NX WCS 좌표계·솔리드 모델링 기초｜Datum·Sketch·Boolean·Hole 용어
Siemens NX로 처음 3D 모델링을 시작하면 WCS, Datum, Sketch, Design Feature, Multi Body, Unite, Subtract 같은 용어부터 접하게 됩니다. 명령어 자체는 몇 번 클릭해 보면 익힐 수 있지만, 각 기능이 모델 구조에서 어떤 역할을 하는지 이해하지 못하면 형상 방향이 뒤집히거나 수정하기 어려운 모델이 만들어지기 쉽습니다.
NX는 스케치와 피처 이력을 이용한 파라메트릭 모델링, 면을 직접 이동하는 동기식 모델링, 곡면·솔리드·Facet을 함께 다루는 Convergent Modeling까지 지원합니다.
따라서 실제 설계에서는 한 가지 방식만 고집하기보다 수정 목적과 제조 조건에 맞춰 여러 방식을 함께 사용합니다.
핵심 개념
CSG와 B-Rep은 솔리드와 서피스를 구분하는 서로 반대되는 개념이 아닙니다. CSG는 Block·Cylinder 같은 기본 형상을 Boolean으로 조합하는 생성 방식이고, B-Rep은 완성된 형상을 Face·Edge·Vertex의 경계 관계로 표현하는 저장 방식입니다. NX의 Parasolid 솔리드는 프리미티브와 Boolean으로 만들었더라도 최종적으로는 정밀한 B-Rep 형상으로 관리됩니다.
| 용어 | 쉽게 이해하면 | NX에서의 대표 예시 |
|---|---|---|
| B-Rep | 면·엣지·정점과 연결관계로 형상을 표현 | Parasolid 기반 Solid Body와 Sheet Body |
| CSG | 기본 덩어리를 합치고 빼며 형상을 구성 | Block + Cylinder + Unite·Subtract |
| Feature Modeling | 스케치와 피처 이력을 순서대로 쌓음 | Sketch → Extrude → Hole → Edge Blend |
| Synchronous Modeling | 피처 이력과 관계없이 면을 직접 수정 | Move Face, Resize Hole, Delete Face |
| Surface Modeling | 두께가 없는 Sheet Body로 외형을 제어 | Through Curves, Swept, Through Curve Mesh |
| Convergent Modeling | Facet·Mesh와 정밀 형상을 함께 처리 | 스캔·위상최적화 형상과 솔리드 결합 |
NX 솔리드 모델링과 B-Rep·CSG 차이
솔리드 모델은 내부와 외부가 구분되고 체적을 갖는 닫힌 형상입니다.
질량, 부피, 무게중심, 관성모멘트와 같은 물리량을 계산할 수 있으며 가공·사출·판금·해석 등 후속 공정에 활용하기 좋습니다.
B-Rep은 서피스 모델링만을 뜻하지 않는다
B-Rep은 Boundary Representation의 줄임말로 물체의 경계를 이루는 Face, Edge, Vertex와 이들의 연결관계를 이용해 형상을 표현합니다. Sheet Body도 B-Rep으로 표현할 수 있고 완전히 닫힌 Solid Body 역시 B-Rep으로 표현할 수 있으므로 “B-Rep은 서피스, CSG는 솔리드”라고 구분하면 정확하지 않습니다.
CSG는 모델 생성 방식
CSG는 Constructive Solid Geometry의 줄임말입니다.
Block, Cylinder, Cone, Sphere 같은 Primitive를 만든 뒤 Unite·Subtract·Intersect를 적용해 최종 형상을 구성합니다.
단순 브래킷, 치공구, 초기 패키지 검토에서는 빠르지만 복잡한 제품 형상은 Sketch·Extrude·Revolve·Swept·Surface와 함께 사용하는 편이 수정과 설계 의도 관리에 유리합니다.
NX에서는 여러 모델링 방식을 함께 사용
NX의 모든 정밀 Solid·Surface 모델링 도구는 Parasolid 형상 커널을 기반으로 합니다. 스케치 기반 파라메트릭 모델과 외부 CAD에서 가져온 B-Rep 모델을 같은 환경에서 수정할 수 있으며, 최근에는 동기식 모델링으로 피처 이력이 없는 형상의 Face도 바로 이동하거나 크기를 변경할 수 있습니다.
