Beckhoff, PC 기반 제어 시스템이 키네틱 지형 모형에 활력을 주다 [FA VISION 2017년 4월]

박물관의 첨단 미디어 기술이 역사를 상호작용의 체험으로 만들다

- 트라이텍(PC Control-Beckhoff Automation)

역사를 과학적이면서 동시에 흥미진진하고 눈을 사로잡은 방식으로 제시하는 것은 박물관 관장들에겐 도전이다.

독일, Chemnitz의 주립 고고학 박물관에서 이러한 균형이 성공적으로 실현되었다. 역사가 최첨단 멀티미디어 기술 덕분에 다양한 감각의 경험이 되었다. 박물관 로비의 공중을 선회하는 Free State ofmSaxony를 표현한 키네틱 조형은 틀림없이 매우 독특한 박물관 풍경일 것이다. 그 모형이 3층 높이 사이를 이동할 때 영상이 그 위에 투영되어 Saxon 문화사의 발전을 보여준다.

2014년 8월에 공식적으로 전시되기 전에 키네틱 모형을 구현, 생산 및 설치하는데 8개월이 걸렸다. 무대 미술 전문가들인 ATELIER BRÜCKNER가 아이디어 및 전반적인 개념을 생각해 냈다. 기술적 구현은 영구적인 키네틱 설치의 최고 전문가들인 MKT AG가 했으며 TAMSCHICK MEDIA+SPACE는 미디어 디자인 및 제작을 담당했다.

큐레이터 Sabine Wolfram 박사: “화려한 쇼 모드는 의심의 여지없이 smac 관람객들에게 박물관 경험의 하이라이트입니다. 가장 인상적인 광경은 관찰자를 향해 움직이는 지형 조각품이 있는 3층에서 입니다.”

투영판은 30개의 강철 케이블로 매달려 있다. 약 15미터의 3개 층 높이에서의 움직임은 서보모터를 통해 개별적으로 제어된다. 총 8개의 프로젝터가 3층 천장에 5대와 각각 다른 3개 층에 하나씩 설치되어 있다

  2014년 5월에 개관한 주립 고고학 박물관 또는 줄여서 ‘smac’은 고전적 모더니즘 시대의 건물로 Chemnitz 중심에 있는 이전의 Schocken 백화점을 기반으로 한다. 3층 높이에서 총 3,000평방미터를 덮고 있는 상설 전시에서 smac은 고고학적 발견에 기초한 30만년의 작센 역사를 보여준다. 그 전시는 오늘날 Schocken 자유주의 자연 지형부터 정착 과정 및 현대 문명화 과정까지 인간 및 환경과 기후에 의한 변화를 자세히 보여준다. “우리는 고고학을 있는 그대로 보여줍니다. 역사를 뒤돌아보고 동시에 미래를 내다 봅니다. 우리는 새로운 방법으로 보편적 질문에 대답합니다. 이것이 우리 박물관이 모두에게 제공해줄 무언가를 가지고 있는 이유입니다.”라고 큐레이터 Sabine Wolfram 박사는 설명한다.

박물관의 첨단기술: 키네틱 설치물은 교육을 체험으로 만든다

  “역동적인 Saxony 모형은 수직 연대표로서 스스로 움직이는 매력뿐만 아니라 1층에서 작동될 때는 상호작용 및 교육적인 기능을 가지고 있습니다.”라고 smac을 위해 이 혁신적인 미디어 전시 포맷을 디자인한 ATELIER BRÜCKNER의 크리에이티브 디렉터 Uwe R. Brückner교수는 말한다.

  키네틱 모형은 박물관 중앙의 공중에 떠있으며 로비와 3개의 전시층을 시각 및 내용적으로 연결한다. 각각의 반투명 슬라브는 30개의 강철 케이블로 매달려 있으며 15미터 높이의 공간에서 이동한다. 영상 및 음향 효과는 슬라브의 역동적인 상하 운동과 동기화 되어있다. “이 미디어 조각품은 박물관의 수직공간을 시간당 한번 이동합니다. 그것은 각 층의 묘사된 브라켓과 전시 컨텐츠에 대한 링크, 즉 30만년의 Saxon 역사를 통해 우리를 시적 여행으로 보내주는 ‘메모리 시스템’을 형성합니다.”라고 TAMSCHICK MEDIA+SPACE의 크리에이티브 디렉터 Charlotte

