CAS/CAD의 역사

최종 수정일: 2020년 12월 2일




제도의 기원

제도의 역사는 약 기원전 10,000년 전에 시작된 것으로 추정되는 최초의 도시로 알려진 메소포타미아 지역의 예리코부터 시작된다. 인간이 무엇인가를 제도화 하는 것은 가장 오래된 문서화 작업 중 하나이다. 이러한 문서화 작업은 도시, 다리, 건축들이 어디에 어떻게 설계될 것인가? 에 대한 구조와 설계가 필요 함에 따라 자연적으로 발전했고 도시가 커지면 커질수록 더욱 견고하면서도 기능적인 설계를 위해서 필연적으로 수학과 측량이 발달하였으며 이러한 수학과 측량기술은 그 문명과 도시발전의 핵심이자 그 도시국가와 국가의 흥망성쇄의 열쇠였다.



-이탈리아 르네상스

르네상스는 유럽의 역사에서 가장 큰 사건이자 시기이다. 고대 그리스와 로마시대에 꽃 피웠던 많은 문학과 철학, 과학, 예술등 모든 분야가 카톨릭의 통치를 받으면서 암흑기에 들어 왔다. 하지만 중세가 지나가면서 여러차례 진행된 십자군 파견으로 인한 카톨릭 세계의 붕괴는 그동안 억눌려 왔던 인간들의 창의성에 큰 원동력이 되었고 르네상스로 꽃 피우게 되었다. 그리고 기계제도와 디자인 그리고 엔지니어링 역시 이 시기에 또 다시 발전 하게 되었다. 특히 르네상스 시대의 대표적 건축가 중에 한 명인 필리포 브루넬레스키는 처음으로 3차원 물체에 대한 평면도를 그리기 시작 하였다.그 이후 라파엘로 산치오역시 르네상스 시대의 건축가로 필리포와 함께 평면에 입체적인 원근법을 최초로 적용 하였다. 그리고 레오나르도 다빈치 역시 자신이 고안한 기계장치를 제도화 하여 기록되고 있다.



일차 산업혁명

인류 최초로 증기기관이 개발되고 점점 보편화 되면서 그 동안 말이나 소, 사람, 자연의 힘으로 움직이던 운송기기와 산업기계들이 증기기관으로 대체 되면서 대량 생산의 시대로 접어 들게 되었다. 주로 산업기계, 시계, 총, 운송기기를 만들기 위해 여러가지 동일한 규격을 가진 부품을 대량 생산하기 위해 부품의 도면화 작업이 필수적이었고 이로 인해 누구나 알아 볼 수 있는 드로잉 기법의 개선이 필요 하였다.


이차 산업혁명

증기기관을 중심으로 했던 1차 산업혁명에서 석유와 전기를 중심으로 한 2차 산업혁명은 산업기계와 군사품중심이었던 제품군들이 현재 우리가 사용하는 대부분의 제품(세탁기, 전화기, 텔레비전, 라디오등)으로 확대 되기 시작 되었고, 신흥 소비자층이 증가하면서 이러한 제품의 판매량은 증가 하기 시작하였고 공장과 효율적인 제품생산을 위한 많은 연구(컨베이어 벨트등)가 진행 되었다. 그리고 이러한 시대적흐름은 점점 더 견고하고, 기능적이며 심미적인 제품에 대한 소비자들의 니즈가 증가 함에 따라 복잡해지고 있었다. 이로 인해 설계자들은 점점 더 복잡한 기계 시스템의 작동 기계 요소를 더 정확하게 묘사할 필요가 있었고 누구나 쉽게 구두설명없이 이해 할 수 있는 설계도면의 필요성으로 인해 1901년 영국에서 표준을 지정하면서 독일, 미국등 표준 제도법을 만들었으며 1928년 국제 표준법이 만들어 지면서 기술 도면 작성 방법이 표준화되기 시작했다.






2차 세계대전 이후 전 세계는 1차 세계대전 그리고 2차 세계 대전을 거치면서 많은 시설들이 파괴되었지만 아이러니 하게도 산업 발전은 전쟁을 거치며 더욱 발전하였다. 그렇게 2차 세계대전이 종식되고 냉전체제로 접어 들면서 전쟁을 위해 만들어진 공장과 설비들은 일반 소비자들의 제품들을 쏟아 내기 시작하였고 전쟁을 거치면서 많은 상실감을 가진 많은 사람들은 전쟁이 끝나고 안정적인 삶을 꿈꾸며 상품에 대한 수요가 증가했다. 그동안 전쟁에 설비에 들어 갔던 대부분의 국가예산은 전쟁으 끝남과 동시에 산업과 사회 재건을 위해 사용 되기 시작 되었고 과학과 기술발달을 위해 쓰여지면서 전 세계인들의 관심을 전쟁에서 더 나은 미래에 대한 기대로 돌려 놨다. 그리고 그 결과 군대에서 미사일 요격, 전투기운용등에 대한 계산을 하기 위해 만들어진 컴퓨터가 일반 산업에 사용 되기 시작 하면서 새로운 혁신을 이끌어 낼 수 있었다. 트랜지스터를 이용한 컴퓨터는 진공관 컴퓨터의 한계를 뛰어 넘어 더 많은 계산을 빠르게 할 수 게 되었다. 컴퓨터의 개발과 성능발전은 그 동안 수백만 장의 기술 도면을 손으로 도면화 하여 관리하였던 기술자와 제도권자의 경우 1960년대에 CAD 기원을 두고 모든 것이 바뀌었다. 2D CAD