WCS·절대 좌표계·Datum CSYS 차이
NX에서 좌표계는 모두 X·Y·Z 방향을 갖지만 사용 목적과 저장 방식이 다릅니다. 특히 화면에서 이동 가능한 WCS를 절대 좌표계나 Datum CSYS와 혼동하면 피처 방향과 위치 입력에서 실수가 생깁니다.
| 좌표계 | 역할 | 특징 |
|---|---|---|
| Absolute CSYS | Part의 변하지 않는 전역 기준 | 원점과 방향이 고정되며 모든 좌표의 최종 기준 |
| WCS | 작업 중 좌표 입력과 방향 설정을 돕는 작업 좌표계 | 필요한 위치와 방향으로 이동·회전 가능 |
| Datum CSYS | 모델 이력에 저장되는 연관 기준 좌표계 | 원점·3축·3평면을 피처로 생성하고 후속 명령에서 재사용 |
| Sketch CSYS | 스케치 평면 안의 2D X·Y 방향과 원점 | 스케치 방향과 치수 기준에 영향 |
| Component CSYS | 어셈블리 부품의 배치·Mating 기준 | 부품 위치와 인터페이스 표준화에 활용 |
WCS는 모델의 절대 원점을 바꾸지 않는다
WCS를 이동해도 Part의 Absolute Origin이 이동하는 것은 아닙니다. WCS는 Block의 원점, Cylinder의 축 방향, Point 좌표 입력처럼 현재 작업의 기준을 임시로 바꾸는 도구입니다.
X·Y·Z 방향과 양수·음수
2D 평면은 보통 두 축으로 위치를 표현하고 3D 공간에서는 세 번째 축이 추가됩니다. 다만 화면의 위쪽이 항상 +Z라는 뜻은 아닙니다. 모델을 회전하면 화면 방향은 바뀌지만 좌표축 방향은 WCS와 Absolute CSYS 기준으로 유지됩니다.
참고 : NX 레이어와 좌표계 카테고리 설정
Datum Plane·Axis·Point·Coordinate System
Datum은 모델 형상을 직접 구성하는 재료가 아니라 다른 피처의 위치와 방향을 안정적으로 정의하는 기준입니다. 형상이 크게 수정돼도 기준 피처가 유지되도록 설계하면 후속 Sketch, Mirror, Pattern, Trim, Project Curve가 함께 업데이트되기 쉽습니다.
| Datum 종류 | 역할 | 대표 사용처 |
|---|---|---|
| Datum Plane | 연관 기준 평면 | Sketch Plane, Mirror Plane, Trim, 단면 기준 |
| Datum Axis | 회전·방향 기준축 | Revolve, Circular Pattern, Cylinder 방향 |
| Datum Point | 정확한 위치 기준 | Hole 위치, Curve Point, 측정 기준 |
| Datum CSYS | 원점·세 축·세 평면 통합 기준 | Feature 배치, 어셈블리 Interface, CAM 기준 |
Datum CSYS가 파일 용량을 크게 만든다는 설명은 부정확
Datum CSYS 하나가 Datum Plane 세 개와 Axis 세 개, Point 하나의 역할을 포함하더라도 그것만으로 모델 용량이 크게 증가한다고 보기는 어렵습니다. 오히려 기준을 체계적으로 묶어 관리하면 피처 참조가 명확해지고 모델 수정성이 좋아질 수 있습니다.
문제가 되는 것은 동일한 목적의 Datum을 불필요하게 반복 생성하거나 삭제된 형상에 의존하는 불안정한 참조가 많은 경우입니다. Part Navigator에서 기준 피처의 의미를 이름으로 구분하고 필요 없는 Datum만 정리합니다.
NX Sketch와 Direct Sketch 이해하기
NX Sketch는 3D Feature를 만들기 위한 2D Profile을 작성하고 수정하는 도구입니다. 원하는 Plane이나 평면 Face를 선택해 Line, Arc, Circle, Slot을 만들고 치수와 기하 관계로 형상을 정의합니다.
- Sketch Plane과 Sketch Origin을 정합니다.
- Line·Arc·Circle·Spline·Point와 같은 2D Geometry를 만듭니다.
- Horizontal, Vertical, Tangent, Concentric, Equal 등 관계를 지정합니다.
- 치수를 입력해 크기와 위치를 제어합니다.
- Extrude, Revolve, Swept, Hole 위치 등 후속 Feature에서 재사용합니다.