Tamschick는 키네틱 설치물의 멀티미디어 측면에 대해 언급한다. 조각품이 쇼 모드에 있지 않을 때는 1층에 위치해 있어서 관람객들은 그것과 상호작용할 수 있으며 단서를 찾을 수 있다. 조각품 주위에 배치된 8개의 터치스크린은 Saxony 자유주의 문화사 및 경제사뿐만 아니라 고고학 정보를 불러오는데 사용된다. 영상이 모니터에서 Saxony 모형으로 전송될 수 있기 때문에 여러 질문들을 덧붙일 수 있고 관람객들은 서로 상호작용할 수 있다. “그 결과는 끊임없이 변화하는 지형-Saxony의 ‘활인화’입니다.”라고 

Charlotte Tamschick는 말한다.

소형 및 확장성: 맞춤형 제어 기술

  키네틱 조각품의 기술적 구현의 책임을 맡은MKT AG의 두명의 디렉터 중 한 명인 Peter Haschkamp는 설치의 기술적 특성에 대해 설명한다. “주요 과제는 기존의 구조적 조건을 고려한 설치 중량 및 하중 배분이었습니다. 총 무게는 슬라브, 케이블 드럼, 모터 및 프로젝터를 포함해서 약 8톤이며 역사적인 건물의 구조에 영향을 주지 않도록 천장에 분산해야 했습니다. 이것은 기술적 솔루션이 매우 컴팩트해야 함을 의미했습니다.”

안전 기술을 포함, 축과 모든 센서는 2대의 Beckhoff C6525 산업용 PC를 통해 개별적으로 제어된다. TwinCAT NC PTP는 고정밀 움직임을 처리하는 자동화 소프트웨어로서 사용되었다.

  MKT는 전세계에 있는 수많은 키네틱 설치를 통해 그들의 실력을 입증하고 있다. 가장 유명한 프로젝트 중 하나는 1,216개의 축이 동기적으로 움직이는 싱가포르 창이 공항의 “Kinetic Rain”이다. 그러나 “Kinetic Rain”의 하중은 킬로그램 이하인 반면 Sacony 모형의 슬라브는 사이즈에 따라서 최대 42㎏이 나간다. 그 결과 케이블, 케이블 드럼 및 모터에 대한 요구가 훨씬 더 엄격하다. 각 슬라브를 위해 300 내지 400㎜ 직경의 케이블 드럼3개가 사용된다. “15개의 서보 축은 통합 TwinSAFE 옵션 카드가 딸려 있는 Beckhoff의 AX5x03 서보 드라이브 및 AG2300 유동 기어 유닛을 장착한 AM8043 서보 모터에 의해 구동됩니다.”라고 Beckhoff의 씨어터 및 엔터테인먼트 기술 매니저 Michel Matuschke는 설명한다.

  “MKT는 smac에서 단일 및 2채널 버전으로 사용되는 서보 드라이브와 같은 구성요소의 우수한 확장성을 높이 평가했습니다. 중량 제한과 함께 꼭대기 층 천장의 설치 공간을 최소화하는 것은 또 다른 기술적 도전이었습니다. 전체 장치는 6×9m 영역 내에 설치되어야 했습니다. 이 작업은 PC 기반 제어 기술에 의해 제공되는 분산 제어 아키텍처를 통해서 달성 될 수 있었습니다.”라고 Peter Haschkamp는 덧붙인다.

  “그것은 제거 구성 요소를 천장에 균일하게 배치할 수 있도록 해주었습니다. 이미 우리는 이전의 프로젝트에서 여러번 Beckhoff와 함께 했으며 Saxony 모형의 기술적 솔루션 개발에서도 다시 그들과 함께 했습니다.” MKT AG의 공동 감독인 Axel Haschkamp는 또 다른 장점으로써 Beckhoff 모터의 “저소음” 작동을 언급한다. 그것은 Saxony 모형의 슬라브가 공중에 조용히 떠있을 수 있게 해준다.

