전문가 : 안녕하세요. 기술감독 어경준입니다. 이번 시간에는 무대기계 장치들의 제어 방법에 대해서 알아보도록 하겠습니다. 작품에서 보면 실제로 저희가 기계 장치를 만들어도 장치들이 어떻게 작동되느냐에 따라서 정서적인 효과를 만들어내게 되는데요. 이런 효과들을 만들어내기 위해서 사실 우리가 무대기기 장치, 무대 기술 이런 것들을 사용하는 이유라고 할 수 있을 것 같습니다. 무대조명처럼 원하는 순간에 원하는 동작을 하도록 무대기계를 제어하는 방법에 대해서 이번 시간에 알아볼 텐데요. 제어에 들어가는 구성 요소들, 그리고 어떤 방법이 있는지 이런 부분에 대해서 알아보도록 하겠습니다. .
1.큐의 개념
전문가 : 일단 저희가 기계 장치를 제어를 하려면 제일 먼저 저희가 이해해야 하는 개념이 큐(Cue)라고 할 수 있습니다. 공연에서는 어찌 보면 하나하나의 큐에 의해서 공연이 만들어진다고 해도 과언이 아닌데요. 큐는 일종의 약속이라고 보시면 될 것 같아요.
그래서 사전적으로 정의하자면 행동이나 발언을 하도록 하는 신호. 그래서 배우들이 특정한 행동을 하거나 특정한 발언을 하는, 이야기를 하는, 혹은 대사를 하게 되는 이런 부분의 타이밍을 규정하는 신호라고 볼 수 있는데 마찬가지로 조명도, 음향도, 무대기계도 각각의 장치들 혹은 효과들이 작동하게 되는 신호를 저희가 큐라고 이야기하죠.
그래서 큐는 중요한 개념이 시작과 길이라고 할 수 있습니다. 특히 무대기기에 있어서는 언제 시작하고 얼마나 오래 큐가 진행이 되는지가 중요한데요. 그 중에서도 이 큐가 특히 무대기계가 움직이는 큐는 가속 시간, 그 다음에 주행 속도, 그 다음에 감속 세 가지 개념이 중요합니다. 이게 하나의 큐를 만들어내게 되죠. 얼마나 빨리 출발하느냐, 어느 정도의 속도로 주행을 하느냐 그리고 정지를 하는 데까지 걸리는 시간은 얼마냐. 그래서 큐를 일반적으로 모션 프로파일이라고 해서 움직임을 그래프로 나타낸 건데요. 여러 가지 개념을 한 그래프에 나타내고 있어서 좀 헷갈릴 수는 있을 것 같습니다. 그래서 일반적으로 모션 프로파일에 해당하는 게 파란색으로 그려져 있는 선이죠. 그래서 가로축은 시간을 표현하고 있고요. 왼쪽 세로축은 속도, 오른쪽 세로축은 가속도를 표현하고 있습니다. 그래서 파란색을 보시면 일반적으로 정지인 상태에서 아주 느리게 서서히 속도가 증가하면서 전진하는 게 보이죠? 그러다가 곡선을 그리면서 서서히 속도가 높아지고 완만하게 주행을 하게 되죠. 이거는 속도가 일정하게 증가를 하면서 가다가 정지를 하게 되는 경우에는 또 마찬가지로 완만하게 속도가 줄면서 정지를 하게 되는 그런 모습을 그래프로 표현할 걸 보시게 되는데요. 그 다음에 까맣게 표현된 부분, 까맣게 표현된 부분이 속도의 변화라고 보시면 돼요. 그래서 속도가 0인 상태에서 사선으로 증가하다가 일정한 속도로 쭉 주행을 하다가 그 다음에 감속을 할 때는 거리에 따라서 속도가 이렇게 하얀 직선을 그리면서 정지하게 되는, 속도가 줄어드는 것을 볼 수가 있고요. 점선은 타깃 포지션이라고 해서 이거는 0이었던 지점에서 포지션으로 보면 1000이겠네요. 1000에 해당하는 위치로 바뀌는 변화에, 그러니까 움직임의 영역이라고 보시면 되겠습니다. 0에서부터 1000까지 움직임의 영역을 표현하고 있고 빨간색은 가속 혹은 감속이 들어가는 개념이라고 보시면 되겠어요. 그래서 속도를 만들어 내기 위해서 초기에 투입하는 에너지의 영역이죠. 그래서 빨간 부분, 0에서부터 에너지를 투입해서 쭉 연료를 혹은 에너지를 공급을 하다가 멈추면 얘가 주행을 하게 되고요. 주행을 하다가 반대로 얘를 멈추게 하려면 반대의 힘으로 힘을 가해야 얘가 움직이는 장치가 멈추게 되겠죠.
