C4D 생활용품 모델링: 8핀 케이블 단자 만들기

이번 포스트에서는 Cinema 4D를 사용해 8핀 케이블 단자 형태를 모델링한 과정을 정리했다.
레퍼런스 이미지를 기준으로 단자의 전체 실루엣을 분석하고, 재질별로 파트를 나누어 형태를 잡는 방식으로 진행했다.

이번 모델은 크게 밑 플라스틱 재질 부분, 중간 금속 재질 부분, 8핀 단자 부분으로 나눌 수 있다.
플라스틱 몸체는 둥근 외곽과 납작한 단면이 함께 들어가고, 금속 단자는 얇은 두께와 반복되는 작은 구조가 필요하기 때문에 단순한 박스 모델링보다 토폴로지 정리가 중요했다.

 

8핀 케이블 단자(Lightning Connector) 모델링

레퍼런스 이미지 분석

먼저 레퍼런스 이미지를 보고 단자의 구조를 나눠서 확인했다.

정면에서 봤을 때는 플라스틱 몸체가 길게 내려오고, 위쪽에 금속 단자가 올라간 형태다.
측면에서는 두께가 얇고, 몸체 위쪽과 아래쪽에 부드러운 곡선이 들어간다.

이런 제품 모델링에서는 처음부터 디테일을 만들기보다, 큰 덩어리를 재질별로 나누는 것이 좋다.
재질이 달라지는 부분을 기준으로 오브젝트를 나누면, 이후 재질 적용이나 디테일 수정도 훨씬 편해진다.

밑 플라스틱 재질 부분 모델링

플라스틱 몸체는 Cylinder에서 시작했다.
처음 Cylinder를 만들 때 Segments는 36으로 설정했다.

단자 몸체는 완전히 각진 형태가 아니라 둥근 외곽을 가지고 있기 때문에, 세그먼트 수가 너무 적으면 옆면이 각져 보일 수 있다.
그래서 처음부터 어느 정도 부드러운 외곽이 나오도록 세그먼트 수를 확보했다.

이후 우측면 레퍼런스 이미지를 기준으로 K~K 나이프 컷을 사용해 형태를 잘라줬다.

이때 Visible Only를 해제해 앞쪽 면뿐 아니라 뒤쪽 면까지 함께 잘리도록 했다.

측면 기준으로 형태를 자를 때 Visible Only가 켜져 있으면 보이는 면만 잘릴 수 있기 때문에, 입체 전체에 동일한 절단선을 넣고 싶을 때는 설정을 확인해야 한다.

절반만 남기고 Symmetry 준비하기

기본 형태를 자른 뒤에는 Rectangle Selection을 사용해 절반과 불필요한 선분을 제거했다.
이번 모델은 좌우 대칭 구조이기 때문에 처음부터 전체를 다 만들 필요가 없기 때문이다.

절반만 정리한 뒤 Symmetry를 적용하면 반대쪽이 자동으로 만들어진다.
이 방식은 좌우 균형을 맞추기 쉽고, 수정해야 할 선분 수도 줄어든다.

다만 대칭축이 조금이라도 어긋나면 가운데가 벌어지거나 겹칠 수 있기 때문에, 중심축과 기준선을 정확히 맞추는 것이 중요하다.

그리고 Subdivision을 적용해도 굴곡이 유지되도록 곡선이 끝나는 지점에 K~K로 선분을 2개 그어줬다.

마지막으로 불필요한 아랫면을 제거해 줬다.

몸통 부분 완성하기

불필요한 면을 제거한 뒤에는 몸통 아래쪽에 열린 공간이 남아있다.
이 부분을 그대로 두면 면이 이어지지 않아 이후 형태 정리가 어려워지기 때문에, 양쪽에 남아 있는 선분을 연결해 몸통 구조를 닫아줬다.

우선 가운데 두 선분은 남겨둔 상태에서 양쪽 선분을 선택하고, Stitch and Sew를 사용해 서로 이어줬다.

Stitch and Sew는 떨어져 있는 점이나 선분을 서로 붙이듯 연결할 때 사용하는 도구다.
Bridge가 마주 보는 열린 가장자리 사이에 새로운 면을 만들어 연결하는 방식이라면, Stitch and Sew는 선택한 점이나 선분을 다른 점, 선분 쪽으로 당겨 봉합하듯 연결하는 느낌에 가깝다.

