[케이스 스터디] 트윈모션과 언리얼 엔진으로 공간정보 기반의 디지털 트윈 구현
BIM 엔지니어링 전문기업 연우테크놀러지
연우테크놀러지는 인천국제공항, 반도체 공장 공동주택 등 다양한 스펙트럼의 프로젝트를 진행하는 BIM(빌딩 정보 모델링) 엔지니어링 전문 회사다. 연우테크놀러지는 언리얼 서밋 온라인 2021에서 ‘트윈모션과 언리얼 엔진을 통한 공간정보 기반 디지털 트윈 구현 시도’라는 강연을 통해 디지털 트윈 구축 방법을 소개하고, 디지털 트윈 구축을 위한 언리얼 엔진과 트윈모션을 활용하는 노하우를 공개했다. ■ 자료제공 : 에픽게임즈
연우테크놀러지의 이종걸 상무가 진행한 강연은 크게 두 가지로 나누어졌다. 첫 번째는 ‘BIM을 활용한 데이터 통합 프로젝트 수행’으로, 한국공항공사가 발주한 김포공항 종합 개발 계획도 및 조감도 제작 과정을 사례로 디지털 트윈의 시작과 트윈모션의 활용을 소개했다. 두 번째는 ‘언리얼 엔진을 활용한 디지털 트윈 플랫폼 구축’을 통한 플랫폼 구축과 데이터의 사용에 대해 설명했다. 이외에 연우테크놀러지 내에서 디지털 트윈을 기반으로 신사업 기획을 담당하는 브랜드 법인인 11thD(일레븐스디)도 함께 소개되었다.
그림 1
BIM을 통한 데이터 통합 프로젝트 수행
‘김포공항 종합개발 계획도 조감도 제작’ 프로젝트
BIM은 특정 장소의 물리적, 기능적 특징을 모두 디지털 자산으로 생성 및 관리하는 일련의 프로세스로, 건축 분야에서는 하나의 건축물을 기획, 설계, 시공, 유지, 관리하는 모든 과정을 가상으로 3D 모델링하는 것을 일컫는다. 기존의 3D 모델링이 단순히 형태와 정보만 다루는 것과 달리 BIM은 매개 변수와 각 객체들의 메타 데이터까지 포함한 모델 구현이 가능하기 때문에, 디지털 트윈에 BIM 데이터가 채택되었을 때 효과를 기대할 수 있다.
조감도 제작은 일반적으로 고객사의 니즈에 맞춰 컴퓨터 그래픽 렌더링 이미지만을 제작해왔다. 3Ds Max, 라이노로 정보변환 및 모델링을 진행하는 방식인데, 파일 변환의 한계가 있거나 메타 데이터를 추가하기 어렵고, 일회성에 그친다는 단점이 있다. 특히, 이번 김포공항 프로젝트는 개발 계획과 관련해 영역별로 서로 다른 여러 부처들로부터 기초 자료를 받았는데, 그 데이터의 형식이 다양해서 데이터를 취합, 필터링, 정제, 수행하는 과정이 어려웠다.
연우테크놀러지가 수행한 이번 용역은 애초 ‘김포공항 종합개발 계획도’에 대한 조감도 제작이었으나, 착수 과정에서 발주처의 결과물 활용 용도에 맞춘 니즈를 더욱 면밀하게 파악하는 과정을 통해 BIM 기반 데이터 통합으로 용역을 더욱 확장해 나갈 수 있었다. 특히 이 프로젝트는 한국공항공사 내 공항에 대한 디지털 트윈의 기반을 마련했다는 데에서 의미가 크다.
한국공항공사는 이 용역을 통해 앞으로 기획하게 될 개발 계획들을 미리 준비하고 현황을 파악하며 여러 계획안을 효과적으로 비교 검토할 수 있는 통합적 시각자료를 만들기를 원했다. 이러한 니즈를 고려했을 때, 방대한 데이터 취합을 단순한 2D 시각 자료를 만들어서 일회성으로 활용하고 끝나는 것이 아니라, BIM 기반 데이터 통합을 통한 통합 모델링을 제작하는 것이 더 적절하다 판단했다. 이와 더불어, 트윈모션 프레젠터를 활용하여 기본자료의 활용도를 증대할 수 있는 방향으로 용역 확장을 제안하고 또 수행하게 되었다.
이러한 제안은 BIM 기반으로 데이터를 통합할 경우 더 효율적으로 데이터를 취합할 수 있고, 메타 데이터 추가가 가능하며, 최종 결과물로 통합 시각화 자료 및 지속 가능한 데이터를 생성할 수 있다는 장점들을 기반으로 이뤄졌다.
