드론 촬영 데이터로 3D 모델 제작하기

들어가며

드론 기술의 발전으로 누구나 쉽게 공중에서 고품질 사진과 영상을 촬영할 수 있게 되었습니다. 하지만 많은 분들이 드론으로 수집한 데이터를 단순한 2D 이미지로만 활용하고 계십니다.

이 글에서는 드론 촬영 데이터를 활용하여 정밀한 3D 모델을 제작하는 전체 프로세스를 단계별로 안내하겠습니다. 15년 이상의 실무 경험을 바탕으로 검증된 노하우를 공유합니다.

3D 모델링이란?

포토그라메트리 기술

포토그라메트리 (Photogrammetry) 는 여러 장의 사진을 분석하여 3차원 공간 정보를 추출하는 기술입니다. 드론으로 촬영한 수백~수천 장의 이미지를 특수 소프트웨어로 처리하면 실물과 똑같은 3D 모델을 만들 수 있습니다.

3D 모델의 활용 분야

건설/토목: 지형 측량, 토공량 산출, 진행률 관리
문화재: 유물 디지털 아카이빙, 복원 작업 지원
부동산: 건물 외관 모델링, 가상 투어
영화/게임: 실사 기반 3D 에셋 제작
재난/안전: 사고 현장 기록, 구조물 안전 진단

필요한 장비 및 소프트웨어

소프트웨어

포토그라메트리 소프트웨어

Agisoft Metashape (추천) - 가장 널리 사용되는 전문가용 소프트웨어
Pix4Dmapper - 직관적인 UI, 클라우드 연동
DJI Terra - DJI 드론에 최적화
RealityCapture - 처리 속도가 빠름

후처리 소프트웨어

Blender (무료, 3D 편집)
MeshLab (무료, 메쉬 최적화)
CloudCompare (무료, 포인트 클라우드 처리)

3D 모델링 작업 프로세스

1단계: 비행 계획 수립

성공적인 3D 모델링의 90%는 촬영 계획에서 결정됩니다.

비행 계획 체크리스트

대상 지역 사전 답사 (장애물, 접근성 확인)
비행 승인 신청 (필요시)
날씨 확인 (맑은 날, 바람 10m/s 이하)
GCP(지상기준점) 설치 계획
촬영 경로 및 고도 설정
중복도 설정 (전방 80%, 측면 70% 권장)

비행 미션 파라미터

파라미터	건물	지형	문화재
비행 고도	30~50m	80~120m	10~30m
전방 중복도	80%	75%	85%
측면 중복도	70%	65%	75%
카메라 각도	-45°, -90°	-90°	-30°, -60°, -90°
비행 속도	3~5m/s	5~8m/s	2~4m/s

2단계: 드론 촬영

정사 촬영 (Nadir Shooting)

카메라를 수직 아래로 향하게 하여 촬영합니다. 지형이나 넓은 면적을 모델링할 때 기본이 되는 촬영 방법입니다.

📸 촬영 팁:
- 자동 촬영 모드 사용 (정확한 간격 유지)
- ISO 100~200 고정 (노이즈 최소화)
- 셔터 속도 1/1000 이상 (블러 방지)
- AEB(자동 노출 브라케팅) 끄기 (일관된 노출)

경사 촬영 (Oblique Shooting)

건물의 측면이나 입체적인 구조물을 촬영할 때는 카메라를 45도 또는 30도 각도로 기울여 촬영합니다.

다중 각도 촬영 패턴

정사 촬영 (90도)
경사 촬영 1 (60도)
경사 촬영 2 (45도)
선회 촬영 (건물 주변 360도)

3단계: GCP(지상기준점) 측정

정밀한 3D 모델을 위해서는 GCP가 필수입니다.

GCP 설치 방법

대상 지역 내 5~10개 지점 선정
체크보드 패턴 타겟 설치 (50cm x 50cm)
RTK GPS로 각 지점의 좌표 측정 (정확도 ±2cm 이내)
타겟 중심점 좌표 기록

GCP가 없다면?