이번 작업에서는 양쪽 선분을 자연스럽게 이어 몸통의 비어 있는 부분을 정리하고 싶어서 Stitch and Sew를 사용했다.
이때 Shift 키를 누르면서 방향이 틀어지지 않게 맞춰주면 점과 점이 더 일정한 흐름으로 연결된다.

연결한 뒤 위쪽을 보면, 아까 선택하지 않은 두 선분이 있는 쪽에 삼각형 형태로 비어 있는 부분이 생긴 걸 확인할 수 있다.

이 부분은 그대로 두면 토폴로지가 애매해질 수 있기 때문에, K~L로 중간에 선분을 추가하고 Polygon Pen으로 점 위치를 조정해 정리했다.

하단의 둥근 부분은 눈대중으로만 맞추지 않고 Disc를 가이드 도형으로 배치했다.

Disc를 하단 곡선과 비슷한 크기로 맞춘 뒤, Edge Snap을 켜고 아래쪽 선분을 복사하면서 Disc의 Edge에 맞춰줬다.

선분을 늘려준 뒤 45도씩 회전시키며 Disc의 외곽에 Snap 시키면, 둥근 형태를 더 안정적으로 잡을 수 있다.

이후 새로 만든 점과 기존 오브젝트의 점을 선택하고 Weld로 연결했다.

Weld를 사용할 때는 아래와 같이 3개의 점 중 하나를 선택해 연결할 수 있는데, 어떤 점을 기준으로 붙일지 선택해야 한다.
잘못된 점에 붙이면 곡선 흐름이 틀어질 수 있기 때문에, 연결 방향을 확인하면서 진행하는 것이 안정적이다.

점과 선을 연결한 뒤 남은 빈 공간은 Close Polygon Hole로 닫아줬다.

닫힌 면 가운데에 K~K로 선분을 추가해 사각형 구조가 유지되도록 다듬었다.

Subdivision을 적용할 가능성이 있는 모델에서는 삼각형이나 N-gon이 표면을 울게 만들 수 있기 때문이다.

물론 모든 삼각형이 무조건 문제를 만드는 것은 아니지만, 둥근 외곽이나 곡면 근처에서는 최대한 깔끔하게 정리하는 것이 좋다.

플라스틱 몸체의 둥근 외곽 부분은 Subdivision을 적용했을 때 형태가 무너지지 않도록 작은 베벨을 추가했다.

둥근 하단부는 Subdivision을 적용하면 형태가 퍼질 수 있기 때문에, 필요한 부분에 적당히 베벨을 넣어 형태를 잡아줬다.

확대해서 보면 베벨 때문에 삼각형 토폴로지가 생긴 부분이 있다.

이 부분은 Polygon Pen으로 점을 당겨 흐름을 정리했다.

베벨은 편리하지만, 사용 후에 생긴 토폴로지를 확인하지 않으면 나중에 표면이 어색해질 수 있다.

윗부분 형태 정리

몸체의 윗부분도 레퍼런스 이미지에 맞춰 비슷한 방식으로 형태를 맞춰줬다.
필요한 부분은 선분을 추가하고, 스케일을 조정하면서 전체 비율을 맞췄다.

윗부분의 크기를 줄일 때 축이 오브젝트 중앙에 있으면, 전체가 중심을 기준으로 줄어들면서 원하는 형태와 다르게 변형될 수 있다.

이럴 때는 축 위치를 대칭 기준선 쪽으로 옮긴 뒤 스케일을 조정하면 된다.
Move 상태에서 Z축 기준 위치를 조정해, 추후 Symmetry가 적용될 중심선을 기준으로 크기가 줄어들도록 맞춰줬다.

이렇게 축 기준을 먼저 정리해 두면, 한쪽만 모델링한 상태에서도 대칭 적용 후의 형태를 더 안정적으로 예측할 수 있다.

마무리로 가장자리에 베벨을 추가해 줬다.

이후 Symmetry를 활성화해 전체 형태를 확인했다.
이때는 Symmetry 옵션에서 Weld를 켠 상태로 확인하는 것이 좋다.

Weld를 켜면 대칭축 근처의 점들이 서로 붙으면서 가운데가 벌어지는 문제를 줄일 수 있다.
특히 이번 모델처럼 절반만 제작한 뒤 좌우를 붙이는 구조에서는 중앙선이 정확히 맞아야 하기 때문에, Weld를 확인해 주는 것이 좋다.

밑 플라스틱 재질 부분 완성본

중간 금속 재질 부분 모델링

중간 금속 재질 부분은 위에서 제작했던 윗부분을 Split 한 반원 형태에서 시작했다.
Split을 사용할 때 원본 오브젝트의 면을 유지한 채 선택한 부분만 따로 분리하기 위해, Keep Polygons in Source Object 옵션을 체크한 상태로 진행했다.

