산업 애플리케이션을 위한 XR 개발 모범 사례

핵심 요약

지난 수십 년 동안 개발자들은 산업을 디지털 영역으로 끌어들였습니다. 그들은 사람들이 무엇이든 사고 팔 수 있는 온라인 플랫폼을 코딩했습니다. 3D CAD부터 원광 제련에 이르기까지 모든 것을 가르치는 오픈 라이브러리를 만들었습니다. 디자인 최적화 및 3D 지오메트리 등의 협업을 위한 네트워킹 도구를 제작했습니다. 그 결과 업계 전문가들은 클릭 몇 번으로 무엇이든 공유하고 배울 수 있습니다. 하지만 그렇게 하려면 여전히 디지털 영역에 연결해야 합니다.

이는 업계의 디지털 혁신의 다음 단계로 이어졌습니다. 개발자는 산업의 물리적 영역과 디지털 영역을 연결하는 대신 두 영역을 혼합하려고 합니다. 이제 디지털 영역은 가상 현실(VR), 증강 현실(AR), 혼합 현실(MR)을 통해 생산 현장으로 직접 들어오고 있으며, 이를 통칭하여 확장 현실(XR)이라고 부릅니다. 이러한 기술의 현재 업계 적용 사례는 다음과 같습니다:

• 사람, 제품, 재산에 대한 위험을 줄이기 위한 디지털 생산 라인의 VR 교육.
• AR을 통해 유지보수 담당자가 디자이너가 의도한 문제 해결 방법을 확인할 수 있습니다.
• 고객이 구매하기 전에 가상으로 제품을 둘러보거나 입어볼 수 있는 MR 지원 매장.
• XR 기술의 산업 적용은 아직 초기 단계에 머물러 있습니다. 따라서 업계 개발자는 어떤 애플리케이션을 사용할 수 있는지 의문을 가질 수 있습니다.

그러나 최근 업계에 XR이 추가되면서 개발자들은 또 다른 질문을 던지고 있습니다: 이러한 경험을 제작하기 위한 모범 사례는 무엇인가요? 이에 대해서는 여기에서 설명합니다.

이 전자책은 엔지니어링닷컴의 의뢰를 받아 제작되었습니다.

XR이란 무엇이며, 산업을 어떻게 변화시킬까요?

대부분의 개발자는 본능적으로 XR 기술의 차이점을 알고 있지만, 기준선을 설정하기 위해 여기서 정의하는 것이 가장 좋습니다:

• 가상 현실(VR)은 완전히 디지털화된 경험으로, 현실 세계와 연결되는 것은 사용자의 입력과 디스플레이 장치뿐입니다.
• 증강 현실(AR)은 실제 세계와 가상 영역을 부드럽게 혼합하여 디지털 자산, 정보 및 데이터를 실제 세계 자산 위에 겹쳐서 보여주는 것입니다.
• 혼합 현실(MR)은 디지털 영역과 물리적 세계를 완전히 혼합하여 디지털 자산이 실제 자산과 상호 작용하고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.
• 확장 현실(XR)은 위의 모든 것을 포괄합니다.

유니티 인더스트리 팀의 수석 기술 제품 매니저인 세스 글레이즈는 "[XR]을 넓게 정의하자면 물리적 현실과 디지털 현실의 경계를 허무는 몰입형 경험을 만드는 것이라고 생각합니다."라고 말합니다. "여기에는 특히 가상 현실, 증강 현실, 혼합 현실이 포함됩니다."

VR의 산업적 예로는 디지털 회의나 워크샵을 들 수 있습니다. 이곳에서 전 세계 직원들이 디지털 환경과 실제 자산의 디지털 트윈과 동시에 상호 작용합니다. 실제로 각 직원은 VR 헤드셋을 착용하고 입력 장치를 사용하여 가상 환경 및 디지털 트윈과 상호 작용합니다. 하지만 디지털 영역에서는 직원들이 트윈을 원하는 크기로 확장하여 아주 작은 세부 사항을 검사하거나 테스트할 수 있고, 어떤 환경에서도 제품의 성능을 시뮬레이션할 수 있습니다.

유니티의 산업팀 수석 솔루션 아키텍트인 제롬 모리-델로네이(Jerome Maurey-Delaunay)는 "몰입형 교육은 대규모로 교육할 수 있는 유일한 방법이기 때문에 VR의 또 다른 좋은 활용 사례입니다."라고 말합니다. "[교육생]을 제조 공장에 아무렇게나 데려갈 수는 없습니다. [VR]은 [시설] 직원들이 위험 요소와 모범 사례에 익숙해지도록 할 수 있습니다."