완전 구속 Sketch가 중요한 이유
Sketch가 완전 구속되지 않으면 의도하지 않은 방향으로 움직일 수 있고 상위 Feature를 수정할 때 형상이 뒤집힐 수 있습니다. 단순히 모든 선을 고정하는 Fix보다 설계 의도가 드러나는 치수와 관계로 구속하는 것이 좋습니다.
Direct Sketch는 구버전 UI 개념으로 이해
예전 NX 버전에서는 Sketch 작업환경으로 들어가는 일반 Sketch와 Modeling 화면에서 빠르게 작성하는 Direct Sketch를 구분해 설명했습니다. 현재 NX Sketch는 Inferred Plane, New Plane과 동적 편집 기능이 강화돼 별도 용어보다 어떤 Plane과 Origin에 연관 Sketch를 생성했는지를 확인하는 것이 중요합니다.
Design Feature와 Primitive 기본 형상
Design Feature는 스케치를 먼저 만들지 않고 Block, Cylinder, Cone, Sphere 같은 기본 형상을 치수와 위치 값으로 직접 생성하는 기능입니다. 초기 패키지 검토, 가공 소재, 금형 블록과 단순 치공구를 빠르게 만드는 데 유용합니다.
Block 블록
메뉴 위치는 NX 버전과 Role에 따라 달라질 수 있으므로 Command Finder에서 Block을 검색하는 방법이 가장 확실합니다. Block을 만들 때는 원점, 크기와 Boolean 옵션을 확인합니다.
- Create: 새로운 Body로 생성
- Unite: 기존 Target Body와 합침
- Subtract: 기존 Target Body에서 Block 영역을 제거
- Intersect: 서로 겹치는 체적만 남김
Cylinder·Cone·Sphere
Cylinder는 중심점과 축 방향, 직경 또는 반지름, 높이를 정의합니다. Cone은 시작·끝 직경과 높이 또는 반각을 이용해 원뿔과 절두체를 만들고 Sphere는 중심점과 반지름으로 구를 생성합니다.
Primitive는 빠르지만 제품 단면과 다른 Feature가 밀접하게 연결돼야 한다면 Sketch 기반 Extrude·Revolve가 수정 의도를 더 명확하게 표현할 수 있습니다.
Multi Body와 Boolean Combine
Multi Body는 하나의 Part 안에 여러 Body를 두고 서로 다른 형상 작업을 진행하는 모델링 방식입니다. 금형 Core·Cavity, 성형 전후 형상, Tool Body, 설계 대안과 Boolean 재료를 같은 Part에서 관리할 때 활용할 수 있습니다.
Multi Body와 Assembly 차이
| 구분 | Multi Body Part | Assembly |
|---|---|---|
| 파일 구조 | 한 Part 안에 여러 Body | 여러 Component Part를 조립 |
| BOM 관리 | 일반적으로 하나의 Part 품목 | 각 Component를 개별 품목으로 관리 |
| 대표 사용처 | Boolean Tool, 금형, 중간 형상 | 실제 조립품, 구매품, 부품간 운동 |
| 위치 제어 | Part 내부 Feature와 Body 관계 | Assembly Constraint와 Component Position |
Unite·Subtract·Intersect
| Boolean | 결과 | 주의사항 |
|---|---|---|
| Unite | Target과 Tool을 하나의 Solid Body로 결합 | 두 Body가 닿거나 겹쳐야 일반적인 결합 가능 |
| Subtract | Target에서 Tool 체적을 제거 | Target과 Tool 선택 순서를 반드시 확인 |
| Intersect | 두 Body가 공통으로 겹치는 체적만 유지 | 겹침이 없으면 유효한 결과가 없음 |
NX 버전과 환경에 따라 명령 이름은 Combine 또는 개별 Boolean 명령으로 보일 수 있습니다. 정확한 철자는 Combine이며 원문처럼 Combin으로 쓰지 않습니다.
면과 커브를 결합하는 Join·Sew와 Solid Boolean은 서로 다른 기능입니다. 관련 차이는 UG NX Combine·Unite와 면·커브 Join 결합에서 확인할 수 있습니다.