2. 제어 시스템의 구성과 역할 전문가 : 이게 모터 제어를 하게 되는 주요 장치인데요. 저희가 인버터라고 부릅니다. 이거는 전기 에너지를 조절해서 모터의 속도를 제어한다고 보시면 되겠습니다. 인버터 안에서는 이런 움직임들, 이런 작동이 되는 기본 원리를 보고 있는데요. 전기 자체는 전기는 저희가 발전소에서 전기를 만들어서 하다 보니까 아날로그처럼 사인 파형, 곡선의 사인 파형으로 연속되어 있는 파형으로 Voltage가 올라갔다 내려갔다 혹은 마이너스로 갔다 플러스로 갔다 하면서 교류 에너지가 변하는 모습을 보여주고 있는데 이 에너지를 전환해서 디지털 형태의 단계별 형태로 신호 파형을 변화시켜서 주파수를 조절을 하면서 모터의 속도, 단순하게 생각하시면 모터에 들어가는 에너지를 조절한다, 그게 인버터다, 이렇게 보시면 될 것 같아요. 그래서 인버터 장치가 작동되는 간단한 원리를 표현하고 있는 그림입니다. 일단 제어 시스템은 저희가 무대기계 장치를 움직이려면 세 가지 정도의 큰 요소로 나눠지는데 첫 번째는 구동부, 실제로 움직이는 장치에 해당되겠죠? 그 다음에 전원부, 당연하겠지만 뭔가가 구동되려면 에너지가 들어가야 되고 그래서 에너지를 관리하는 부분. 그 다음에 조작 콘솔, 이건 사람이 직접 손이나 사람이 개입을 해서 실제로 작동하게 되는 콘솔 부분. 조작반이라고 보시면 되겠죠. 그래서 제어 화면, 제어 화면에서 일정한 저희가 명령을 내리면 얘가 전원부로 들어가는데 그 중에 PLC라는 장치가 있어요. PLC라는 장치는 Programmable Logic Controller라고 그래서 저희가 입력하게 되는 일정한 정도의 명령을 여기에서 미리 짜놓은 알고리즘에 따라서 작동하도록 하는 겁니다. 이게 PLC 장치를 거친다면 저희가 그걸 바꿀 수가 있게 되죠. 소프트웨어적으로 배선을 하는 장치라고 보시면 되겠습니다. 그래서 저희가 원하는 명령에 따라서 순서라든가 스위치와 작동하는 장치 사이의 연결고리를 저희가 맘대로 바꿀 수 있다, 그렇게 프로그램을 짤 수 있는 장치다, 이렇게 보시면 될 것 같아요.
