CATIA V5 · Sketcher · 스케치 기초
카티아에서 3D 솔리드를 만들려면 반드시 거쳐야 하는 첫 단계가 있습니다. 바로 스케치(Sketch)입니다. 돌출(Pad)이든 회전체(Shaft)이든, 모든 3D 형상의 출발점은 2D 스케치에서 그린 프로파일(Profile)이기 때문입니다.
“스케치의 핵심은 ‘그리기’가 아니라 ‘구속하기’입니다 — 모든 선이 초록색이 될 때까지.”
이번 글에서는 스케치 진입과 탈출 방법, 기본 그리기 명령어, 구속 조건(Constraint)의 종류, 그리고 과구속(Over-constrained) 문제의 원인과 해결법까지 정리해 보겠습니다.
1. 스케치란?
스케치는 3D 모델링의 2D 밑그림입니다. 평면 위에 선·원·사각형 같은 도형을 그리고, 치수와 구속 조건을 주어 형상을 확정한 뒤, 이것을 3D 명령(Pad, Pocket, Shaft 등)으로 입체화시키는 구조입니다.
- 카티아의 모든 3D 형상은 스케치 → 3D 피처의 순서로 만들어집니다.
- 스케치의 품질이 곧 3D 모델의 품질입니다. 스케치가 부정확하면 이후 수정이 매우 어려워집니다.
- 따라서 스케치 단계에서 완전 구속(Fully Constrained) 상태를 만드는 것이 핵심입니다.
2. 스케치 진입과 탈출
2-1. 스케치 진입 방법
- Sketch 아이콘을 클릭합니다. (상단 툴바 또는 Insert → Sketcher)
- 스케치를 그릴 평면을 선택합니다.
- 화면이 2D 뷰로 전환되면서 Sketcher 작업 환경에 진입합니다.
2-2. 스케치 평면 선택
스케치가 놓일 바닥면을 고르는 단계입니다. 선택할 수 있는 평면은 크게 세 가지입니다.
| 평면 종류 | 설명 | 주로 쓰는 경우 |
|---|---|---|
| 기본 평면 (XY, YZ, ZX) | 스펙 트리에 기본으로 있는 세 평면 | 모델링 시작 시 첫 스케치 |
| 기존 면 (Face) | 이미 만들어진 3D 형상의 평평한 면 | 기존 형상 위에 구멍이나 돌출 추가 시 |
| 참조 평면 (Plane) | 사용자가 직접 생성한 보조 평면 | 기존 면이 없거나 오프셋 위치에 스케치가 필요할 때 |
2-3. 스케치 탈출 방법
- Exit Workbench 아이콘(Sketcher 툴바 우측)을 클릭합니다.
- 또는 스펙 트리에서 스케치 위의 파트 이름을 더블 클릭하면 3D 환경으로 돌아옵니다.
스케치를 나갈 때 “Sketch is not fully constrained” 경고가 뜰 수 있습니다. 이 상태에서도 3D 피처를 만들 수는 있지만, 나중에 치수나 구속을 수정하면 형상이 예측할 수 없는 방향으로 변형될 수 있습니다. 가급적 완전 구속 상태로 만들고 나가는 습관을 들이세요.
3. 기본 스케치 명령어
Sketcher에 진입하면 상단과 좌측에 그리기 도구 아이콘이 나타납니다. 실무에서 가장 자주 쓰는 명령어들을 정리합니다.
| 명령어 | 위치 | 기능 |
|---|---|---|
| Profile | Profile 툴바 | 직선과 원호를 자유롭게 이어 그리는 명령. 가장 많이 쓰는 명령어입니다. 직선 구간에서 원호로 자연스럽게 전환되며, 연속된 형상을 한 번에 그릴 수 있습니다. |
| Line | Profile 툴바 | 두 점을 클릭하여 직선을 그립니다. Profile과 달리 원호 전환 없이 직선만 그립니다. |
| Circle | Profile 툴바 | 중심점과 반지름을 지정하여 원을 그립니다. 볼트 구멍이나 축 단면 등에 자주 사용합니다. |
| Rectangle | Profile 툴바 (Predefined Profile) | 두 꼭짓점을 클릭하여 사각형을 그립니다. 자동으로 수평·수직 구속이 적용됩니다. |
| Spline | Profile 툴바 | 여러 점을 찍어 부드러운 자유 곡선을 만듭니다. 유선형 외형 설계에 사용합니다. |
| Corner (Fillet) | Operation 툴바 | 두 선이 만나는 모서리에 둥근 모깎기를 적용합니다. |
| Chamfer | Operation 툴바 | 두 선이 만나는 모서리에 모따기를 적용합니다. |
| Trim (Quick Trim) | Operation 툴바 | 교차하는 선 중 불필요한 부분을 클릭하여 잘라냅니다. 오토캐드의 TR과 비슷한 기능입니다. |
실무에서는 Line, Circle을 따로 쓰기보다 Profile 하나로 대부분의 스케치를 그립니다. Profile은 직선 구간을 그리다가 세 번째 점을 약간 비틀면 자동으로 원호 모드로 전환됩니다. 하나의 닫힌 형상을 끊김 없이 한 번에 그릴 수 있어 작업 효율이 매우 높습니다.