Hole·Slot·Groove 기능과 가공 형상
Hole은 단순히 Tap을 만드는 기능만이 아닙니다. 일반 드릴 홀, 나사 홀, Screw Clearance, Counterbore, Countersink와 같은 표준 구멍을 전용 파라미터로 생성합니다. 최근 NX에서는 Hole 명령 안의 Sketch Point를 이용해 위치를 지정하고 Pattern Feature로 여러 구멍을 복제할 수 있습니다.
| 홀 형태 | 특징 | 대표 용도 |
|---|---|---|
| Simple·General Hole | 지정 직경과 깊이의 기본 구멍 | 핀·통기·일반 가공홀 |
| Threaded Hole | 나사 규격과 피치·깊이 정의 | Tap 가공과 체결부 |
| Counterbore | 상부에 원통형 단차 | 육각렌치 볼트 머리 매립 |
| Countersink | 상부에 원뿔형 자리 | 접시머리 나사 매립 |
| Screw Clearance | 볼트가 나사 체결 없이 통과 | 조립용 관통홀 |
| Tapered Hole | 경사진 내벽 또는 테이퍼 나사 조건 | 테이퍼 핀·배관 나사 등 규격 조건 |
Slot 슬롯
Slot은 길쭉한 홈과 관통 형상을 만드는 기능입니다. 구버전 Design Feature에는 Rectangular, Ball-End, U, T, Dovetail Slot이 포함될 수 있고, 최신 Sketch에는 두 끝점과 폭을 지정하는 전용 Slot Profile 기능이 제공됩니다.
- Rectangular Slot: 사각 단면 홈
- Ball-End Slot: 양 끝이 반원 또는 구면 형태인 홈
- U Slot: 바닥 또는 끝단에 Radius가 포함된 U형 홈
- T Slot: 안쪽 폭이 넓은 T형 언더컷 홈
- Dovetail Slot: 측면에 경사가 있는 제비꼬리 홈
Groove 그루브
Groove는 회전체의 원통·원뿔 Face를 따라 원주 방향 홈을 만드는 데 주로 사용합니다. Snap Ring, O-Ring, Seal, 공구 여유 공간처럼 축 대칭 홈을 만들 때 편리합니다.
- Rectangular Groove: 사각 단면 원주 홈
- Ball-End Groove: 원호형 바닥을 가진 홈
- U Groove: 모서리 Radius를 포함한 U형 단면 홈
새로운 프로젝트에서는 Sketch 단면을 Revolve Subtract하는 방식이 표준과 치수 제어에 더 적합할 수 있습니다. 전용 Groove Feature와 Sketch 기반 방식을 비교해 설계 변경이 쉬운 쪽을 선택합니다.
Swept·Offset·Scale 기능 구분
Swept 스웹
원문의 “단일 Section이 Guide를 따라가는 기능”이라는 설명은 일부 사용 예시에만 해당합니다. NX Swept는 하나 이상의 Section String과 최대 3개의 Guide String을 이용해 형상을 만들 수 있으며 Orientation, Scaling, Alignment 조건으로 단면의 회전과 크기 변화를 제어합니다.
| Swept 입력 | 역할 |
|---|---|
| Section | 경로를 따라 이동하며 최종 단면 형상을 정의 |
| Guide | 형상의 경로·폭·외곽 흐름을 제어 |
| Orientation | 단면이 경로를 따라 회전하는 방향 제어 |
| Scaling | 단면 크기의 일정·선형·법칙 기반 변화 제어 |
| Boolean | 새 Body 생성 또는 기존 Body와 Unite·Subtract·Intersect |
Offset과 Thicken
Offset은 선택한 Curve·Face·Surface를 지정 거리만큼 법선 방향으로 이동한 형상을 만드는 개념입니다. Sheet Body에 실제 두께를 부여해 Solid로 만들 때는 단순 Offset과 구분되는 Thicken을 사용합니다.
Scale Body
Scale은 기준점 또는 좌표계를 중심으로 Body 크기를 일정 배율 또는 방향별 배율로 변경합니다. 금형설계에서는 수지·주조·고무 재질의 수축률을 보정하는 데 사용할 수 있지만 재질 수축이 방향과 두께에 따라 달라지는 경우 단일 Scale 값만으로 충분한지 검토해야 합니다.
Offset과 Scale의 실제 설정은 UG NX Offset과 Scale 배율 설정방법에서 확인할 수 있습니다.
NX 입문자가 따라가기 좋은 모델링 순서
- Part의 Absolute CSYS와 모델링 기준 방향을 먼저 확인합니다.
- 필요한 Datum Plane·Axis·CSYS를 최소한으로 생성합니다.
