2019년 11월 7일
리얼타임 기술로 시각화한 스웨덴 최초 고속철도
증기 발생기 안전 점검 회사로 시작했지만, 지금은 브라질부터 베트남까지 50개국에서 1만 6,000명이 근무하는 세계적인 종합 엔지니어링 기업으로 성장했습니다. 도로 계획, 대중교통 시스템 설계 등을 담당하는 ÅF Infrastructure를 포함한 여러 자회사도 운영하고 있습니다.
이러한 경력을 보았을 때 ÅF Infrastructure가 스웨덴 최초 고속철도의 기초 작업을 위한 컨설팅 회사로 가장 유력한 후보였다는 점을 놀랍지 않습니다. ÅF Infrastructure는 지역 개발 컨설팅 회사 Tyréns와 함께 쇠데르텔리에와 트로사를 연결하는 이스트 링크(East Link) 철도의 기초 엔지니어링 계획을 구상하고 있었습니다.
ÅF Infrastructure는 설계 시각화 조건 중 일부로, 언리얼 엔진을 사용해 두 종류의 리얼타임 애플리케이션을 개발했습니다. 바로 엔지니어가 설계를 검토할 때 사용할 앱과 고객에게 프로젝트를 보여줄 때 사용할 앱입니다.
하나의 환경에서 BIM, CAD, GIS 데이터 활용
이스트 링크는 스톡홀름 근교를 연결해 Nyköping을 노동과 주택시장으로 확장하고, 근교에서 도시로 통근하는 새로운 경로로 사용될 예정입니다.
1900년대 이후 유례없는 대규모 개발 프로젝트입니다. 열차 최고 시속은 250km이며, 한 시간 만에 스톡홀름부터 종점역인 뉘셰핑까지 이동할 수 있습니다. ÅF는 환경 영향 분석, 시스템 문서 작성, 설계 프로그램 계획 등 철도 계획에 깊이 관여하고 있습니다.
이 프로젝트가 성공하기 위해서는 지역 환경에 적합하게 철도를 설계해야 합니다. 인구 밀도가 높은 지역, 시골 지역, 유적지를 관통하는 철도이므로 대량의 데이터를 분석하고 다양하고 복잡한 고고학 관련 어려움을 해결해야 합니다.
개발팀은 이러한 데이터를 시각화하고 이해하기 위해 검토용 애플리케이션으로 가져옵니다. “이 애플리케이션은 다양한 기술 관련 정보, 보존된 BIM 정보, CAD 소프트웨어의 레이어를 담고 있습니다. "고고학, 환경, 토지 사용 등의 GI 데이터도 포함합니다. 프로파일 데이터, 단방향 레퍼런스 시스템, 탐색과 방향 관련 트랙 얼라인먼트까지도 담고 있습니다.” ÅF Infrastructure의 BIM/VR 개발자인 루드빅 로벤(Ludvig Lovén)이 설명했습니다.
개발팀은 언리얼 엔진을 사용해 실시간으로 이 모든 정보를 처리합니다. "데이터세트의 크기가 갈수록 커지고 충실도가 높아지고 있습니다." "얻을 수 있는 데이터 밀도에도 한계가 없으며, 계속해서 늘어나고 있습니다. 처음부터 저희가 언리얼 엔진을 선택한 이유 중 하나입니다.” 로벤이 말했습니다.
픽셀 스트리밍으로 모든 팀원에게 최신 디자인에 대한 접근 환경 제공
업데이트는 지속적으로 진행되기 때문에 모든 엔지니어가 반복 작업된 최신 디자인에 쉽게 접근할 수 있어야 합니다. 로벤의 팀은 픽셀 스트리밍을 이용해 매주 디자인 팀원 200명에게 내부 애플리케이션 패키지를 전달하고 프로젝트 셰어포인트(Sharepoint) 페이지에 첨부합니다.픽셀 스트리밍은 언리얼 엔진 애플리케이션을 클라우드의 서버로 실행해 렌더한 프레임과 오디오를 데스크톱과 모바일 기기의 브라우저로 스트림합니다. 이렇게 ÅF 팀 전체가 파일을 다운로드하거나 소프트웨어를 설치하지 않아도 최신 설계 데이터에 액세스할 수 있습니다. 덕분에 핵심 인력이 시간을 절약해 투자수익률(ROI)도 높아졌습니다. "서비스 이용 시간은 최고 월 1,000시간에 달하며, 다양한 목적을 위한 모델 패키지 제작, 검토 회의 주최 등 BIM 코디네이터의 업무 부담이 많이 줄었습니다.” 로벤이 밝혔습니다.