4. 구속 조건(Constraint) — 스케치의 핵심
스케치를 단순히 “그리기만” 하면 도형의 위치와 크기가 확정되지 않은 상태입니다. 마우스로 드래그하면 형상이 자유롭게 움직이죠. 이 도형을 움직이지 못하게 고정하는 조건을 구속 조건(Constraint)이라고 합니다.
구속 조건은 크게 형상 구속(Geometrical)과 치수 구속(Dimensional) 두 가지로 나뉩니다.
4-1. 형상 구속 (Geometrical Constraint)
도형의 기하학적 관계를 정의하는 구속입니다. 숫자 없이 관계만 지정합니다.
| 구속 종류 | 기능 | 활용 예시 |
|---|---|---|
| Coincidence (일치) | 점과 점, 또는 점과 선을 일치시킵니다 | 선의 끝점을 원의 중심에 고정 |
| Horizontal (수평) | 선을 수평(H축 방향)으로 만듭니다 | 바닥면 라인을 수평으로 고정 |
| Vertical (수직) | 선을 수직(V축 방향)으로 만듭니다 | 옆면 라인을 수직으로 고정 |
| Perpendicular (직각) | 두 선을 서로 직각으로 만듭니다 | L자형 형상의 모서리 직각 보장 |
| Parallel (평행) | 두 선을 서로 평행하게 만듭니다 | 상·하면의 평행 관계 유지 |
| Tangent (접선) | 선과 원호가 부드럽게 만나도록 합니다 | 직선에서 원호로 부드러운 전환 |
| Concentric (동심) | 두 원/호의 중심을 일치시킵니다 | 내경과 외경이 같은 중심 |
| Symmetry (대칭) | 축 기준으로 두 요소를 대칭 배치합니다 | 좌우 대칭 형상 설계 |
| Fix (고정) | 선택한 점이나 선의 위치를 완전히 고정합니다 | 원점 기준으로 스케치 위치 확정 |
4-2. 치수 구속 (Dimensional Constraint)
도형의 크기와 위치를 숫자로 확정하는 구속입니다. Constraint 툴바의 Constraint 아이콘을 클릭한 뒤 요소를 선택하면 치수가 자동으로 부여됩니다.
- 선 길이: 선을 선택하면 길이 치수가 부여됩니다.
- 원 반지름/지름: 원이나 호를 선택하면 반지름 또는 지름 치수가 부여됩니다.
- 두 요소 사이 거리: 두 선 또는 점을 순서대로 선택하면 거리 치수가 부여됩니다.
- 각도: 두 선을 선택하면 사이각 치수가 부여됩니다.
- 원점으로부터의 위치: 점을 선택 후 H축 또는 V축 방향으로 원점과의 거리를 지정합니다.
스케치를 그릴 때는 먼저 형상 구속(수평, 수직, 일치, 접선 등)으로 도형의 관계를 정리한 뒤, 마지막에 치수 구속으로 크기를 확정하는 순서를 권장합니다. 이렇게 하면 필요한 치수의 수가 최소화되어 과구속에 빠질 위험도 줄어듭니다.
