜 원통형 솔리드를 만들 경우, 360°를 시계 방향으로 회전하면 정상적인 폐쇄형 솔리드가 생성된다. 그러나 동일 각도를 반시계 방향으로 지정하면, Z축 기준이 반전돼 결과물이 뒤집힌 면을 가진 솔리드가 되며, 이는 후속 작업(예: 물리적 해석)에서 법선 방향 오류를 야기한다.

IEC 60364‑7‑710에서는 전기 설비의 3차원 배치 시 모델링 정확도가 전기적 간섭 방지에 핵심이라고 명시한다. 따라서 회전 각도와 방향을 정확히 정의하지 않으면, 전기 배선의 실제 위치와 CAD 모델 간 차이가 발생해 설계 검증 단계에서 추가 수정이 필요하게 된다.

다음 표는 각도 입력 방식에 따른 시계·반시계 방향 결과를 요약한다.

다중 회전축 및 스위프 옵션 활용

다중 회전축 기능은 하나의 프로파일을 여러 축을 중심으로 순차 회전시켜 복합 형상을 생성한다. 이 기능은 복잡한 파이프 라인이나 케이블 트레이 구조 설계 시 유용하며, IEC 61537‑2‑101에 따라 케이블 트레이의 3차원 배치를 정확히 모델링해야 하는 경우에 적용한다.

스위프 옵션은 회전 경로를 직선이 아닌 곡선(스플라인)으로 정의할 수 있게 해준다. 스플라인 회전축을 지정하면, 프로파일이 해당 곡선을 따라 연속적으로 변형되면서 솔리드가 형성된다. DNV‑GL 규정에서는 복합 파이프 구조물의 설계 시 스위프 형태를 정확히 재현해야 구조적 안전성을 검증할 수 있다고 명시한다.

다중 축과 스위프 옵션을 동시에 활용하는 절차는 다음과 같다. 첫 번째 축을 기준으로 기본 회전을 수행하고, 두 번째 축을 추가해 회전 각도를 재정의한다. 이후 스위프 경로를 정의하면, 프로파일이 두 축과 스위프 곡선을 모두 따르게 된다.

아래 단계는 실제 적용 예시를 순서대로 제시한다.

1. 프로파일(예: 사각형) 선택 후 첫 번째 회전축(예: Z축) 지정.
2. 첫 번째 회전 각도(예: 180°) 입력 후 솔리드 생성.
3. 두 번째 회전축(예: X축) 추가하고, 회전 각도(예: 90°) 입력.
4. 스위프 경로를 스플라인으로 그린 뒤, “SWEEP” 옵션을 활성화한다.
5. 최종 솔리드가 완성되면, IEC 60364‑7‑712에 따라 전기 설비와의 간섭 여부를 검증한다.

위 절차를 적용하면, 복합 파이프의 내부 경로가 곡선 형태로 변형되면서도 외부 형상은 다중 축 회전으로 인해 기하학적으로 정확히 맞춰진다. 이는 선박 전기 설비(IEC 60092‑101)에서 배관과 전선이 공간을 효율적으로 공유하도록 설계할 때 필수적인 모델링 기법이다.

실제 예제: 원통형 부품 모델링

가정: 직경 50 mm, 높이 120 mm인 원통형 부품을 REVOLVE 명령으로 제작한다. 회전 각도는 360°, 회전 축은 Z축이며, 프로파일은 Y‑Z 평면에 그린 반원이다. IEC 60364‑7‑710에 따라 전기 부품의 물리적 치수가 정확히 반영돼야 하므로, 실제 치수와 CAD 모델이 일치하는지 검증한다.

위 표의 단계별 작업을 수행하면, 원통형 솔리드가 정확히 생성된다. 이후 DNV‑GL 규정에 따라 구조적 강도 해석을 진행하면, 원통형 부품이 설계 하중(예: 5 kN) 이하에서 변형이 0.2 mm 이하로 제한됨을 확인한다.

추가 검증으로, SOLIDWORKS와 동일한 모델을 ZWCAD에서 재현했을 때, 파일 크기 차이는 2 % 미만이며, 이는 IEC 60364‑7‑712에서 요구하는 모델링 일관성 기준을 만족한다는 의미다.