하지만 앞서 언급한 유지보수 사례는 AR을 잘 설명하는 예시입니다. 유지보수 엔지니어가 구글 렌즈를 부착한 안전모를 쓰고 있다고 상상해 보세요. 디스플레이는 생산 라인의 기계에 유지보수가 필요함을 알리고, 기계의 위치를 안내하고, 고장난 기계의 부품을 표시한 다음 해당 부품을 수리하는 방법을 설명하는 동영상을 오버레이할 수 있습니다.

혼합 현실은 AR의 혼합 현실 개념을 한 단계 더 발전시켜 VR 요소와 결합하는 경우가 많습니다. 위의 AR 유지보수 예시를 상상해 보세요. 지금은 유지보수 엔지니어가 VR 입력 장치와 헤드셋을 착용하고 재택근무를 하고 있습니다. 엔지니어의 관점에서 보면 생산 라인의 디지털 트윈으로 구성된 디지털 환경을 가로지르고 있는 것입니다. 한편, 실제 생산 라인에서는 해당 엔지니어가 제어하는 로봇이 기계를 물리적으로 수리하고 있습니다.

산업 XR 경험 제작의 과제

XR 용어가 완전히 정의되고 산업 적용 가능성이 명확해지면 개발자는 자연스럽게 이러한 몰입형 경험을 제작할 때 직면하게 될 과제에 대해 궁금해지기 시작할 것입니다. 유니티의 산업팀 소프트웨어 개발 매니저인 조나단 드 벨은 자신의 팀이 고객이 데이터와 디자인을 XR 애플리케이션에 맞게 조정하는 데 도움을 요청받는 경우가 많다고 설명합니다. 그 결과 그는 개발자가 직면하는 일반적인 XR 과제를 잘 알고 있습니다.

그는 첫 번째 과제는 고객의 3D 모델이 너무 커서 디지털 경험에 쉽게 통합할 수 없다는 점이라고 설명합니다. 드 벨은 자신의 팀이 "매우 크고 매우 상세한 모델을 가지고 작업하는 경우가 많습니다... [우리는] 제조 데이터로 작업하기 때문에 부품 수가 방대하고 각 부품이 매우 상세합니다."라고 말합니다. 이것은 전통적인 비디오 게임 데이터가 아닙니다."

이와 관련이 있지만 다른 문제는 3D 모델 및 기타 디지털 자산과 관련된 대량의 메타데이터에서 비롯됩니다. 이러한 비지오메트리 데이터의 예로는 에셋의 머티리얼 속성을 들 수 있습니다. XR 환경에서는 이러한 값을 가져와 디지털 디스플레이에 추가할 수 있습니다. 한 자산의 수율 강도는 많은 데이터가 아니지만, 전체 시설에 걸쳐 있는 자재 속성 데이터에서 가져온 것일 가능성이 높으며, 이는 많은 데이터가 될 수 있습니다.

"비시각적 데이터도 있습니다."라고 드 벨은 동의합니다. "많은 경우 애플리케이션 내에서 해당 데이터에 액세스할 수 있기를 원합니다. 또한 관련 정보가 너무 많기 때문에 이를 전달하는 것도 어려운 일입니다."

이 방대한 양의 데이터는 또 다른 과제를 안겨줍니다: XR 하드웨어 호환성. 사용자가 야생에서 XR 경험에 액세스할 때 어떤 기기를 사용할지 알 수 없습니다. 따라서 이 방대한 양의 데이터는 기존 CPU, GPU, 헤드셋을 비롯한 수많은 소프트웨어 및 하드웨어 장치와 전송 및 호환이 가능해야 합니다.

이는 곧 개발자가 XR 애플리케이션을 미래에 대비해야 하는 과제를 안고 있다는 의미이기도 합니다. 휴대폰과 같은 많은 모바일 디바이스는 1년마다 모델 교체가 이루어지는 경향이 있으므로 기존 디바이스뿐만 아니라 향후 디바이스에서도 XR 경험이 작동하도록 하는 것도 중요합니다.

산업 애플리케이션을 위한 XR 모델을 구축할 때 디자이너가 직면하는 또 다른 과제는 일반적으로 다양한 회사 데이터 사일로 내에 잠겨 있는 디지털 트윈, 독점 데이터 및 정보에 액세스해야 한다는 점입니다. 이 문제는 실시간 데이터를 다룰 때 더욱 심해집니다. 디지털 영역이 물리적 영역을 반영하는 것이 중요하므로 3D 에셋 및 기타 다양한 데이터 소스의 버전 관리가 중요합니다.