5. 색상으로 읽는 구속 상태 — 과구속 vs 완전구속 판별법
카티아 Sketcher의 가장 큰 장점 중 하나는, 스케치 요소의 색상만 보면 현재 구속 상태를 바로 알 수 있다는 것입니다.
| 색상 | 상태 | 의미 |
|---|---|---|
| ⬜ 흰색 | 불완전 구속 (Under-constrained) | 아직 치수나 구속이 부족한 상태. 마우스로 드래그하면 형상이 움직입니다. 크기, 위치, 방향 중 확정되지 않은 부분이 남아 있습니다. |
| 🟩 초록색 | 완전 구속 (Fully Constrained) | 모든 자유도가 확정된 이상적인 상태. 마우스로 드래그해도 형상이 움직이지 않습니다. 스케치의 목표 상태입니다. |
| 🟪 보라색(분홍색) | 과구속 (Over-constrained) | 필요 이상으로 구속이 많거나 서로 충돌하는 상태. 중복되거나 모순되는 조건을 찾아 반드시 삭제해야 합니다. |
5-1. 과구속이 발생하는 대표적인 경우
- 같은 의미의 구속을 중복으로 준 경우: 수평 구속을 건 선에 다시 0도 각도 치수를 주면 과구속입니다. 둘 다 “수평으로 만들라”는 같은 뜻이기 때문입니다.
- Rectangle로 그린 뒤 수평/수직 구속을 추가한 경우: Rectangle 명령은 자동으로 수평·수직 구속을 포함하고 있기 때문에, 또 수평/수직 구속을 주면 중복됩니다.
- 형상 관계로 이미 결정된 치수를 또 준 경우: 두 선에 평행 구속 + 동일 길이 구속 + 각각의 길이 치수까지 주면, 하나의 길이 치수가 중복이 됩니다.
5-2. 과구속 해결 방법
- 보라색(분홍색)으로 변한 요소를 확인합니다.
- 해당 요소에 적용된 구속 조건을 확인합니다. (요소를 선택하면 연결된 구속 아이콘이 표시됩니다)
- 중복되거나 불필요한 구속을 우클릭 → Delete로 제거합니다.
- 보라색이 초록색으로 바뀌면 해결 완료입니다.
과구속은 색상으로 바로 경고가 뜨기 때문에 발견하기 쉽습니다. 하지만 불완전 구속(흰색) 상태를 그냥 방치하는 것은 더 위험합니다. 당장은 문제없어 보여도, 나중에 3D 피처를 수정하거나 설계를 변경할 때 스케치가 엉뚱한 방향으로 변형되는 일이 발생합니다. “어 왜 갑자기 형상이 바뀌었지?”라는 경험의 원인이 대부분 불완전 구속입니다.
6. 스케치 작업 순서 정리
실무에서 권장하는 스케치 작업 흐름을 단계별로 요약합니다.
- 평면 선택 후 스케치 진입
- Profile 명령으로 대략적인 형상을 그립니다. (이 단계에서는 정확한 치수를 신경 쓰지 않아도 됩니다)
- 형상 구속(수평, 수직, 일치, 접선, 대칭 등)을 적용하여 도형의 관계를 정리합니다.
- 치수 구속을 부여하여 크기와 위치를 확정합니다.
- 모든 요소가 초록색(완전 구속)이 되었는지 확인합니다.
- Exit Workbench로 스케치를 빠져나갑니다.
스케치 관련 주요 기능 한눈에 보기
| 기능 | 위치 | 설명 |
|---|---|---|
| Sketch | Insert → Sketcher | 스케치 환경 진입 (평면 선택 필요) |
| Exit Workbench | Sketcher 툴바 우측 | 스케치 환경 탈출 (3D 환경으로 복귀) |
| Profile | Profile 툴바 | 직선+원호를 연속으로 그리기 (가장 많이 사용) |
| Constraint | Constraint 툴바 | 치수 구속 부여 (길이, 각도, 거리 등) |
| Coincidence | Constraint 툴바 | 점과 점/선을 일치시키는 형상 구속 |
| Fix | Constraint 툴바 | 요소의 위치를 완전히 고정 |
| Quick Trim | Operation 툴바 | 교차선의 불필요한 부분 잘라내기 |
| Corner (Fillet) | Operation 툴바 | 모서리에 둥근 모깎기 적용 |
마치며
카티아 스케치의 핵심은 “그리기”가 아니라 “구속하기”입니다. 모양은 Profile 하나로 금방 그리지만, 그 형상을 흔들리지 않게 고정하는 구속 작업이 스케치 시간의 대부분을 차지합니다. 핵심만 다시 정리하면 이렇습니다.
- 흰색이면 구속이 부족한 것, 초록색이면 완전 구속, 보라색이면 과구속 — 색상만 보면 상태를 알 수 있습니다
- 그리기 순서: Profile로 형상 → 형상 구속 → 치수 구속 → 전체 초록색 확인 → Exit
- 불완전 구속(흰색)을 방치하면 나중에 형상이 예측 불가능하게 변형될 수 있습니다 — 반드시 완전 구속 상태로 마무리하세요