1823년 차분기관, 1830년대 해석기관과 같은 기계장치를 이용한 자동계산기는 2차 세계대전 직전부터 전자회로가 기계회로를 대체 하면서 급격하게 발전하였다. 하지만 진공관을 사용한 초기 컴퓨터는 전력소모가 높고 열이 많이 발생이 많았으며 고장 빈번히 발생하였다. 그후 이러한점을 개선하기 위해 기존의 진공관을 트랜지스터로 대체하면서 컴퓨터의 크기와 발열이 획기적으로 개선되기 시작하면서 IBM주도로 프로그래밍 언어를 개발하였고 본격적으로 컴퓨터를 위한 프로그램밍이 시작되었다. 이 과정중에서 최초의 CAD 프로그램은 미국 공군에서 사용한 방어시스템 SAGE(1950년대)로 부터 출발한다. 이후 CAD형태를 뛴 프로그램들이 여렷 개발되지만 현재 우리가 사용하고 있는 CAD프로그램을 만든 사람은 Patrick Hanratty 박사이다. 그는 최초의 수치 제어 시스템을 상상했고, ADAM이라는 16비트 컴퓨터에서 구동되는 상업용 기계설계 프로그램을 개발 하였으며 현재 상용화된 CAD프로그램들은 모두 이 프로그램을 기반으로 개발되었다.

1981년 프랑스의 항공우주회사인 다쏘시스템에서 최초로 IBM의 독립 하드웨에서 실행되는 3D CAD 프로그램인 CATIA를 출시 하면서 산업용 컴퓨터를 중심으로 사용 되었던 CAD프로그램이 조금 더 대중적으로 활용 될 수 있게 되었다.

그리고 1982년 미국에서 존 워커는 오토데스트를 설립하고 1년후 PC용 캐드 프로그램이자 현재까지도 가장 많이 사용 되고 있는 CAD프로그램중 하나인 AutoCAD를 발표하면서 본격적인 컴퓨터 CAD의 세상을 열었다.




3D CAD


1970년대 중반까지 컴퓨터는 그 가격과 크기 때문에 가정용으로 사용되기 보다는 기업용으로 사용 되었다. 하지만 1976년 스티브잡스와 스티브 애니악이 가정에서도 사용할 수 있는 가정용 컴퓨터를 개발하면서 퍼스널 컴퓨터시대가 열리기 시작했다. 그리고 가정용 컴퓨터 개발과 보급이 활발해 지면서 기업용으로 개발되었던 다수의 프로그램들이 개인들이 활용 할 수 있게 되었다. 컴퓨터의 성능발전과 보급이 활발해 지면서 CAD프로그램 역시 다양한 컴퓨터에서 사용이 될 수 있게 되었다. 그리고 2000년대가 되고 컴퓨터 성능과 인터넷의 보급이 빠르게 확산 되면서 CAD역시 역변하게 된다. 그리고 제조회사들이 자사의 제품을 만드는데 개발 비용과 기간, 인력감축등을 위해 제작 단계에서부터 컴퓨터를 적극적으로 활용하여 스케치부터 제품 제작 더 나아가 제품 수명관리까지 모든 작업이 컴퓨터로 데이터화 되고 관리되면서 좀 더 효율적이고 효과적인 제품을 만들고 있다.



AI


최근 모든 산업에서 가장 뜨거운 이슈는 인공지능이라고 할 수 있다. 2010대 후반 인공지능이 급격히 발전하면서 다양한 산업과 서비스에서 인공지능이 적극적으로 사용되고 있다. 이러한 시대적흐름은 디자인과 설계에서도 인공지능의 활용이 점차 확대 되고 있다.

현재 Autodesk에서는 Generative Design이라는 인공지능을 활용한 설계 디자인 서비스를 제공 중이며, 이 제품은 설계자가 제품의 재료, 엔지니어링에 필요한 데이터 를 입력하면 모든 조건을 충족시키는 형상을 단시간에 수십, 수백개의 모델로 만들어 사용자에게 보여주고 하나의 모델을 선택하여 제작 할 수 있는 모델링 소프트웨어이다. Generative Design을 이용 하면 모델링과 설계 툴에 익숙하지 않은 사용자들도 손쉽게 형상을 만들 수 있을 뿐만 아니라 재료나 물체가 지탱해야 하는 무게 등을 만족 시키는 결과물을 쉽고 빠르게 만들어 낼 수 있다.

이 외에도 Parametric Design의 경우 엔지니어링과 디자인에서 다양하게 사용 되고 있다. 그리고 최근에는 머신러닝과 딥러닝까지도 파라메트릭 디자인에서 사용 되면서 더욱더 사용성이 강화 되어 가고 있다.


Generaive Design은 앞으로 디자인과 설계를 하는데 있어서 무한한 가능성을 가지고 있는 반면 정교한 제품이나 많은 파트를 결합하여 만드는 제품을 만드는 산업 군에서는 사용하기 어려운 부분이 많다는 단점을 가지고 있다.

하지만 이러한 AI 기반의 CAD 소프트 웨어는 빠르게 발전해 갈 것이고 소프트웨어와 하드웨어의 발전은 앞으로 가까운 미래에 디자이너와 엔지니어의 역활을 보조하는데 끝나는게 아닌 인공지능이 주도적으로 디자인과 엔지니어 방향성을 제시하고 디자이너나 엔지니어는 인공지능이 만들어낸 데이터를 평가하고 수정 사항을 제시하는 방향으로 바뀌어 나아 갈 것이다.


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