XR 경험 제작 시 모범 사례

XR 경험은 달라지겠지만, 유니티는 개발자가 직면하는 많은 과제가 여전히 동일하다는 것을 보여주었습니다. 그 결과, 회사는 이러한 여러 문제를 해결하기 위한 모범 사례를 개발했습니다.

"이 XR 경험으로 무엇을 해결할 수 있을까요?"라고 자문해 보세요.

Glaze는 XR 애플리케이션을 만들 때 가장 중요한 첫 번째 모범 사례는 개발 시작 단계에서 사용 사례와 이점을 이해하고 정의하는 것이라고 말합니다. 산업 워크플로우에 XR을 추가하는 것은 최신 기술 트렌드에 편승하는 것이 아니어야 합니다. 예를 들어, 화상 통화로도 충분한데 모든 회의를 XR 환경으로 가져올 필요는 없습니다. 가시적인 문제를 해결하지 않는 한 사용자에게 몰입형 경험을 강요할 필요는 없습니다.

개발자는 XR 애플리케이션의 사용 사례와 이점을 먼저 정의함으로써 이 정보를 사용하여 범위, 예산 및 개발 시간을 관리할 수 있습니다. 또한 앞서 언급한 많은 문제를 제한하는 데 도움이 됩니다. 초기 XR 경험이 완성되면 개발자는 그 범위를 확장하거나 다른 경험을 구축할 수 있습니다.

해결하고자 하는 문제에 맞춘 최고의 XR 경험

개발자가 XR 경험을 통해 해결하고자 하는 문제를 이해하면 해당 요구 사항에 더 잘 맞출 수 있습니다. 예를 들어 애플리케이션이 해야 하는 경우입니다:

• 고객이 제품을 사용해 볼 수 있도록 돕는 궁극적인 쇼룸은 고객의 '뒷마당'입니다.
• 유지보수 작업자를 교육하는 최고의 교육실은 바로 나만의 장비입니다.
• 제품 디자인을 테스트하는 데 있어 궁극적인 시험장은 제품의 자연 환경입니다.

예를 들어, Glaze는 산업 애플리케이션을 위한 몰입형 VR 교육 경험에 중점을 둔 호주 개발사를 소개합니다. 이러한 경험 중 하나는 해양 석유 굴착 장치를 수리하는 작업자를 교육하는 것이었습니다. 이 장비는 24시간 연중무휴로 작동하며 정지하는 데 수백만 달러의 비용이 듭니다. 한편, 이러한 자산에 대한 비상 시나리오를 시뮬레이션하는 것은 위험할 수 있습니다. 따라서 실제 환경에서 작업자에게 장비를 교육하는 것은 어렵습니다.

이 문제를 해결하기 위해 개발자는 실제 장비의 맞춤형 디지털 트윈을 제작하고 이를 XR 애플리케이션에 추가했습니다. 이제 직원들은 교육 중에 이 도구를 사용하여 현실에서 발생할 수 있는 잠재적인 문제를 해결하는 연습을 합니다.

개발자는 이러한 XR 시뮬레이션이 모든 석유 굴착 장치를 모델링하는 것만으로는 충분하지 않으며, 직원이 작업 중인 석유 굴착 장치를 모델링해야 한다는 사실을 발견했습니다. 그렇지 않으면 교육 지식을 현재 장비 설정에 적용하는 과정에서 결정적인 순간에 비틀거릴 수 있습니다.

보유하고 있는 모델 사용

업계에는 XR 애플리케이션 내에서 활용할 수 있는 데이터, 모델, 3D 지오메트리가 넘쳐납니다. Glaze는 테마파크의 놀이기구와 어트랙션을 개발하는 회사의 예를 사용했습니다. 이러한 놀이기구와 어트랙션의 3D CAD 모델은 이미 존재합니다. 따라서 XR 애플리케이션의 개발 속도를 높이는 데 사용할 수 있습니다.

테마파크는 인기 있는 장소이지만 모든 사람이 테마파크를 방문할 수 있는 수단이나 능력이 있는 것은 아닙니다. 이는 공원의 수익 손실과 잠재적 방문객의 기회 손실로 간주될 수 있습니다. 대신 이 공원은 3D 모델을 사용하여 몰입형 경험을 구축하여 팬들에게 다가갈 수 있습니다. 이제 더 많은 사람들이 물리적 위치나 조건에 관계없이 멀리서도 이러한 명소를 이용할 수 있습니다. 한편, 공원은 새로운 수익원을 창출하여 해당 어트랙션의 ROI를 개선합니다.