레퍼런스 이미지에 맞춰 길이를 늘여줬다.

이때 곡선을 자르면서 삼각형 형태가 생기지 않도록, 흐름에 맞춰 선분을 먼저 추가했다.

이후 레퍼런스에 맞게 곡선 형태를 다듬고 불필요한 면은 제거해 줬다.

가운데 선분 두 개를 제외한 부분을 선택한 뒤, 이번에는 Stitch and Sew가 아닌 Bridge로 연결해 줬다.

이후 밑부분 모델링에서 했던 방법과 똑같이 K~L로 중간에 선분을 추가하고, Polygon Pen으로 비어 있는 부분의 점을 연결했다.

위쪽 두 선분도 Bridge로 연결한 뒤, 가운데 부분에 다시 K~L로 선분을 추가했다.

금속 파트는 플라스틱 몸체보다 얇고 각진 느낌이 강하기 때문에, Subdivision을 적용했을 때에도 각진 느낌을 살리기 위해 Slide를 사용하여 가장자리 선분 안팎으로 선분을 추가했다.

각을 살리고 싶은 직선 부분에도 마찬가지로 Slide를 사용하여 안팎 지지선을 추가해 형태가 무너지지 않게 했다.

선분 정리

위에서 각진 부분을 위해 추가한 선분을 이어지게 하기 위해 모서리 부분의 선분을 정리해 줬다.
필요 없는 선분은 제거하고, 연결이 필요한 선분들은 연결해 줬다.

좌측: 선분 정리 전 / 우측: 선분 정리 후

금속 파트의 밑부분에도 각진 느낌을 살리기 위해 K~L로 선분을 추가하고, 원형 부분의 선분을 다듬었다.

곡선과 직선이 만나는 부분은 선이 몰리기 쉬워서, 불필요한 선분을 정리하지 않으면 면 흐름이 복잡해진다.

금속 중간 재질 부분 완성본

중간 완성본

8핀 단자 부분 모델링

8핀 단자 부분은 먼저 Plane을 가이드 도형으로 만들었다.
Width Segments는 2, Height Segments는 4로 설정한 뒤, 레퍼런스 이미지에 맞춰 크기와 위치를 조정했다.

그리고 Plane 내부의 선분을 8핀 단자의 크기에 맞춰 조정하고, 세로 선분을 추가해 줬다.

반복 단자 구조 만들기: Cloner

다음으로 Disc를 생성해 단자의 위쪽 둥근 부분에 맞췄다.
Disc의 Segments는 8로 설정했고, 같은 Disc를 복사해 아래쪽 둥근 부분에도 배치했다.

두 Disc를 Connect Objects로 하나의 오브젝트로 연결한 뒤, 서로 마주 보는 둥근 면을 제거했다.
그리고 마주 보는 모서리를 Bridge로 연결해 단자 외곽의 기본 형태를 만들었다.

이후 Disc의 외곽 선분을 선택한 뒤 Ctrl을 누르면서 외곽선을 추가해 줬고, 외곽선의 위쪽 선분을 선택해 수평선으로 정리했다.

반복되는 단자 구조는 Cloner의 Linear 기능을 사용해 균일한 간격으로 배치할 수 있다.

다음으로 Tools - Guide - Measure & Construction에서 자 도구를 사용해 길이를 측정했다.
길이를 측정한 뒤, 표시된 측정값을 없애고 싶다면 Delete Measure를 눌러주면 된다.

길이를 재고 싶은 부분에 두 점을 이동시키면 됨

그리고 측정값을 바탕으로 X축 간격을 조절했다.

이렇게 간격을 맞춘 뒤에는 반복 배치된 단자 구조를 실제 모델링 가능한 형태로 정리해 줬다.

먼저 양끝 선분을 선택하고, 옆에 있는 Cloner로 복제된 단자와 거의 맞닿도록 길이를 늘여줬다.

이후 Cloner로 복제된 단자들을 Connect Objects로 하나의 오브젝트처럼 정리했다.

Cloner 상태에서는 반복 배치가 편하지만, 세부 점이나 선분을 직접 정리하려면 편집 가능한 오브젝트로 바꿔주는 과정이 필요하다.

반복 구조가 서로 정확히 닿아 있어야 이후 하나의 오브젝트로 합쳤을 때 점과 선분이 자연스럽게 이어진다.