- Sketch Plane과 Origin을 정하고 완전 구속된 Profile을 만듭니다.
- Extrude·Revolve 또는 Primitive로 기본 Solid Body를 생성합니다.
- Hole·Pocket·Slot·Groove·Boolean으로 세부 형상을 만듭니다.
- Edge Blend·Chamfer·Draft처럼 후속 변경에 민감한 피처는 가능한 한 뒤쪽에 배치합니다.
- Part Navigator 이름과 Feature Group으로 모델 구조를 정리합니다.
- Measure, Examine Geometry와 Section Analysis로 형상 오류를 확인합니다.
- 도면·PMI·CAM 등 후속 공정에서 사용할 기준과 속성을 검토합니다.
최근 NX에서는 Sketch와 파라메트릭 피처만으로 작업하지 않고 Synchronous Modeling의 Move Face, Resize Hole, Replace Face, Delete Face를 함께 활용할 수 있습니다. 외부 CAD 모델처럼 Feature History가 없는 형상도 필요한 Face를 직접 수정할 수 있어 재작업 시간을 줄이는 데 도움이 됩니다.
자주 묻는 질문
B-Rep은 서피스이고 CSG는 솔리드인가요?
아닙니다. B-Rep은 형상을 Face·Edge·Vertex 경계로 표현하는 방식이고 CSG는 Primitive와 Boolean으로 솔리드를 생성하는 방식입니다. CSG 방식으로 만든 NX Solid도 최종 형상은 B-Rep 구조로 표현됩니다.
WCS를 이동하면 모델의 원점도 바뀌나요?
바뀌지 않습니다. WCS는 현재 작업에 사용하는 좌표 기준이며 Part의 Absolute Coordinate System은 고정돼 있습니다.
Datum Plane과 평면 Face는 어떤 차이가 있나요?
평면 Face는 실제 Body 형상의 일부이고 Datum Plane은 형상을 만들기 위한 기준 피처입니다. Body 형상이 바뀌거나 삭제될 가능성이 있다면 안정적인 Datum Plane을 Sketch와 Mirror 기준으로 사용하는 것이 유리할 수 있습니다.
Datum CSYS를 많이 만들면 파일이 크게 느려지나요?
Datum CSYS 자체의 데이터 부담은 일반적으로 크지 않습니다. 다만 의미 없이 중복된 기준과 복잡한 연관 참조가 많아지면 모델 관리가 어려워질 수 있으므로 필요한 기준만 만들고 이름을 명확하게 지정합니다.
Sketch는 반드시 완전 구속해야 하나요?
초기 개념 검토에서는 미구속 상태를 사용할 수 있지만 양산 설계와 변경이 반복되는 모델은 의도하지 않은 이동과 뒤집힘을 막기 위해 완전 구속하는 것이 좋습니다.
Multi Body와 Assembly 중 무엇을 사용해야 하나요?
한 개 품목 안의 Boolean Tool이나 중간 형상을 관리한다면 Multi Body가 편합니다. 실제로 분리된 부품이고 BOM·구매·조립 위치를 관리해야 한다면 Assembly Component로 구성합니다.
Unite가 되지 않는 이유는 무엇인가요?
Solid Body가 서로 떨어져 있거나 Sheet Body와 Solid Body를 잘못 선택했거나 유효하지 않은 형상·공차 문제가 있을 수 있습니다. Section View와 Examine Geometry로 실제 접촉과 Body Type을 확인합니다.
일반 Hole과 Extrude Subtract 중 무엇이 좋은가요?
표준 나사와 Counterbore·Countersink처럼 제조 정보가 중요한 구멍은 Hole Feature가 적합합니다. 특수 단면이나 비표준 홈은 Sketch와 Extrude·Revolve Subtract가 더 유연할 수 있습니다.
Swept는 Guide가 반드시 필요한가요?
형상 조건에 따라 하나의 Section과 하나의 Guide로 만들 수 있지만 여러 Section과 Guide를 추가해 단면 변화와 외곽 흐름을 더 세밀하게 제어할 수도 있습니다.
Scale과 Offset은 같은 기능인가요?
다릅니다. Scale은 기준점을 중심으로 전체 크기를 배율로 변경하고 Offset은 Curve나 Face를 일정 거리만큼 이동한 평행 형상을 만듭니다. Sheet Body에 두께를 주는 작업은 Thicken을 사용합니다.
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