STL 파일과 STEP 파일의 차이점 : 3D 파일 포맷의 깊이 있는 이해

STL is a mesh file, while STEP is a solid (Source: Lauren Fuentes via All3DP)

 

3D 모델링을 하다 보면 다양한 파일 포맷을 접하게 되는데, 그중에서도 STL과 STEP 파일은 가장 널리 사용되는 포맷입니다. 하지만 이 둘은 사용하는 용도와 특징에서 큰 차이를 보입니다. 이번 포스트에서는 STL과 STEP 파일이 어떻게 다른지, 각 파일이 어떤 상황에 적합한지 깊이 있게 알아보겠습니다.

 

우선 쉽게 이해하도록 표로 요약해드리겠습니다.

용도	3D 프린팅, 단순 형상 공유	정밀 CAD 설계, 제품 데이터 교환
형상 표현 방식	삼각형 폴리곤 메쉬	수학적 곡선과 곡면 표현 (NURBS 포함)
정밀도	낮음 (근사값 표현)	매우 높음 (수학적으로 곡면과 곡선 표현)
포함 데이터	표면 정보만 포함	치수, 재질, 구조, 조립 정보 등 전체 설계 데이터
파일 크기	상대적으로 작음	크기가 큼
수정 가능성	제한적 (비파라메트릭)	파라메트릭 데이터로 수정이 용이
확장자	.stl	.step, .stp

 

STL 파일이란?

STL 파일은 **"Stereolithography"**의 약자로, 주로 3D 프린팅에서 많이 사용되는 포맷입니다. 1987년 3D Systems에서 최초로 개발된 이후로, STL은 빠르게 표준 파일 포맷으로 자리 잡았습니다. STL 파일은 3D 형상을 삼각형으로 이루어진 폴리곤 메쉬로 표현하는 방식으로 작동합니다. 여기서 중요한 점은 STL 파일이 형상의 표면 정보만을 저장한다는 것입니다. 즉, 물체의 내부 구조나 곡률, 텍스처 등의 정보는 담지 않으며, 형상의 외부 껍데기만을 단순하게 다각형(삼각형)으로 표현합니다.

STL 파일의 특징

• 폴리곤 기반: 물체의 표면을 수많은 작은 삼각형으로 표현합니다. 삼각형의 수가 많을수록 더 정교한 표면 표현이 가능하지만, 파일 크기도 커집니다.
• 정확성: STL 파일은 물체의 실제 곡면을 직선적인 삼각형으로 근사해 표현하기 때문에, 곡면의 부드러움이 떨어질 수 있습니다. 다각형의 수를 늘리면 해결할 수 있지만, 그에 따른 파일 용량이 크게 증가합니다.
• 비정밀 데이터: STL 파일은 물체의 형상에 대한 단순한 표면 정보만 제공하기 때문에, 치수 정보나 CAD 모델링에서 중요한 매개변수와 같은 정보는 포함되지 않습니다.
• 확장자: .stl

STL 파일의 장단점

장점:

• 3D 프린팅 표준 파일: STL은 거의 모든 3D 프린터가 지원하는 파일 포맷입니다. 표면 정보만 있으면 되기 때문에 프린팅을 위한 데이터를 간단하게 저장할 수 있죠.
• 파일 크기: 비교적 단순한 구조에서는 적은 용량으로도 모델을 표현할 수 있습니다.
• 호환성: 여러 CAD 프로그램과 프린터에서 기본적으로 지원하므로 파일 공유 및 사용이 쉽습니다.

단점:

• 정밀도 한계: 곡면을 표현할 때 삼각형을 이용해 근사화하므로, 곡선이 많은 복잡한 형상은 데이터 손실이 있을 수 있습니다.
• 비파라메트릭 모델: 모델의 치수나 구조적 정보를 포함하지 않기 때문에 디자인 변경이나 수정을 위한 자료로 사용하기엔 한계가 있습니다.
• 표면만 존재: 내부 구조나 물성, 텍스처 등의 정보가 전혀 담기지 않습니다.

STEP 파일이란?

STEP 파일은 **"Standard for the Exchange of Product model data"**의 약자로, ISO 10303 표준을 따르는 3D 데이터 교환 포맷입니다. STEP 파일은 CAD 설계와 관련된 정밀한 형상 정보뿐만 아니라 제품의 전체적인 속성 데이터까지 저장할 수 있는 매우 포괄적인 포맷입니다. 즉, 3D 형상뿐 아니라 각 부품의 치수, 재질, 질량, 제조 공정 정보까지 모두 포함할 수 있습니다.