이때 단순히 하나로 합쳤다고 해서 모든 점이 실제로 붙은 것은 아니다.

그래서 Optimize를 사용해 가까운 점들을 합쳐줬다.

Optimize 설정창에서는 Tolerance 값을 0.1cm로 설정했다.

이 값은 0.1cm 범위 안에 있는 점들을 하나로 합쳐주는 기준으로 볼 수 있다.
값이 너무 작으면 점이 붙지 않을 수 있고, 너무 크면 원하지 않는 점까지 합쳐질 수 있으므로 현재 모델 크기에 맞게 조절해야 한다.

Optimize를 적용한 뒤에는 U~L Loop Selection으로 테두리가 자연스럽게 선택되는지 확인했다.
루프 선택이 끊기지 않고 이어진다면, 점과 선분이 제대로 연결된 상태라고 볼 수 있다.

작업하다 보면 겉으로는 붙어 보이지만 실제로는 점이 분리되어 있는 경우가 있다.
이럴 때 Optimize와 Loop Selection 확인을 함께 해주면 나중에 면이 벌어지는 문제를 줄일 수 있다.

다음으로 Polygon Pen을 사용해 선분을 정리했다.
반복 구조를 하나로 합치는 과정에서 선분이 복잡하게 겹치거나 불필요한 대각선이 남을 수 있기 때문이다.

Cloner로 복제된 단자들을 하나로 합치고 나면, 연결부 주변에 불필요한 윗선분이나 삼각형 토폴로지를 만드는 선분이 남을 수 있다.
이 부분은 K~K로 필요한 선분을 먼저 추가한 뒤, 불필요한 선분은 Melt로 정리했다.

일반 Delete로 선분을 지우면 면 자체가 깨질 수 있기 때문에, 면 구조를 유지하면서 선분만 정리하고 싶을 때는 Melt를 사용하는 편이 안정적이다.

이후 다시 Polygon Pen으로 점 위치를 다듬어 전체 선 흐름을 정리했다.

단자 외곽과 두께 만들기

그다음 Loop Cut으로 가운데에 선분을 추가했다.

추가한 중앙선은 수평을 맞춘 뒤, 뒤에 배치해 둔 가이드 도형의 중앙선과 위치를 맞춰줬다.

이 중앙선은 이후 단자 구조를 위아래로 나누는 기준이 된다.
기준선이 어긋나면 위쪽과 아래쪽 형태가 서로 맞지 않기 때문에, 가이드 이미지와 비교하면서 위치를 맞추는 것이 중요했다.

그리고 중앙선을 기준으로 밑면을 잘라냈다.

테두리 면을 선택한 뒤, 안쪽 단자와 외곽 프레임 사이에 여백이 생기도록 형태를 넓혀줬다.

마무리로 돌출해서 실제 단자처럼 보이도록 해줬다.

이 과정을 통해 평면에 가까웠던 단자 구조에 두께가 생기고, 실제 연결 단자와 비슷한 입체감이 생긴다.

양쪽 모서리의 끝변은 레퍼런스 이미지에 맞춰 베벨을 줬다.

이때 베벨의 Subdivision 값은 3으로 설정해 모서리가 너무 각지지 않고 부드럽게 이어지도록 했다.

다만 베벨을 적용하면 모서리 주변에 대각선 토폴로지가 생기는 경우가 있다.

이런 선을 그대로 두면 Subdivision을 적용했을 때 표면이 어색하게 울 수 있기 때문에, 대각선을 제거하고 점의 위치를 살짝 조정했다.

그 후 나이프 컷을 사용해 사각형 토폴로지 형태가 되도록 다시 분할해 줬다.

이 정리는 양쪽 끝 네 군데 모두 동일하게 진행했다.

그리고 원형 모양 주변의 점들도 원형 모양에 맞춰 아래와 같이 이동시켜, 원형 모양 주변 점들도 원형이 되도록 해줬다.

대칭 및 안쪽 홈 마무리

외관이 어느 정도 정리돼서 Symmetry를 사용해 반대쪽을 만들었다.
이때 Symmetry는 Alt를 누른 상태에서 바로 부모로 추가했다.

그냥 Symmetry를 만든 뒤 오브젝트를 자녀로 넣으면, 축 위치에 따라 의도한 중심이 아닌 다른 기준으로 대칭이 적용될 수 있다.
Alt를 누른 상태로 추가하면 선택한 오브젝트를 기준으로 바로 부모 구조가 만들어져, 원하는 위치를 기준으로 대칭을 잡기 쉽다.