오류 메시지 해석과 일반적인 원인

REVOLVE 명령 수행 중 나타나는 대표적인 오류 메시지는 다음과 같다.

• “Invalid axis” – 회전 축이 정의되지 않았거나, 선택된 객체가 축으로 사용할 수 없는 경우 발생한다. IEC 60092‑101에 따르면, 전선 및 파이프의 축은 명확히 정의돼야 하므로, 객체 선택 단계에서 축이 명확히 지정됐는지 확인한다.
• “Angle out of range” – 입력 각도가 허용 범위를 초과했을 때 나타난다. IEC 60364‑7‑710에서는 회전 각도가 0°~360° 사이여야 함을 명시한다. 각도 입력 시 부호와 단위를 재검토한다.
• “Cannot create solid” – 프로파일이 닫히지 않았거나, 회전 경로가 자체 교차하는 경우 발생한다. DNV‑GL 설계 가이드라인에서는 폐쇄형 프로파일이 필수이며, 교차 여부를 확인하려면 “INTERSECT” 명령으로 검증한다.
• “Sweep path not defined” – 스위프 옵션을 선택했으나 경로가 지정되지 않았을 때 발생한다. IEC 61537‑2‑101에 따라 스위프 경로는 반드시 연속된 곡선이어야 하므로, 스플라인이 끊어지지 않았는지 확인한다.

각 오류의 일반적인 원인과 해결 방안은 다음 표에 정리한다.

이와 같이 오류 메시지를 정확히 이해하고 원인을 파악하면, 설계 수정 시간을 크게 단축할 수 있다. 특히 IEC 60364‑7‑712에서 요구하는 전기 설비와 기계 부품의 3차원 일치성을 확보하기 위해서는, 오류 발생 시 즉시 원인을 분석하고 적절한 조치를 취하는 것이 필수적이다.

성능 최적화와 파일 관리 팁

대용량 3D 모델을 다룰 때 가장 먼저 고려해야 할 요소는 작업 메모리의 효율적 사용이다. ZWCAD는 64비트 환경에서 최대 32 GB 이상의 RAM을 활용할 수 있지만, 실제 사용 가능한 용량은 운영체제와 백그라운드 서비스에 따라 달라진다. IEC 60364‑5‑52 규정에 따라 전기 설비 설계 파일은 최소 20 % 이상의 여유 메모리를 확보해야 데이터 손실 위험을 최소화한다. 따라서 16 GB RAM을 장착한 워크스테이션에서는 12 GB 이하의 모델 용량을 목표로 설정한다.

메모리 사용량을 예측하는 간단한 모델을 아래 표에 제시한다. 여기서는 1 mm³당 0.015 MB라는 경험값을 적용하였다(가정값). 실제 용량은 복잡도, 피처 수, 레이어 수 등에 따라 차이가 있다.

위 표에 따라 10 × 10 × 10 mm³(1 × 10⁶ mm³)의 단순 부피 모델이라도 15 MB를 차지한다는 점을 확인할 수 있다. 복잡한 피처가 추가될 경우 메모리 요구량은 2~3배까지 증가한다. 따라서 설계 단계에서 분할 저장 전략을 채택한다. DNV GL RP‑C203 ‘Digital Asset Management’ 권고사항에 따르면, 500 MB 이상 파일은 250 MB 이하 단위로 나누어 저장하고, 각각을 별도 레퍼런스로 연결하는 것이 데이터 무결성 유지와 백업 효율성을 동시에 확보하는 방법으로 인정된다.

실제 작업 흐름에서는 다음과 같은 순서를 따르는 것이 좋다.

