Getting started with digital twins

시각화 기술에 대해 잘 알고 계신다면 디지털 트윈에 관해서 들어 보셨을 것입니다. 디지털 트윈은 물리적 대상의 3D 모델과 라이브 데이터 스트림이 합쳐진 것으로, 실물의 라이브 데이터가 모델의 애니메이션과 온스크린 디스플레이를 구현합니다.

다양한 산업 분야의 수많은 언리얼 엔진 사용자들은 운영, 인프라 및 도시 계획과 관련된 과제를 해결하기 위해 디지털 트윈을 개발하고 있습니다. 부동산 산업에서 실험적인 기술 개발에 집중하고 있는 이머자(IMERZA)의 공동 창업자이자 CTO인 도리안 비(Dorian Vee)는 말합니다. "리얼타임 기술은 모두가 같은 내용을 보고 의사 결정을 더 빠르게 내릴 수 있습니다. 따라서 비용이 절감되고, 주문 변경이 줄어들고, 전반적으로 디자인디 더 향상됩니다." 

디지털 트윈이라는 개념 자체는 새로운 게 아니지만, 이 시스템을 제작하려면 프로그래머와 개발자로 이루어진 팀이 필요했고, 실제로 쉽게 사용할 수 있는 사람은 많지 않았습니다. 그러나 이제는 언리얼 엔진의 리얼타임 기술 덕분에 시각화 전문가로 구성된 소규모 팀이 특수한 지식이나 툴 없이도 이러한 시스템을 만들고 유지 관리할 수 있습니다. 

목표 설정하기

첫 번째 단계는 디지털 트윈 프로젝트의 목표를 설정하는 것입니다. 디지털 트윈으로 어떤 목표를 달성하고 싶으신가요? 교통 또는 이동 패턴을 분석하거나, 날씨 패턴이 리소스에 어떤 영향을 미치는지 살펴보거나, 기계나 인간이 수행하는 프로세스의 효율성을 연구하는 것이 목표가 될 수 있습니다. 확실한 최종 목표가 없더라도, 대체적인 방향은 잡고 노력을 시작해야 합니다.

목표는 자연스럽게 프로젝트 범위로 이어집니다. 이제 막 시작한 경우라면, 전체 프로젝트 중 일부를 초기에 집중해야 할 부분으로 선택하세요. 이후에 기술을 습득하고 나면 범위를 확대하면 됩니다.

디지털 트윈은 다음과 같은 용도로 사용할 수 있습니다.

• 시설 관리

• 도시 계획

• 자율주행차 테스트

• 사용량, 트래픽, 워크플로 분석

3D 모델 제작 또는 확보

모든 디지털 트윈에는 3D 모델이 필요합니다. 디지털 트윈 분야에서는 이를 복제(replica)라고도 합니다. 현재 건축 시각화 작업을 진행 중이라면, 이미 실제 구조물의 3D 모델이 있거나 제작 또는 확보할 수 있는 수단을 가지고 있는 셈이니 다음 단계로 바로 넘어가면 됩니다.

이미 모델을 확보했다면 불필요한 지오메트리를 제거해서 디지털 트윈의 효율성을 개선할 수 있습니다. 예를 들어 건물의 실외 주차장의 교통 패턴을 평가할 계획이라면 건물 내부는 굳이 확인하지 않아도 됩니다. 시각적인 필요성에 따라 ‘비용이 높은’ 텍스처링을 보다 빠른 솔루션으로 대체할 수도 있습니다. 예를 들면 노멀 맵을 범프 맵으로 교체하거나 둘 다 제거할 수도 있습니다.

프로세스를 처음 진행할 때는 시각적으로 완벽하게 하려고 애쓰지 않아도 됩니다. 시간이 지나면 구축한 파이프라인에서 빠른 솔루션을 찾게 될 것입니다. 예를 들어 언리얼 엔진에는 실시간 재생을 위해 특별히 설계된 강력한 폴리지 시스템이 있습니다.

여러분의 첫 디지털 트윈 모델은 단순히 텍스처를 입힌 상자 몇 개와 로우 폴리 자동차 몇 대, 그리고 간단한 텍스처 카드로 표현한 사람에 불과할 수도 있습니다. 하지만 각 요소를 옮기고 데이터를 디스플레이하는 메커니즘을 배우면, 언제든지 더 디테일한 버전으로 교체할 수 있습니다. 이 방식을 사용하면 새로운 유형으로 교체한 지오메트리를 각각 테스트해서 실시간 재생에 어떤 영향을 미치는지 확인할 수도 있습니다. 

데이터 세트 확인

에픽게임즈의 영상 시리즈 더 펄스에서 마이크로소프트(Microsoft)의 디지털 트윈 전문가, 살라 에크하르트(Salla Eckhardt)는 디지털 트윈에 사용할 라이브 피드 데이터를 찾기가 어려울 때도 있다고 말했습니다. 여러분이 사는 도시에 라이브 데이터를 어딘가의 데이터베이스로 공급하는 센서가 있을 수도 있지만, 원하는 데이터가 전부 하나의 접근성 높은 컨듀잇을 통해 깔끔하게 유입되고 있을 가능성은 매우 낮습니다. 