이 PLC 장치를 통해서 뭘 컨트롤하느냐 하면 인버터라는 걸 컨트롤합니다. 인버터 아까 말씀드린 것처럼 인버터는 주파수를 조절을 해서 모터를 제어하게 됩니다. 모터의 속도를 제어하게 되죠. 그래서 인버터에서 실제로 모터로 가는 전원을 공급해주게 되죠. 그래서 빨간 걸 보면 전원이 어떤 식으로 유입되는지를 보시게 되고 노란 선은 신호선입니다. 빨간 건 전원선, 노란 건 신호선. 그래서 빨간 건 전압이 좀 높아요. 근데 노란 건 전원이 좀 낮죠. 그래서 신호선은 일반적으로 전원이, Voltage가 전압이 낮다고 보시면 됩니다. 그래서 외부에서 전원부의 외부에서, 저희가 단자함 같은 데죠? 벽에 있는 단자함에서 전기가 들어오면 내부에서 나름대로 보호하기 위해서 전자접촉기를 거쳐가지고 인버터까지 전원이 들어오게 되고 인버터에서 전원을 내보낼지 말지는 PLC에서 프로그램한 조건에 따라서 전원을 내보낼지 말지를 컨트롤하게 됩니다. 그러면 이제 인버터에서 전원이 나가면 모터랑 연결되게 되고 더불어 그 옆에 붙어있는 브레이크도 조작을 할 수 있게 됩니다. 그래서 브레이크에 들어가는 배선은 상황에 따라서 이렇게 저렇게 달라질 수도 있지만 일반적으로 지금 이렇게 되어 있고요. 그 다음에 여기 구동부로 넘어가게 되면 구동부의 모터와 브레이크는 제가 금방 설명을 드렸고 리미트 스위치라는 장치가 있어요. 리미트 스위치는 뭐냐 하면 예를 들어서 저희가 작동하게 되는 일정한 정도의 범위가 있는데 이 범위를 우리 기계 장치들이 벗어나면 안 되기 때문에 예를 들면 우리가 트랙이 있다. 그러면 트랙의 이쪽 끝과 반대편 끝이 있죠? 그런데 기계 장치는 실제로 이 끝이 끝인지를 인지를 못하기 때문에 거기까지 도저히 움직이지 않도록 거기에 도착했을 때 기계 장치가 작동하지 않도록 막아주는 일종의 안전 리미트 스위치가 필요한데요. 이런 스위치가 일종의 그냥 스위치라고 보시면 돼요. 그래서 기계가 그 위치에 갔을 때 스위치가 작동이 되고 이게 일종의 신호를 보내서 전자접촉기라는 장치를 딱 끊어서 전원이 차단이 되도록 하는 장치라고 보시면 되고요. 여기에 붙어서 모터에 붙어서 엔코더라는 장치가 있어요. 이거는 어떤 장치냐 하면 실제로 모터가 회전을 하는데 모터가 얼마큼 회전을 했는지 알 수가 없죠. 그래서 저희가 기계 장치를 제어를 하려면 위치 제어가 가장 중요한데요. 어디 있는지를 알아야 앞으로 얼마큼을 갈지 이걸 명령을 내릴 수가 있는데 그러기 위해서는 현재 위치를 알아야 돼요. 그래서 이것도 역시 기계적으로 모터랑 연결이 되어 있고요. 엔코더에서 보내는 신호가 PLC로 가서 현재 위치를 알려주고 그 현재 위치 값에 대해서 멈춰야 할지 말아야 할지를 인버터에 명령을 주고 그래서 인버터가 모터를 세우거나 움직이게 하게 되죠.
