오픈소스 파라메트릭 3D CAD, Dune3D가 조용히 완성도를 높이고 있다

3D CAD의 오픈소스 공백

기계 설계나 제품 디자인을 하는 엔지니어에게 3D CAD 소프트웨어는 매일 사용하는 필수 도구입니다. 하지만 이 영역은 오랫동안 SolidWorks, Fusion 360, CATIA 같은 상용 소프트웨어가 독점해 왔습니다. 2D CAD 분야에서는 LibreCAD 같은 대안이 있고, EDA(전자 회로 설계) 분야에서는 KiCad가 상용 툴에 필적하는 수준으로 성장했지만, 파라메트릭 3D CAD만큼은 오픈소스 진영에서 마땅한 대안을 내놓지 못하고 있었습니다. FreeCAD가 가장 대표적인 오픈소스 3D CAD이지만, 토폴로지 네이밍 문제(Toponaming problem)를 비롯한 구조적 한계로 인해 실무에서 본격적으로 쓰기엔 불안정하다는 평가를 받아왔죠.

이런 배경에서 Dune3D라는 프로젝트가 주목할 만한 대안으로 떠오르고 있습니다.

Dune3D는 어떤 프로젝트인가

Dune3D는 리눅스 기반의 오픈소스 파라메트릭 3D CAD 애플리케이션입니다. 핵심 개발자는 Lukas K.(GitHub: dune3d)로, KiCad의 경쟁 프로젝트였던 Horizon EDA를 만든 것으로 알려진 개발자입니다. EDA 도구를 만들며 쌓은 제약 조건 기반 설계(constraint-based design) 경험을 3D CAD 영역으로 확장한 셈입니다.

파라메트릭 모델링이란, 치수나 관계(구속 조건)를 정의하면 형상이 그에 따라 자동으로 업데이트되는 설계 방식을 말합니다. 예를 들어 "이 구멍의 지름은 항상 본체 폭의 10%"라고 정의해두면, 본체 크기를 바꿀 때 구멍도 자동으로 조정됩니다. 이것이 단순히 마우스로 형상을 그리는 직접 모델링과의 가장 큰 차이점이며, 제조업이나 제품 설계에서 반드시 필요한 기능입니다.

Dune3D는 내부적으로 OpenCascade(OCCT) 기하 커널을 사용합니다. OpenCascade는 오픈소스 B-Rep(Boundary Representation) 기하 엔진으로, FreeCAD도 같은 커널을 씁니다. 하지만 Dune3D는 FreeCAD와 달리 처음부터 새로운 아키텍처 위에 설계되었기 때문에, FreeCAD가 오랫동안 안고 있던 구조적 문제를 피할 수 있는 위치에 있습니다.

기술적 특징과 접근 방식

Dune3D의 설계 철학에서 눈에 띄는 점은 2D 스케치와 3D 피처를 통합하는 방식입니다. 전통적인 파라메트릭 CAD에서는 2D 스케치 평면에서 프로파일을 그린 뒤, 이를 돌출(Extrude)하거나 회전(Revolve)해서 3D 형상을 만듭니다. Dune3D도 이 워크플로우를 따르지만, 제약 조건 솔버를 직접 구현하여 스케치 단계에서의 자유도 관리를 보다 명확하게 처리하고 있습니다.

UI는 GTK4 기반으로 구축되어 있어 리눅스 데스크톱 환경에 자연스럽게 통합됩니다. C++로 작성되었으며, 빌드 시스템은 Meson을 사용합니다. 프로젝트 파일은 JSON 기반 포맷을 채택하고 있어 Git을 통한 버전 관리가 가능하다는 점도 실용적인 장점입니다. 상용 CAD의 바이너리 파일 포맷은 diff가 불가능해서 팀 협업 시 충돌 해결이 어려운데, 텍스트 기반 포맷은 이 문제를 근본적으로 해결합니다.

STEP 파일 임포트/익스포트를 지원하므로 다른 CAD 소프트웨어와의 데이터 교환도 가능합니다. STEP은 ISO 표준 3D 모델 교환 포맷으로, 제조업에서 사실상 표준으로 사용됩니다.

FreeCAD와의 비교, 그리고 업계 맥락

FreeCAD는 20년 넘게 개발되어 온 오픈소스 3D CAD의 대표주자입니다. 최근 1.0 릴리스를 통해 토폴로지 네이밍 문제를 상당 부분 해결했고, 커뮤니티도 활발합니다. 플러그인 생태계도 풍부하죠. 그렇다면 Dune3D가 존재할 이유가 있을까요?

핵심적인 차이는 아키텍처의 깔끔함에 있습니다. FreeCAD는 오랜 역사 때문에 레거시 코드와 설계 결정이 누적되어 있고, Python 바인딩 레이어와 C++ 코어 사이의 복잡한 상호작용이 때때로 예측하기 어려운 동작을 만들어냅니다. Dune3D는 이런 역사적 부담 없이 현대적인 C++ 기반으로 출발했기 때문에, 코드베이스가 상대적으로 읽기 쉽고 기여하기 좋은 구조를 갖추고 있습니다.

물론 Dune3D는 아직 초기 단계입니다. FreeCAD의 FEM(유한요소해석), Assembly, TechDraw 같은 고급 워크벤치에 해당하는 기능은 아직 없습니다. 하지만 Horizon EDA에서 보여준 것처럼, 한 명의 역량 있는 개발자가 명확한 비전을 가지고 만든 도구가 빠르게 성숙해지는 사례는 오픈소스에서 드물지 않습니다.

한편 상용 진영에서는 Onshape(PTC 인수)가 클라우드 기반 CAD로 시장을 재편하고 있고, Autodesk의 Fusion도 구독 모델로 전환하면서 비용 부담이 커지고 있습니다. 이런 상황은 오픈소스 CAD에 대한 수요를 지속적으로 만들어내고 있습니다.

한국 개발자에게 주는 시사점

하드웨어 스타트업이나 메이커 커뮤니티에서 활동하는 개발자라면 Dune3D를 한번 살펴볼 가치가 있습니다. 특히 3D 프린팅용 간단한 부품 설계, 오픈소스 하드웨어 프로젝트의 기구 설계, 교육 목적의 CAD 학습 등에서 유용할 수 있습니다. 프로젝트 파일이 JSON 기반이라 CI/CD 파이프라인에 통합하거나, 파라메트릭 설계를 프로그래밍적으로 제어하는 워크플로우를 구축하기에도 좋은 기반이 됩니다.

C++과 기하 알고리즘에 관심이 있는 개발자에게는 기여 대상으로도 매력적입니다. OpenCascade 커널을 활용한 실용적인 데스크톱 앱의 구조를 학습할 수 있고, 제약 조건 솔버 같은 흥미로운 알고리즘 문제도 다루고 있습니다.

정리

오픈소스 파라메트릭 3D CAD는 오랫동안 FreeCAD 하나에 의존해왔지만, Dune3D가 현대적인 아키텍처로 새로운 선택지를 제시하고 있습니다. 아직 갈 길이 멀지만, Horizon EDA의 성공 경험을 가진 개발자가 이끄는 만큼 향후 성장이 기대되는 프로젝트입니다.

여러분은 3D 설계 작업에서 어떤 도구를 쓰고 계신가요? 오픈소스 CAD가 상용 도구를 대체할 수 있는 시점이 올 것이라 생각하시나요?