Symmetry를 사용할 때는 Weld 옵션도 반드시 확인했다.
Weld가 꺼져 있으면 대칭축 부분이 붙어 보이더라도 실제로는 점이 떨어져 있을 수 있다.
특히 단자처럼 얇고 반복 구조가 많은 모델에서는 중앙선이 벌어지면 이후 면 정리가 복잡해진다.

대칭 형태가 맞춰진 뒤에는 C를 눌러 하나의 편집 가능한 오브젝트로 만들어줬다.

그다음 아래와 같이 대칭으로 인해 선분이 겹치는 부분을 깔끔하게 정리하기 위해 아랫면을 지우고, 위아래 선분을 Bridge로 연결했다.

이때 제거한 부분에 면이나 점이 겹쳐 있지 않은지도 함께 확인했다.
겹친 면이 남아 있으면 뷰포트에서는 잘 보이지 않아도, 렌더링이나 Subdivision 적용 단계에서 이상한 음영이 생길 수 있다.

Bridge로 연결한 뒤에는 중간에 K~L로 선분을 추가해 면 흐름을 정리했다.

다음으로 테두리를 선택하고, 레퍼런스 이미지에 맞춰 바깥쪽으로 확장했다.

단자의 바깥 프레임이 너무 좁으면 안쪽 핀 구조와 구분이 약해지기 때문에, 외곽 테두리의 두께를 어느 정도 확보해 주는 과정이다.

이후 아래보다 살짝 위에 있는 양옆 두 면을 선택한 다음, U~L Loop Selection에서 Stop at Selections 옵션을 사용해 필요한 아랫면만 선택했다.

Stop at Selections는 루프 선택이 미리 선택해 둔 지점에서 멈추도록 제한하는 옵션이다.
루프 선택을 그냥 사용하면 원하지 않는 부분까지 이어서 선택될 수 있는데, Stop at Selections를 사용하면 필요한 구간만 선택하기가 더 쉬워진다.

선택한 아랫면은 아래 방향으로 늘려줬다.

이 과정을 통해 단자 내부의 프레임이 레퍼런스 이미지처럼 아래쪽으로 더 길게 내려오는 형태가 된다.

그다음 각진 형태가 필요한 부분에는 K~L로 선분을 추가했다.

Subdivision을 적용하면 전체적으로 형태가 둥글어지기 때문에, 각을 유지하고 싶은 부분에는 지지선이 필요하다.

이후 안쪽 면을 선택하고 살짝 집어넣어 8핀 연결 단자처럼 홈이 들어간 느낌을 만들었다.

집어넣은 부분 근처에도 K~L로 선분을 추가했다.

홈 주변에 지지선이 없으면 Subdivision을 적용했을 때 안쪽으로 들어간 형태가 흐려지기 때문이다.

마지막으로 원형에 가까운 둥근 부분에도 K~L로 선분을 추가했다.

이 부분은 단순히 선을 많이 넣어서 부드럽게 만드는 작업이라기보다, Subdivision이 적용될 때 둥근 경계가 지나치게 퍼지지 않도록 형태를 잡아주는 과정에 가깝다.

Subdivision은 면을 부드럽게 평균화하면서 형태를 정리하기 때문에, 곡선 주변에 지지선이 부족하면 원래 의도한 둥근 형태가 뭉개질 수 있다.
그래서 원형 구조 주변에는 적절한 간격으로 선분을 추가해, 둥근 느낌은 유지하면서도 경계가 무너지지 않도록 조절했다.

처음에는 단순히 작은 반복 구조처럼 보였지만, 실제로는 Cloner 정리, Optimize, Symmetry, Bridge, 지지선 추가까지 여러 단계가 필요했다.

8핀 단자 부분 완성본

최종 완성본

 

이번 모델링에서 가장 중요했던 부분은 단순히 레퍼런스와 비슷한 모양을 만드는 것이 아니라, Subdivision을 적용해도 형태가 무너지지 않도록 선의 흐름을 정리하는 것이었다.
특히 작은 단자 구조처럼 디테일이 많은 모델은 점과 선분이 조금만 어긋나도 전체 표면이 어색해질 수 있어서, 중간중간 Optimize와 Loop Selection으로 연결 상태를 확인하는 과정이 중요했다.

제품 모델링에서는 큰 실루엣을 잡는 것만큼이나, 반복 구조를 하나의 깔끔한 토폴로지로 정리하는 과정이 중요하다는 점을 다시 확인할 수 있었다.