RTK 드론을 사용하면 GCP 없이도 높은 정확도를 얻을 수 있습니다:

DJI Matrice 300 RTK: 수평 ±5cm, 수직 ±10cm
DJI Mavic 3 Enterprise RTK: 수평 ±10cm, 수직 ±15cm

4단계: 데이터 처리 (Agisoft Metashape 기준)

4-1. 사진 정렬 (Align Photos)

첫 단계는 모든 사진의 촬영 위치와 방향을 파악하는 것입니다.

설정값:
- Accuracy: High
- Generic preselection: Enabled
- Reference preselection: Disabled
- Key point limit: 60,000
- Tie point limit: 10,000

예상 소요 시간

500장: 30분~1시간
1,000장: 1~2시간
3,000장: 3~5시간

4-2. 포인트 클라우드 생성 (Build Dense Cloud)

정렬된 사진들로부터 고밀도 포인트 클라우드를 생성합니다.

설정값:
- Quality: High (Ultra High는 시간이 10배 이상 소요)
- Depth filtering: Moderate (건물/구조물)
                  Mild (지형/자연물)

결과물 예상 크기

500장 촬영 → 약 5천만~1억 포인트
1,000장 촬영 → 약 1억~2억 포인트

4-3. 메쉬 생성 (Build Mesh)

포인트 클라우드를 3D 폴리곤 메쉬로 변환합니다.

설정값:
- Surface type: Height field (지형)
               Arbitrary (건물/복잡한 구조물)
- Source data: Dense cloud
- Face count: High (20M faces)
- Interpolation: Enabled (구멍 메우기)

4-4. 텍스처 생성 (Build Texture)

3D 메쉬에 실제 사진의 색상 정보를 입힙니다.

설정값:
- Mapping mode: Generic
- Blending mode: Mosaic (가장 선명한 이미지 사용)
- Texture size: 8192 x 8192 (또는 16384 x 16384)
- Enable hole filling: Yes

5단계: 품질 검증 및 후처리

정확도 검증

GCP를 사용한 경우:

일부 GCP를 체크포인트로 지정
모델 좌표와 실측 좌표 비교
RMS 오차 확인 (일반적으로 픽셀 크기의 2배 이내)

허용 오차 기준:
- 토목/측량: ±5cm 이내
- 건축: ±10cm 이내
- 일반 모델링: ±30cm 이내

메쉬 최적화

불필요한 폴리곤을 제거하고 용량을 최적화합니다.

Metashape에서

Tools > Mesh > Decimate Mesh
Target face count: 1,000,000 ~ 5,000,000
Quality loss 확인 후 적용

Blender에서 추가 편집

노이즈 제거 (Remove Doubles)
구멍 메우기 (Fill Holes)
표면 부드럽게 (Smooth)
LOD(Level of Detail) 생성

6단계: 결과물 출력

다양한 포맷으로 내보내기

3D 모델 포맷

.obj - 범용적, Blender/Maya/3ds Max 호환
.fbx - 게임 엔진 (Unity/Unreal) 호환
.ply - 포인트 클라우드 + 색상 정보
.las/.laz - 표준 포인트 클라우드 포맷
.gltf/.glb - 웹 3D 뷰어용

2D 결과물

정사영상 (Orthomosaic) - GeoTIFF 포맷
DSM (Digital Surface Model) - 표고 정보
등고선 (Contour) - DXF/Shapefile
단면도 (Cross Section)

웹 공유

Sketchfab 업로드

메쉬 + 텍스처를 .obj 또는 .fbx로 내보내기
Sketchfab 계정 생성
업로드 후 뷰어 설정 조정
공개 또는 비공개 링크 생성

자체 웹 뷰어 구축

Three.js 활용
Potree (포인트 클라우드 전용)
Cesium (지리공간 데이터)