"이러한 자산을 다시 여러 번 활용할 수 있습니다."라고 Glaze는 말합니다. "보안 [관점]에서 보면 그 시점에서 그들은 패배한 것입니다. CAD 모델 전체를 던져 넣지는 않을 것입니다. 하지만 이러한 [실패한 모델]을 재사용하여 영업 팀을 강화할 수 있습니다. 이러한 [경험]은 가상 시착이나 이러한 [모델]을 사용하여 만든 시설의 워크스루와 같은 것일 수 있습니다."

실시간 3D 작업을 위한 데이터 정리 및 간소화

업계 개발자가 액세스할 수 있는 사내 3D 데이터의 대부분은 CAD 파일 형태로 제공됩니다. CAD 도구는 제품 설계, 개발 및 제조와 같은 산업 워크플로우를 위해 설계되었으므로 이는 당연한 결과입니다. 이러한 워크플로에는 XR 환경에 필요하거나 호환되는 정보보다 더 많은 정보가 필요합니다. 하지만 앞서 모범 사례에서 설명한 것처럼 이 CAD 데이터를 활용해야 합니다. 드 벨과 모레이-델로네는 이러한 모순이 또 다른 XR 개발 모범 사례인 데이터 간소화 및 단순화에 영향을 미친다고 설명합니다.

"애플리케이션을 데이터에서 분리하고 데이터를 외부화하세요."라고 Maurey-Delaunay는 말합니다. "다음 하드웨어가 출시되면 해당 플랫폼의 하드웨어 요구사항에 맞게 데이터를 다시 작업해야 할 수도 있기 때문에 이는 매우 중요합니다. 데이터가 애플리케이션에 내장되어 있는 경우, [데이터 수집을 위해] 프로젝트를 다시 열어야 하기 때문에 많은 작업이 필요하게 됩니다."

이를 위한 첫 번째 방법은 3D 오브젝트의 피처가 가변적인 계층적 세부 수준(또는 LOD) 로딩 시스템을 만드는 것입니다. 기본적으로 사용자가 멀리서 물체를 볼 때는 수천 개의 부품으로 이루어진 물체라도 3D 모델의 단순한 윤곽만 볼 수 있습니다. 사용자가 가까이 다가갈수록 더 많은 디테일이 그려지고 더 많은 모델이 경험에 추가됩니다. 결국, 사용자가 개별 부품을 확대할 수 있을 만큼 충분한 데이터가 디지털 현실로 가져옵니다. 드 벨은 이를 3D 지오메트리에 대한 폴리곤 스트리밍 방법이라고 부릅니다.

또한 툴을 사용하여 CAD 모델에서 데이터를 추출하여 보다 '게임화된' 환경에서 사용할 수 있다고 설명합니다. 이는 지적 재산(IP)을 보호하는 추가적인 이점도 있습니다. 이러한 툴은 XR 사용 사례에 따라 3D 모델의 추상화 정도를 달리할 수 있습니다.

"이것은 첫 번째 [모범 사례]로 다시 연결됩니다."라고 드 벨은 말합니다. "이 데이터로 무엇을 하려고 하는지, 그리고 데이터에서 어떤 부분을 제거할 수 있는지 스스로에게 물어보세요. 이렇게 하면 보안 문제가 해결되고 데이터 유출이 줄어들지만, 반대로 데이터의 전체 무게가 줄어들고 실제로 실시간 경험에 적용하기 위해 데이터를 처리하는 것이 훨씬 쉬워집니다."

새로운 XR 장비, 데이터 소스 및 통합에 대한 미래 대비

XR 경험의 ROI를 최적화하려면 개발자는 미래에 대비해야 합니다. 이는 이러한 애플리케이션 내의 디지털 트윈이 실제 자산을 실시간으로 반영해야 한다는 의미일 뿐만 아니라 XR 애플리케이션 자체가 현재 XR 하드웨어와 호환된다는 의미이기도 합니다. 이를 위해 개발자는 자신의 데이터가 개방형 표준을 준수하는지 확인해야 합니다. 표준은 항상 진화하고 있으며 XR 애플리케이션에 대해 잘 정의되어 있지 않기 때문에 이는 어려울 수 있습니다.