EtherCAT: 다중 축 모션의 정밀한 동기화 및 투영 맵핑

  Focus4의 매니저이며, 양방향 디스플레이의 프로그래밍 및 영화 같은 투영을 책임지고 있는 Christian Lungershausen는 프로젝트의 특별한 기능에 대해 설명한다. “우리는 투영자료를 지형 모형 위에 디스플레이 하기 위해서 총 8개의 프로젝터(3층에 5대와 각각 다른 3개 층에 1대씩)를 설치했습니다. 이는 2가지 모드로 구별됩니다. 양방향 모드에서 Saxony 모형이 1층에 있을 때 관람객들은 Saxony모형에 특정 컨텐츠를 투영할 수 있습니다. 쇼모드에서 모형은 8개 프로젝터의 조화로운 상호작용을 필요로 하면서 약 15m 높이 사이를 이동합니다. 위 아래로부터의 투영을 보여주는 “슬라브”는 빛 원뿔 안으로 이동합니다. 각 층 사이를 이동하는 동안 투영 데이터가 프로젝터간에 전송됩니다. 다이나믹한 투영 맵핑은 정확한 이미지 적용 및 초점 조정을 가능하게 합니다.”

  “이 작업은 TwinCAT ADS(Automation Device Specification)를 통해 미디어 제어 PC와 슬라브 움직임 제어기를 연결함으로써 간단하고 독창적으로 해결되었습니다. 그것은 추가 하드웨어를 필요로 하지 않으며 ADS 통신 DLL을 미디어 제어 프로그램에 통합함으로써 이더넷을 통해 간단하게 구현되었습니다.”라고 Beckhoff 뮌헨 사무소의 영업담장자인 Raphik Shahmirian는 말한다. “이 개방형 통신 인터페이스 덕분에 미디어 제어기는 항상 슬라브의 정확한 위치를 인지하고 그에 따라 초점 및 미디어 프로젝터를 변경할 수 있습니다.”

위 아래로부터의 투영을 보여주는 “슬라브”는 빛원뿔 안으로 이동하고 다이나믹한 투영 매핑은 이미지의 선명도를 축 움직임에 따라 정확하게 조정할 수 있다

조각품이 쇼 모드일 때 지상 층에 위치해 있어서 관람객들은 그것과 상호작용할 수 있고 실마리를 찾을 수 있다. 8개의 터치스크린은 고고학에 관한 정보뿐만 아니라 Saxony 자유주의 문화사 및 경제사를 불러오는데 사용된다. 그 디스플레이는 모니터에서 Saxony 모형으로 전송될 수 있다

박물관 로비에서 시작하여 이동하는 동안 다이나믹한 Saxony 모형은 각 전시 층에서 멈춘다. 각 층의 전시 콘텐츠는 영화 같은 투영의 이미지 및 사운드에 반영된다

주립 고고학 박물관은 독일, Chemnitz 중심가에 있는 이전의 Schocken 백화점을 기반으로 한다. 고전적 모더니즘 시대의 유명한 건축가인 Erich Mendelsohn가 소유자이자 설립자인 유대인 Schocken 형제들의 백화점 그룹을 위해 1927년과 1930년 사이에 그 빌딩을 디자인하고 계획했다

다이나믹한 Saxony 모델과 관련된 회사 및 기관

- 과학적 개념 및 데이터: Saxony의 고고학 주립 사무소

- 아이디어 및 개념: ATELIER BR?CKNER GmbH

- 기술 개발 및 구현: MKT AG

- 미디어 디자인 및 제작: TAMSCHICK MEDIA+SPACE

GmbH

- 음악 및 사운드 디자인: BLUWI Music and Sounddesign

GbR

- 양방향 디스플레이 및 프로젝트의 프로그래밍: Focus4

GmbH

- 제어 시스템: Beckhoff Automation GmbH & Co. KG

개요

무대 및 공연 기술을 위한 솔루션

- 다이나믹한 투영 맵핑 및 키네틱 설치의 제어

고객 혜택

- 대용량 데이터의 고속 전송 및 처리

- 프로젝트의 기술적 구현을 위한 전제조건으로 컴팩트한 모듈형 제어 및 드라이브 모듈

응용 PC 제어

- 다이나믹한 모션 제어를 위한 서보 드라이브 및 서보모터

- EtherCAT 단말기

- Safety Terminals

- TwinCAT NC PTP

[출처] FA VISION 2017. 04

[원본] https://drive.google.com/open?id=0B-1oOwxooHowZGY0S2NoMEdhbFE