외부 공유용 ÅF 시각화 애플리케이션은 총 160km에 달하는 철도의 전체 모델부터 식물, 자동차, 기차, 야생동물까지도 구현합니다. 일반 시민, 지방 자치단체, 기타 외부 관계자에게 철도가 그들과 그들 주변 지역에 어떤 영향을 미치는지 설명할 때 사용합니다. "잘못된 의사소통을 줄이고 기획 과정을 더 빠르게 진행하기 위해 필요합니다.” 로벤이 설명했습니다.
FME에서 데이터스미스로
ÅF Infrastructure가 애플리케이션을 제작할 리얼타임 기술로 언리얼 엔진을 선택한 데에는 여러 가지 이유가 있습니다. "대규모 오픈 월드에 가장 적합한 게임 엔진이라고 생각했습니다.” "언리얼 엔진은 수많은 식물을 화면에 표시할 때 아주 유용하며, 월드 컴포지션 시스템으로 대형 데이터셋을 스트리밍할 수 있습니다. 또 다른 중요한 이유는 블루프린트 시스템입니다. 덕분에 C++가 익숙하지 않은 개발 인력도 프로젝트에 기여할 수 있었습니다.” 로벤이 밝혔습니다.
블루프린트 비주얼 스크립팅은 개발 경험이 없더라도, 일반적으로 프로그래머가 사용하는 개념과 툴을 제공하는 유연하고 강력한 시스템입니다. 팀은 프로젝트의 모든 게임 로직에 블루프린트를 사용하며 주로 파일 시스템 관리에 쓰이는 유틸리티 플러그인만 C++ 코드로 변환합니다.
ÅF는 기존에는 커스텀 툴을 사용해 필요한 모든 데이터를 언리얼 엔진으로 임포트했으며, 여기에는 포인트 클라우드로 생성한 하이트맵, 비오톱(biotopes), 기존 도로와 철도, 호수와 강 등에 대한 GIS 데이터를 포함합니다. 로벤은 데이터스미스가 주목받기 전에 개발을 시작해서, 임포트 파이프라인을 직접 만들어야 했습니다.” 루벤이 설명했습니다. “설계 모델을 FBX 형식으로 임포트했으며, 여기에는 FBX 파일에 매핑된 BIM 데이터를 담은 데이터 테이블을 포함합니다. 이러한 설계 모델을 FBX 형식으로 임포트하는 것을 데이터스미스로 대체했습니다. 덕분에 BIM 데이터를 오브젝트에서 바로 사용할 수 있어서 데이터 테이블을 검색할 필요가 없었습니다. 에디터에서 오브젝트를 쉽게 관리하고, 살펴보고, 필터할 수도 있고, 설계 소프트웨어의 오브젝트 계층구조도 보존했습니다.” 로벤이 밝혔습니다.
개발팀은 Revit과 AutoCAD Civil 3D 등 Autodesk 소프트웨어와 OpenRail Designer, Promis.e 등 Bentley MicroStation 기반 설계 애플리케이션의 설계 파일을 임포트했습니다. 각 애플리케이션의 파일을 Safe Software의 데이터 변환 플랫폼인 FME를 이용해서 데이터스미스 파일 형식으로 변환했습니다. FME가 대부분의 데이터를 자동으로 준비하므로 쉽고 간단하게 FBX 임포트 파이프라인을 데이터스미스로 전환할 수 있었습니다.