이를 해결하기 위해서는 자동화된 시스템이 필수적이라는 것이 모리-델로네의 생각입니다. "툴링에 인텔리전스가 내장되어 있다는 것은 큰 차이를 만들어냅니다."라고 그는 말합니다. "[3D 모델의] 단순한 변환이 아니라 사용 사례에 맞게 동적으로 변환됩니다... 복잡한 어셈블리는 하루에 60개의 업데이트를 볼 수 있죠? 30명이 다양한 파트에서 작업하고 있기 때문입니다. 따라서 이러한 자동화를 갖추는 것이 매우 중요합니다."

작게 시작하여 넓게 확장

XR 경험은 출시부터 조직 전체를 아우를 필요는 없습니다. 개발을 간소화하고, 문제를 줄이고, 워크플로 통합을 개선하기 위해 소규모로 시작할 수 있으며, 종종 그렇게 해야 합니다. 기능 크립으로 인해 릴리스하지 않는 것보다 유지보수 엔지니어에게 한 부품을 수정하는 방법을 보여주는 XR 애플리케이션을 만드는 것이 훨씬 낫습니다. 경험이 그 가치가 입증되면 다른 상황으로 확장할 수 있습니다.

모리-델로네이는 이것이 다시 한 번 XR 경험의 초기 범위를 정의하는 데 도움이 되기 때문에 다시 한 번 무엇을 해결하고자 하는지를 묻는 것과 관련이 있다고 말합니다. 그는 "작은 문제를 찾아서 해결하고, 그 솔루션에 대한 투자 수익이 입증되면 이를 기반으로 구축하는 것이 중요합니다."라고 말합니다. 이를 기반으로 조직 내에서 점점 더 많은 문제를 해결할 수 있습니다."

유니티가 XR 경험 제작을 지원하는 방법

유니티의 도움으로 개발자는 모범 사례를 준수하고 일반적인 문제를 제한하면서 산업용 XR 경험을 구축할 수 있습니다.

예를 들어, 조직의 3D 데이터를 XR 애플리케이션으로 가져오고자 하는 개발자에게 Unity Pixyz는 훌륭한 자산이 될 수 있습니다. 이 툴은 CAD, BIM, 메시, 포인트 클라우드 및 다양한 3D 데이터 형식을 임포트 및 변환하고, 이를 최적화하고, 내부 메타데이터를 관리하여 XR 경험에 사용하기 적합하도록 만들 수 있습니다. 또한 유니티는 개발자가 데이터를 쉽게 찾고 사용할 수 있는 에셋 관리 툴을 제공하여 몰입도 높은 경험을 제작할 수 있도록 지원합니다.

그 증거로 글레이즈는 일본 건설 회사의 유니티 고객 사례를 제시합니다. 이 회사는 모든 자산과 디자인을 디지털화했습니다. 회사가 사용하거나 구축하는 모든 머신은 회사가 만들고자 하는 모든 XR 경험에 사용할 수 있습니다. 또한 유니티 에코시스템을 사용하기 때문에 이러한 애플리케이션은 웹 브라우저와 네이티브 애플리케이션 모두에 배포할 수 있습니다. 또한 유니티 에코시스템은 건설사의 3D 에셋 수집, 처리, 준비, 관리를 간소화하는 엔드투엔드 플랫폼을 제공했습니다.

글레이즈는 "유니티의 강점은 태블릿이나 최신 헤드셋에서 작동하는 XR 경험을 제작할 수 있도록 지원할 수 있다는 점"이라며 "또한 기존 기기를 지원하여 예산을 확장하고 새로운 장비에 대한 직원 교육이 필요하다는 점도 지원합니다."라고 설명합니다.

유니티가 개발자가 XR 경험을 제작하는 데 도움을 줄 수 있는 다른 방법에 대해 글레이즈는 "개발자가 직접 제작할 것인지 아니면 유니티의 전체 팀이 곧 출시될 최신 기기와 호환되도록 지원할 것인지에 따라 결정할 수 있다고 생각합니다. 경우에 따라서는 하드웨어에 대한 조기 액세스를 제공하여 사용자가 차세대 기술을 가장 먼저 배포할 수 있도록 지원합니다... 또한 최신 개방형 표준에 대한 최신 정보를 지속적으로 업데이트하고 있습니다. 메타의 최신 오픈 소스 프로젝트든, 범용 장면 설명(USD)과 같은 파일 형식이든 상관없습니다. 저희는 이를 따라갈 수 있는 리소스를 확보하고 사용자가 최대한 최신 상태를 유지할 수 있도록 지원합니다."

유니티는 개발자가 산업용 XR 애플리케이션을 제작하는 데 도움이 되는 교육 리소스도 제공합니다. 이러한 리소스에는 교육, 컨설팅 및 커뮤니티 토론 게시판이 포함됩니다.