지금 보시는 사진은 모터에 브레이크가 붙어있고요. 모터 뒤쪽에 까맣게 붙어 있는 부분이 브레이크인데 이거는 일반적으로 저희가 여러 가지 조건에 따라서 다르긴 하지만 일반적으로 브레이크는 항상 이렇게 브레이크를 잡혀 있게 돼요. 전원이 안 들어가면 항상 브레이크가 물려있는 상태. 그래서 전원이 들어가면 브레이크가 열리면서 모터가 돌 수 있도록 되어 있어서 이건 일종의 안전장치라고 보시면 되고요. 뒤쪽에 엔코더가 붙어 있는 모습 보고 계십니다. 그래서 브레이크 뒤에. 그래서 모터 축하고 브레이크하고 엔코더가 하나의 축으로 일반적으로 연결이 되어 있어요. 그 다음에 앞쪽에 감속기가 붙어 있는 그림입니다. 근접 센서는 일반적으로 저희가 쇠를, 메탈을 감지하게 되는 장치인데요. 1cm 정도의 범위 안에 금속이 감지가 되면 일정한 신호를 보내서 그거에 따라서 작동하게 되고요. 캠 리미트 스위치는 이거는 기어 장치로 되어 있어서 체인에 연결돼서 회전을 하다가 일정한 위치에 오면 얘가 스위치를 건드려서 멈추게 하고요. 리미트 스위치는 그야말로 그냥 스위치예요. 그래서 사진에 보시는 것처럼 뭔가가 길쭉하게 튀어나와 있는데 일정한 위치에 오면 이 녀석을 건드려서 팔이 움직이면서 스위치가 작동되도록 그렇게 만들어진 스위치입니다. 이렇게 구성을 해보다 보니까 정보의 흐름과 배선을 설명을 지금까지 드렸는데 저희가 뮤지컬 마타 하리에 사용되어 있는 주요 장치 중에 Way Deck에 사용된 제어 시스템을 설명을 드리고 있는데요. 크게 제어선, 그 다음에 모터선 이렇게 두 개로 나누어져 있다고 보시면 될 것 같고요. 모터선은 간단합니다. 모터선은 인버터로 가는 선이 있고 브레이크, 모터로 가는 선이 있고 브레이크로 가는 선이 있고 그 다음에 접지라고 그래서 일반적으로 접지가 상당히 중요한데 저희가 외부에서 오는 전기적인 여러 가지 영향에 대해서 전기적인 원하지 않는 노이즈 내지는 충격 이런 것들을 사실 접지를 통해서 흡수해서 외부로 빼주는 역할을 하죠. 그래서 전원선이 한 개씩은 들어가야 돼요. 그래서 인버터, 그 다음에 브레이크 이렇게 전원이 필요하고요.
그 다음에 제어선에서는 제어 부품의 종류가 엔코더, 리미트 스위치, 리미트 스위치도 정지하는 게 있고 빠른 속도로 움직일 때는 감속하기 위해서 신호를 줘야 되는 스위치가 있어요. 그리고 마찬가지로 접지, 이렇게 되어 있는데 Way Deck이 Ball Screw를 작동하는 장치, 그 다음에 Turn Table을 작동하는 장치, Ball Screw는 Lift Arm에 해당하는 거겠죠. 그 다음에 Turn Table 장치. Lift Arm 장치가 A, B, C 세 개가 있기 때문에 엔코더도 각각 A에 4개, B에 2개, C에 2개, 또 Turn Table에 2개 이런 식으로 각각 필요한 선의 가닥 수라고 보시면 될 것 같아요. 그래서 필요한 장치에 따라서 지금 필요한 공급해야 되는 전선의 가닥수를 계산한 표라고 보시면 되겠습니다. 그래서 제어선은 총 가닥수가 21가닥에다가 접지, 모터선은 총 18가닥에다가 접지, 이렇게 저희가 사용을 했다고 보시면 될 것 같고요.
이거는 단순하게 저희가 도식을 그려놓은 건데요. Way Deck 구조에 빨간 선이 전원, 노란 선은 신호선, 이렇게 공급이 되죠. 애초에 공급될 때는 아까 설명드린 것처럼 무대 바닥 밑으로 전선이 들어가서 회전축을 통해서 전선이 나오고 그걸 통해서 각각의 장치들의 신호선과 전원선이 연결이 됩니다. 그 다음에 지금 보여드리고 있는 사진은 도그라는 장치인데 도그라는 장치를 통해서 전선, 모든 전선, 아까 말씀드린 신호 선과 전원 선이 모두 다 나오고 있는 사진을 보고 계십니다. 그래서 케이블 체인이라고 해서 이게 이동을 하기 때문에 전선이 늘어났다 줄었다 이럴 순 없잖아요.