실시간 지형 변형
개발팀은 환경 구축에 랜드스케이프 시스템을 사용하고, 레벨 스트리밍에는 월드 컴포지션 시스템을 사용했습니다. 프레젠테이션 애플리케이션은 대략 300개의 스트리밍 레벨을 갖고 있으며, 이 레벨을 실시간으로 교체할 수 있습니다.
언리얼 엔진을 사용할 때는 이런 기술을 적극적으로 활용해서 많은 시간을 절약했습니다. 특히 실시간 지형 변형을 위해 개발한 솔루션이 큰 도움이 되었습니다. "프로젝트를 시작할 때는 설계를 바꿀 때마다 지형을 다시 처리하고 다시 임포트했습니다.” 로벤이 말했습니다. "정말 많은 시간이 소모되는 작업입니다. GPU에서 실시간으로 지형을 변형할 수 있게 되자 작업이 훨씬 쉬워졌습니다. 다른 디자인 옵션으로 바꾸면 지형이 바로 업데이트되었습니다." 로벤이 밝혔습니다. 로벤은 실시간 지형 변경으로 업데이트마다 최소 4시간을 매주 절약했다고 설명했습니다.
ÅF는 다른 분야에 사용할 언리얼 엔진 툴을 개발하기 시작했습니다. "프로젝트를 CAD 기반 좌표 모델로 납품해야 해서 업데이트하고 검토해야 하는 건 마찬가지입니다.” 로벤이 설명했습니다. "여기에는 UE4로 임포트하지 않은 데이터도 포함합니다. 그래서 월드에서 이동할 때 CAD 소프트웨어에서의 뷰를 UE4에 동기화하는 간단한 카메라 뷰 플러그인을 개발했습니다. CAD 소프트웨어 탐색이 아주 투박할 수도 있는데, 플러그인이 수많은 검토 회의에 많은 도움이 되었습니다.” 또한 시퀀서를 필요에 따라 적극적으로 활용할 새로운 방법을 찾기 위해 노력했습니다. 언리얼 엔진의 멀티 트랙 에디터인 시퀀서는 시네마틱 시퀀스를 실시간으로 생성하고 프리뷰할 때 사용합니다. ÅF는 실시간 워크플로에 대한 이해가 부족한 커뮤니케이션 에이전시와 협업했기에 ÅF가 제작한 인터랙티브 환경으로 영상을 만들어야 했습니다. 이에 ÅF는 커스텀 영상 편집 툴을 개발했으며, 에이전시는 이 툴을 사용해 전달받은 프로젝트 패키지로 런타임에서 기초 시퀀스를 만들었습니다. 커뮤니케이션 에이전시의 디렉터가 다양한 클립의 키 프레임을 익스포트하고, ÅF는 전달받은 키 프레임을 시퀀서에 임포트해서 다듬었습니다. 덕분에 두 업체는 효과적으로 협업할 수 있었습니다.
리얼타임의 새로운 가능성
리얼타임 기술로 이스트 링크를 개발해 성공을 거둔 ÅF Infrastructure는 다양한 프로젝트에도 언리얼 엔진을 사용하기 시작했습니다. 일부는 내부 작업용이며, 대표적으로 사용자 4명이 VR 네트워크에서 도로를 함께 설계하는, 아직 실험 단계인 멀티 유저 VR 도로 설계 툴이 있습니다. 다양한 도로 설계 옵션을 검토하기 위한 초기 스케치 툴이며, Oculus Rift와 HTC Vive에서 실행됩니다.
현재 개발 중인 다른 프로젝트 중에는 세계에서 가장 강력한 파쇄중성자원 종합 연구 시설인 European Spallation Source (ESS)와 진행 중인 프로젝트도 있습니다. ÅF는 이와 관련해 엔지니어가 시설에서 컨테이너를 옮기는 복잡한 크레인 조작 방법을 이해하도록 돕고, 게임패드로 조작하는 횡단 크레인 모델을 만들고, VR에서 장비 준비 과정을 시각화하고 계획하고 있습니다.
리얼타임 기술을 사용해 인터랙티브 시각화를 직접 제작하고 싶으신가요? 지금 언리얼 엔진을 무료로 다운로드하세요!