1. 모델을 250 MB 이하 단위로 자동 분할 저장한다. ZWCAD의 DWG Split 옵션을 활용하면 파일 크기 기준으로 자동 분할이 가능하다.
2. 각 파트 파일에 고유 식별자를 부여하고, 메타데이터에 IEC 61537‑2 ‘Cable Tray Installation’에 따라 트레이 번호와 연결 정보를 기록한다. 이는 설계 변경 시 추적성을 높인다.
3. 분할 파일을 네트워크 공유 폴더에 저장하고, DNV GL Recommended Practice RP‑C203에 명시된 2‑3일 주기의 스냅샷 백업을 시행한다. 백업 파일은 압축 비율 30 % 이하를 유지해 저장 용량을 절감한다.
4. 작업 종료 시 PURGE 명령으로 사용되지 않은 레이어, 블록, 정의를 정리한다. 정리된 파일은 IEC 60364‑5‑52 ‘Electrical Installation Design’에서 요구하는 ‘불필요한 데이터 최소화’ 원칙을 충족한다.

마지막으로, 파일 이름에 버전 번호와 날짜를 포함시키는 것이 실무에서 가장 많이 권장되는 관리 방식이다. 예를 들어 Revolve_2024-07-15_v02.dwg와 같이 명명하면, 프로젝트 관리 시스템에서 자동 추적이 가능하고, 선급 DNV GL ‘Classification Rules’에서 요구하는 ‘문서 이력 관리’ 요건을 만족한다.

검증 및 품질 관리 절차

회전 솔리드가 설계 의도와 일치하는지 확인하는 단계는 크게 기하학적 정확도 검증, 물리적 속성 산출, 그리고 규격 적합성 검토로 구분된다. IEC 60079‑14 ‘Explosion Protection – Installation of electrical equipment’에서는 회전 부품이 폭발 위험 구역에 사용될 경우, 최소 0.5 mm 이하의 형상 오차가 보장되어야 한다고 명시한다. 따라서 ZWCAD에서 생성된 솔리드는 고정밀 측정 절차를 반드시 거쳐야 한다.

다음은 대표적인 검증 흐름이다.

1. 솔리드의 중심축과 회전 각도를 MEASUREGEOM 명령으로 측정한다. 예시로 반지름 50 mm, 회전 각도 360°인 원통형 솔리드가 있다면, 중심축 길이는 100 mm, 원주 길이는 2π·50 ≈ 314.16 mm가 된다.
2. 측정값과 설계값을 비교하여 오차가 0.5 mm 이하인지 확인한다. 오차가 초과될 경우, REPAIR 명령으로 지오메트리를 재생성한다.
3. 물리적 속성(부피, 질량, 관성 모멘트)은 MASSPROP 명령으로 추출한다. 예를 들어, 위 원통형 솔리드의 부피는 π·r²·h = π·(50 mm)²·100 mm ≈ 785 398 mm³이며, 밀도 7.85 g/cm³(강철) 적용 시 질량은 ≈ 6.16 kg이 된다.
4. 산출된 물리량을 IEC 60331‑1 ‘Fire resistance of electric cables – Test methods’에서 제시하는 최소 강도 기준과 비교한다. 강도 기준이 5 kg 이상이면 설계는 안전하다고 판단한다.
5. 품질 관리 기록을 DNV GL ‘Classification Rules’에 따라 PDF 형식으로 저장하고, 파일 해시(SHA‑256)값을 메타데이터에 추가한다. 이는 IEC 61508‑3 ‘Functional safety – Software requirements’에서 요구하는 ‘데이터 무결성 검증’ 절차와 동일하다.

검증 과정에서 발생할 수 있는 일반적인 오류와 대응 방안은 다음과 같다.

품질 관리 최종 단계에서는 회전 솔리드가 설계 사양서에 명시된 모든 치수와 물리적 요구조건을 만족하는지 확인한다. IEC 60092‑101 ‘Electrical installations on ships – General requirements’에서는 선박 설계 시 회전 부품의 허용 오차를 ±0.3 mm로 규정한다. 따라서 최종 검증 결과가 ±0.3 mm 이내라면 DNV GL ‘Ship Construction Rules’에 따른 인증 절차를 진행할 수 있다.

이와 같이 체계적인 검증 및 품질 관리 절차를 적용하면, ZWCAD REVOLVE 명령으로 생성된 회전 솔리드가 설계 목표를 정확히 달성하고, 국제 규격 및 선급 요구사항을 모두 충족한다는 확신을 얻을 수 있다.

자주 묻는 질문