STEP 파일의 특징

• 파라메트릭 기반: STEP 파일은 단순한 폴리곤 메쉬가 아니라, 수학적 표현을 통해 정확한 곡선과 곡면을 표현합니다. 이를 통해 NURBS 곡면과 같은 복잡한 곡률 정보도 정확히 표현할 수 있습니다.
• 정밀한 데이터: 물체의 형상뿐만 아니라 치수, 재료 정보, 구성요소 간의 관계 등 제품 설계와 관련된 모든 데이터를 저장할 수 있습니다. 이를 통해 재사용성과 호환성이 뛰어납니다.
• CAD 시스템 간의 상호 호환성: STEP 파일은 다양한 CAD 소프트웨어 간의 데이터를 교환하기 위한 표준 포맷으로, 설계 데이터를 손실 없이 주고받을 수 있습니다.
• 확장자: .step, .stp

STEP 파일의 장단점

장점:

• 정밀도: 곡선과 곡면을 수학적으로 표현해 매우 높은 정밀도를 제공합니다. 특히, 기하학적 형상을 그대로 보존할 수 있어 엔지니어링 작업에서 중요한 파일 형식입니다.
• 파라메트릭 데이터: 치수, 재질, 조립 구조 등의 설계 데이터를 모두 포함할 수 있어, 설계 변경이나 업데이트에 용이합니다.
• 호환성: STEP 파일은 거의 모든 주요 CAD 프로그램이 지원하는 포맷으로, 소프트웨어 간의 데이터 교환이 자유롭습니다.
• 전체적인 제품 정보 저장: 물체의 형상뿐만 아니라 그 물체의 속성(재료, 색상, 제조 공정 등)을 모두 저장할 수 있어, 전체 제품 정보를 손쉽게 공유할 수 있습니다.

단점:

• 파일 크기: STEP 파일은 다양한 데이터를 포함하기 때문에 STL 파일에 비해 파일 크기가 훨씬 큽니다.
• 복잡성: 단순한 3D 프린팅처럼 표면 정보만 필요한 경우에는 STEP 파일이 지나치게 복잡할 수 있습니다.

STL과 STEP의 주요 차이점

쉬운 이해를 위해 도표를 다시 복습해봅시다.

 

조금 더 자세하게 정리했습니다.

 

특징	STL 파일	STEP 파일
확장자	.stl	.step, .stp
용도	3D 프린팅, 단순 형상 공유	정밀 CAD 설계, 제품 데이터 교환
형상 표현 방식	삼각형 폴리곤 메쉬	수학적 곡선과 곡면 표현 (NURBS 포함)
정밀도	낮음 (근사값 표현, 매끄러운 곡면은 다각형 근사)	매우 높음 (수학적으로 곡면과 곡선 표현)
포함 데이터	표면 정보만 포함	치수, 재질, 구조, 조립 정보 등 전체 설계 데이터 포함
파일 크기	상대적으로 작음	크기가 큼
수정 가능성	제한적 (비파라메트릭, 수정 시 복잡)	파라메트릭 데이터로 수정이 용이
주요 사용 사례	3D 프린팅을 위한 형상 정보 제공	정밀한 CAD 설계, 제품 조립 데이터 교환
장점	파일이 단순하고 가볍다	정밀한 데이터 교환 가능, CAD 간 호환성 높음
단점	형상의 단순화로 인한 정밀도 손실 발생 가능	파일 크기가 크고 복잡한 정보가 많음
지원 소프트웨어	3D 프린팅 소프트웨어, 기본적인 CAD 프로그램	주요 CAD 소프트웨어에서 모두 지원
재질 및 물성 정보	포함하지 않음	재질, 무게, 물성 등 물리적 속성 포함
파일 처리 속도	간단한 구조에서는 빠름	복잡한 데이터로 인해 처리 속도가 느릴 수 있음

 

어떤 파일을 선택해야 할까?

STL 파일이 적합한 경우

• 3D 프린팅: STL 파일은 3D 프린터와 호환성이 매우 높고, 표면 정보만으로도 충분한 경우 적합합니다.
• 간단한 형상 공유: 단순한 형상을 다른 사람에게 빠르게 전달할 때 STL 파일을 사용하면 파일 크기도 작고 다루기 쉽습니다.

STEP 파일이 적합한 경우

• 정밀한 CAD 설계: 제품의 전체적인 설계 데이터가 필요한 경우, STEP 파일이 필수적입니다. 곡선과 곡면의 정밀도가 중요하고, 제품 조립 정보까지 포함해야 하는 작업에 유리합니다.
• 다양한 CAD 시스템 간 데이터 호환: 여러 소프트웨어를 사용하는 협업 환경에서 데이터 손실 없이 설계 정보를 교환할 때 STEP 파일이 적합합니다.

결론

STL과 STEP 파일은 서로 다른 목적과 용도에 맞춰 사용되는 포맷입니다. STL은 3D 프린팅이나 간단한 표면 정보 공유에 적합한 반면, STEP은 정밀한 CAD 설계와 복잡한 제품 데이터 관리에 필요한 포맷입니다. 각 포맷의 특징을 잘 이해하고, 프로젝트의 요구 사항에 맞는 포맷을 선택하는 것이 중요합니다.