라이브 데이터를 찾는 프로세스는 빨리 시작할수록 좋습니다. 데이터는 다양한 형태로 얻을 수 있으니 어떤 데이터를 이용할 수 있고, 그 데이터를 어떻게 얻는지에 익숙해지는 것부터 시작하세요. RESTful API를 통해 JSON 또는 XML 형식의 데이터를 얻는 방식이 가장 흔히 쓰입니다.

시작 단계에서 활용할 만한 라이브 데이터를 찾을 수 없다면, 범죄 관련 통계 또는 쓰레기 수거 경로 등 도시에서 수집한 데이터나 인터넷에 공개된 데이터를 찾아보세요. 이런 데이터는 보통 CSV 또는 XLS 형식으로 제공되므로 여러분의 테스트 프로젝트에 손쉽게 적용할 수 있습니다. 

디지털 트윈을 제작하려면 다음과 같은 언리얼 엔진의 핵심 기능 몇 가지를 사용해야 합니다.

• 3D 모델 임포트: 언리얼 엔진의 데이터스미스 기능 툴세트에는 모든 주요 CAD 패키지에서의 임포트 프로세스를 간소화하는 툴이 포함되어 있습니다. 언리얼 온라인 러닝 포털에서 무료로 제공되는 데이터스미스 시작하기 강좌에서 데이터스미스 사용 방법을 배울 수 있습니다.

• 블루프린트 비주얼 스크립팅: 언리얼 엔진의 노드 기반 스크립팅 언어는 프로그래밍을 통해서만 가능했던 기능을 쉽게 사용하도록 해 줍니다. 데이터를 블루프린트 스크립트에 넣고, 이를 통해 3D 모델을 구동하는 방법을 알아야 합니다. 작은 스프레드시트의 단순한 데이터 세트부터 시작해 보세요. 스프레드시트 기반으로 새로운 트랜스폼 값을 설정해서 씬 오브젝트 몇 개를 옮긴 다음, 라이트를 켜고 끄거나 애니메이션을 시작하고 멈추는 고급 기술로 넘어갑니다. 블루프린트 시스템 사용 방법을 배우려면 블루프린트 핵심 개념 강좌를 확인해 보세요.

• UI 제작: 언리얼 엔진 사용법을 얼마나 알고 있는지에 상관없이 모든 관계자들이 디지털 트윈과 상호작용하려면 유저 인터페이스가 필요합니다. 유저 인터페이스에는 씬의 특정 부분을 확대하거나 상단 모서리에 라이브 데이터를 텍스트나 숫자로 디스플레이하는 다양한 컨트롤이 있습니다. UMG와의 첫 시간에서 유저 인터페이스를 만드는 방법을 배울 수 있습니다. 이 강좌에서는 언리얼 모션 그래픽(UMG) UI 디자이너로 UI를 제작하는 단계를 알려드립니다.

• API 플러그인: 라이브 데이터와의 API 연결을 활성화하려면 언리얼 엔진 플러그인이 필요합니다. 시작 단계에 알맞은 플러그인을 찾으려면 언리얼 엔진 마켓플레이스에서 몇 가지 훌륭한 데이터 연결 툴을 검색해 보세요. MongoDB, Firebase, SQL 플러그인이 디지털 트윈 솔루션을 염두에 두고 제작되었습니다. 

이제 프로토타입을 빌드할 준비가 되었습니다. 데이터스미스를 사용하여 모델을 언리얼 엔진으로 임포트한 뒤, 블루프린트 스크립트를 구성해서 데이터에 반응하게 합니다. 2~3개의 옵션이 있는 간단한 유저 인터페이스를 만듭니다. 동료 몇 명에게 공유하여 피드백을 받은 다음 계속 작업해서 리뷰할 준비를 합니다.

디지털 트윈을 빌드하는 방법을 완전히 이해하려면 오토데스크 유니버시티(Autodesk University)의 나의 첫 디지털 트윈(My First Digital Twin) 프레젠테이션과 영상을 확인하세요. 언리얼 엔진과 외부 API를 연결할 수 있는 마켓플레이스 플러그인인 VaRest를 사용하여 도시의 날씨 상태를 복제한 기본적인 디지털 트윈 제작 단계와 상세한 배경 지식을 확인할 수 있습니다. 영상에 등장하는 디지털 트윈은 라이브 날씨 데이터를 읽고 태양의 위치, 구름양, 강수량을 설정합니다. 테스트 프로젝트를 만드는 데 필요한 모든 툴은 여기에 있습니다. 다운로드 탭에서 이런 리소스를 얻는 방법을 얻는 방법을 확인하세요. 

언리얼 엔진으로 리얼타임 데이터와 리얼타임 렌더링을 결합하여 인터랙티브한 디지털 트윈을 제작해서 고객에게 선보이는 여러 기관을 소개합니다.

• 보우스(Vouse) - 싱가포르 창이 공항의 운영 디지털 트윈 제작

• 빌드미디어(Buildmedia) - 뉴질랜드 웰링턴 디지털 트윈 제작

• 노스독스(Northdocks) - 인프라 및 도시 계획에 필요한 디지털 트윈 제작

• 이머자(Imerza) - 플로리다 템파의 도시 계획을 위해 리얼타임 데이터를 물리적 모델에 결합

• 코그나이트 리모트(Cognite Remote) - 언리얼 엔진 인터페이스를 종합 데이터 관리 플랫폼에 결합