그래서 충분히 움직일 수 있는 전선 케이블 안에 집어놓고 케이블 체인이라는 일종의 뭐라 할까요? 배선을 보호해주는 장치? 장치 안에 배선을 집어넣어서 전선 피복이 까지지 않도록 집어넣고 도그를 통해서 장치로 올라가게 되죠. 그래서 신호 선과 전원 선을 지금 구분해 놓은 사진을 보고 계십니다. 그 다음에 회전 중심축에서 기계 장치 안의 회전 중심 이렇게 해서 도그를 통해서 바닥으로 들어가서 회전 중심축을 통해서 와이어가 빠져나오는 모습을 묘사하고 있는 사진을 보고 계신데요. 까만 건 전원 선, 그 다음에 신호 선. 이렇게 전선이 나오고 나면 그 아래쪽에 보면 단자함에 전선 피복을 한 가닥, 한 가닥 다 까서 연결을 한 다음에 단자함에서 각각의 장치들, 모터로 연결을 하게 됩니다.
지금 이 사진은 모터와 회전을 하는 Turn Table Motor와 Lift 하는 Lift Motor에다가 각각 배선을 하고 있는 모습을 사진으로 보실 수 있고요.
3. 제어 콘솔의 구성
전문가 : 그 다음 제어 콘솔에 대해서 말씀을 드릴 차례인데 제어 콘솔은 일반적으로 전원부가 있고요. 그 다음에 조작부, 사람이 실제로 조작을 하는 조작부가 있습니다. 전원부 부분은 일반적으로 캐비닛을 만들어서 필요한 모든 전력 장치들이 여기에 모여지게 되는데 처음에 설명드린 것처럼 프로그래밍에 해당하는 PLC 부분이 사진에 표시된 부분에 보이고요. 그 다음에 인버터에 해당하는 부분이 저렇게 나란하게 설치된 모습을 보실 수 있습니다. 그 다음에 콘솔 부분은 실제로 저희가 마타 하리에서 썼던 콘솔 부분 영역은 위쪽에 저희가 반자동으로 조작하는 영역, 눈으로 보고 다이얼을 돌리면서 속도를 그때그때 눈으로 보면서 즉흥적으로 작동하기 위해서 각각에 하나하나의 모터마다 저렇게 다이얼이 달려서 조절할 수 있도록 되어 있고요. 아래쪽은 프로그램 하는 영역이에요. 미리 다 큐를 저장을 해서 만든 다음에 위치 값, 속도 값 이런 것들을 각각 저장을 해놓은 다음에 버튼만 누르면 사전에 저장되어 있는 정보를 플레이해주는 그런 영역이라고 보시면 되겠습니다. 이런 식의 시스템을 구성을 해놓고 나서 작품에서 사용하기 위해서 사전에 저희가 각각의 장면에 어떤 장치가 어디로 옮겨지고 언제 출발하고 이런 부분들을 하나하나의 큐를 정리해놓은 문서인데요. 여기에는 속도는 뭔지, 가야 하는 위치 값은 뭔지 이런 것들을 각각의 큐마다 정리해 놓는 양식입니다.
4. 공연기술의 현재와 미래 그 다음에 사고 사례. 사실 이게 되게 저도 사실 제 경력 중에서 가장 참여했던 가장 큰 프로젝트이기도 하고 어찌 보면 국내 창작 공연에서 가장 큰 무대 기계를 사용한 오토메이션의 범위가 가장 큰 작품이라고 할 수 있는데요. 상당히 짧은 시간 안에 이 작품을 하다 보니까 되게 많은 사고도 있었고 그랬던 것 같아요.