작업 시 유의사항

촬영 단계

❌ 피해야 할 것

흐린 날씨나 그림자가 많은 시간대 촬영
중복도가 부족한 촬영 (60% 미만)
바람이 강한 날 촬영 (기체 흔들림)
반사가 심한 표면 (유리, 물)

✅ 좋은 촬영 조건

맑고 햇빛이 고른 날 (오전 10시~오후 3시)
충분한 중복도 확보 (75% 이상)
일정한 속도와 고도 유지
다양한 각도에서 촬영

처리 단계

⚠️ 흔한 실수

낮은 품질로 처리해서 디테일 손실
GCP 마킹 위치가 부정확
메쉬 생성 시 구멍 방치
텍스처 해상도가 낮음

💡 성공 팁

충분한 하드웨어 자원 확보 (RAM 32GB 이상, GPU 필수)
처리 단계별로 중간 저장
여러 품질 옵션 테스트
오류 발생 시 해당 사진만 제외하고 재처리

실전 프로젝트 사례

사례 1: 건축물 3D 모델링

프로젝트: 5층 규모 상업용 건물

드론: DJI Mavic 3 Enterprise
촬영 매수: 650장 (정사 400장 + 경사 250장)
처리 시간: 약 4시간
최종 정확도: ±8cm
용도: 리모델링 설계 기초 자료

사례 2: 문화재 디지털 아카이빙

프로젝트: 조선시대 석탑

드론: DJI Mavic 2 Pro
촬영 매수: 1,200장 (다중 고도 + 360도 선회)
GCP: 8개 지점 RTK 측량
최종 정확도: ±2cm
용도: 디지털 박물관, VR 전시

사례 3: 토목 현장 측량

프로젝트: 골프장 조성 부지 (약 50만㎡)

드론: DJI Matrice 300 RTK + P1 카메라
촬영 매수: 2,400장
GCP: 12개 지점
토공량 산출: ±1% 오차
정사영상 해상도: 2cm/pixel

하드웨어 사양 권장

최소 사양

CPU: Intel i7 9세대 이상
RAM: 32GB
GPU: NVIDIA RTX 3060 (12GB VRAM)
저장공간: SSD 1TB

권장 사양

CPU: Intel i9 또는 AMD Ryzen 9
RAM: 64GB 이상
GPU: NVIDIA RTX 4080 (16GB VRAM)
저장공간: NVMe SSD 2TB + HDD 4TB

전문가 사양

CPU: AMD Threadripper 또는 Xeon
RAM: 128GB 이상
GPU: NVIDIA RTX 4090 (24GB VRAM) x 2
저장공간: NVMe RAID + 네트워크 스토리지

비용 산정

소프트웨어 라이선스

Agisoft Metashape: $179 (Standard) / $3,499 (Professional)
Pix4Dmapper: $350/월 (연간 구독)
DJI Terra: $99~$399/월
RealityCapture: $99/월 또는 PPI 방식

프로젝트 비용 (참고)

건물 1동: 50만원~150만원
토지 측량 - 1만㎡: 100만원~300만원
문화재 아카이빙: 200만원~500만원
대형 프로젝트 - 10만㎡ 이상: 견적 별도

마치며

드론 3D 모델링은 이제 특수한 전문가만의 영역이 아닙니다. 적절한 장비와 소프트웨어, 그리고 올바른 프로세스만 있다면 누구나 전문가 수준의 3D 모델을 제작할 수 있습니다.

아이엠드론에서는 3D 모델링 교육 프로그램과 프로젝트 대행 서비스를 제공하고 있습니다. 문의사항이나 프로젝트 상담이 필요하시면 언제든지 연락 주시기 바랍니다.

다음 글 예고

관련 강의

드론 3D 모델링 실무 과정 (3일)
Metashape 전문가 과정 (2일)
1:1 맞춤형 컨설팅