특히 설계한 부분에 있어서 제가 조금 소개를 해드릴 텐데 첫 번째 사진은 장력 문제 때문에 장력을 잘 조절하지 못하고 모터를 제대로 연결을 못하고 그러다 보니까 사용하면서 빈번하게 와이어가 엉켜서 Drum에서 빠져 나와서 아주 곤욕을 치르는 일들이 많았죠. 그래서 테스트를 하면서 이런 부분을 계속 개선을 했고 공연 동안에는 상당히 많이 개선을 했었습니다. 그 다음에 그 다음 사진은 아무래도 무대 바닥 두께가 10센티 정도 안에다가 되게 많은 기계 구조들을 욱여넣다 보니까 이게 때로는 위 바닥에 무게가 많이 실리거나 그랬을 때 그게 조금씩 쳐져서 도그에 압박이 되고 도그를 통해서 전선이 공급이 되는데 그러다 보니까 전선이 마찰이 돼가지고 피복이 까지고 주변에 있는 기계 장치들과 간섭을 해서 문제가 생기고 이런 부분도 좀 빈번했죠. 그래서 지속적으로 이것도 개선을 했고. 그 다음에 사진은 이건 베어링인데요. Winch 장치에 들어갔던 베어링인데 이때 설계할 때 엄청난 힘이 작동이 되는 장치였는데 베어링이 그러다 보니까 마모가 돼서 몇 달 만에 터져버린 그런 그림입니다. 이런 것처럼 사실 이게 이런 무대 기술을 현장에 적용을 하다 보면 상당히 많은 이런저런 크고 작은 사고가 발생하게 되는데 그러다 보니까 이게 기술 자체만의 문제라기보다는 우리가 공연을 제작하는 전반적인 현장의 문제라는 생각이 좀 빈번하게 들고요. 우리 현장이 현재 가지고 있는 몇 가지 안타까운 부분이랄까. 제가 무대 기술 내지는 무대 기계를 현장에 적용하면서 느낀 점 중의 하나는 사전에 실험할 수 있는 여건이 너무 부족하다는 거죠. 예산도 적고 시간도 적고 그러다 보니까 너무 짧은 시간에 불안전한 기술을 적용하다 보니까 사고가 좀 많이 발생한다. 그래서 사전 실험만 하면, 사전 실험만 좀 있으면 그런 부분을 실제로 공연에는 많이 줄일 수 있을 텐데 이런 부분이 좀 안타깝고 그리고 가장 중요한 건데 이게 제가 하고 있는 기술 분야에 전문 인력이 너무 없어요. 설계하는 사람, 도면 그리는 사람, 그 다음에 이걸 제작하는 전문 인력, 또 설치하는 전문 인력, 이거를 또 운영하고 작동하는 전문 인력 이런 각각의 분야에 전문 인력들이 너무 없다 보니까 매번 새로 교체되고 매번 이 시스템에 대해서 정확히 이해하지 못하는 인력들이 공연에 투입이 되면서 그런 부분 때문에 발생하는 문제도 꽤 상당합니다. 그런데 그런 인력들을 길러낼 수 있는 인프라가 없다 보니까, 아직까지는, 이런 문제가 빨리 해결될 것 같진 않은데 이런 문제들이 아직은 우리가 무대 기술을 활발하게 창작에 적용하기에는 여러 가지 부담감이 작동하는 그런 환경이라고 말씀드릴 수 있을 것 같습니다. 그러면 앞에서 말씀드린 이런 현장의 문제점과 한계에도 불구하고 왜 이런 무대 기술들이 지속적으로 창작이라든가 공연에 쓰여야 하는지 보면 세계적인 추세는 사실 어찌 보면 배우를 전통적으로는 배우를 통해서 이야기를 전달했는데 이제는 되게 다양한 요소들로 이야기를 풀어나가고 있는 것 같아요. 그렇기 때문에 이런 다양한 요소들 때문에 어떻게 보면 관객들한테 이전과는 다른 경험을 저희가 제공해줄 수 있고 이게 어찌 보면 지금처럼 되게 다양한 디지털 문화나 다양한 매체들이 주지 못하는 현장감, 이런 현장감과 몰입감 이런 것들을 줄 수 있는 아주 독특한 공연 산업 내지는 문화로 우리가 발전하는데 큰 경향이지 않을까. 혹은 미래의 방향이지 않을까 이런 생각을 해봅니다.
01. 이 강좌에 대해서
큐의 개념, 큐의 움직임에 따른 변화에 대해 이해하고 제어 시스템의 구성과 역할에 대해 자세히 알아본다.
02. 강사 소개
어경준 (무대 기술감독)
03. 강사 이력
- 현) TDS 공연기술 연구소 대표 - 현) 한예종 연극원 무대미술과 교수 - '광화문연가', '드림걸즈', '마타하리', '호이 랑', '꼭두' 등 다수 작품 무대 장치 및 기계 설계
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