그림 2
BIM 활용 및 프로젝트 수행 프로세스
이번 프로젝트의 가장 중요한 포인트는 데이터 통합이었다. 데이터 통합의 시작은 한국공항공사 내 공항 계획도를 주축으로 각 기관별 관련 데이터를 수집하는 것이다. 데이터 수집이 끝난 후에는 데이터 취합 및 검토의 과정으로 넘어간다. 결과적으로 하나의 모델링 데이터가 작성되어야 하기 되기 때문에 전반적인 데이터를 검토한 뒤에 주요 영역을 포함, 가장 신뢰도가 높은 데이터를 선정한다. 연우테크놀러지는 오토데스크 레빗 파일을 BIM의 기준 포맷으로 정하고 프로젝트를 진행했다.
이미지 PDF와 같은 정성적 데이터들을 정량적 데이터로 변환이 가능한지 파악한 후 레퍼런스형 데이터 또는 직접 모델링으로 활용 가능한 데이터로 분류했다. CAD 파일의 경우 정확한 수치를 파악할 수 있는 정량적 데이터지만, 3D 모델링 작업이 필요하기 때문에 추가 작업이 필요한 데이터로 분류했다. 마지막으로 3ds, 라이노 같은 데이터는 최대한 손실 없이 BIM 내에 임베드하는 형식으로 진행했다. 이렇게 데이터 통합 과정을 내재화함으로써 추후 디지털 트윈 플랫폼 구축의 기반을 마련할 수 있었다.
최종 성과물은 BIM 모델링을 포함하여 트윈모션 프레젠터, 클라우드 기반 협업 플랫폼, 렌더링 이미지 등 다양한 형태로 납품되었다. 이는 한국공항공사 내 신공항 추진단으로 이관되어 공항공사 BIM 구축의 기반이 되었다. 또한, 기획조정실 및 스마트 공항 추진실에서도 활용됨으로써 디지털 트윈의 선제적 구현으로 평가되고 있다.
그림 3
빠르고 가벼운 트윈모션의 활용
연우테크놀러지는 발주처 내 상부 보고를 위한 자료에 트윈모션을 사용해 최상의 렌더링 퀄리티를 구현한 시각자료로 발주처의 만족도를 높였다.
작업 효율 면에서도, 공항 프로젝트가 물리적 범위 자체가 넓고 데이터의 수와 양이 방대한 점을 고려했을 때 트윈모션의 가장 큰 장점인 빠르고 가벼운 점을 최대한 활용할 수 있었다. 또한, 프레젠터를 활용하여 트윈모션 내 중요한 장면을 미리 지정하여 발주처가 손쉽게 트윈모션 뷰들을 바로 확인하는 것이 가능했다.
트윈모션의 또 다른 장점은 쉬운 접근성과 사용법이다. 프로젝트 완료 뒤 고객사 실무자를 대상으로 교육을 실시했는데, 트윈모션 자체가 학습이 수월하기도 하고, 제공할 수 있는 교육자료 또한 다양했다. 단 1회 수업만으로도 대략적인 활용 방법을 충분히 소개할 수 있었으며, 고객사의 트윈모션 활용을 통해 의사소통 효율 및 주요 의사결정 내 정보 활용도가 높아졌다.
그림 4
언리얼 엔진을 활용한 디지털 트윈 플랫폼 구축
연우테크놀러지의 데이터 기반 디지털 트윈 플랫폼 제작은 세 단계로 진행되었다.
첫 번째 1.0은 아이디어 구체화 단계다. 주요 아이디어는 설계, 시공, 견적, 유지관리 등 다양한 분야에서 활동 중인 전문가들의 지식과 경험을 BIM이라는 코어 시스템으로 통합하는 것으로, 이를 통해 효율적이고 경제적이며, 모두가 정확한 결정을 내릴 수 있는 소통 중심의 투명한 시스템을 구현하는 것이었다.
1.0에 이은 2.0은 11thD만의 BIM 기반 시스템에 언리얼 엔진을 도입 및 적용하여 프로토타입을 제작하는 것이며, 3.0은 플랫폼 기획 및 제작 단계다. 현재 2.0에서 구축해야 할 대부분의 사항들이 향후 5~10년 정도는 지속적으로 노력해야 하는 부분이기 때문에, 2.0과 3.0을 동시에 진행하고 있는 상황이다.
연우테크놀러지가 언리얼 엔진을 선택한 이유
연우테크놀러지가 언리얼 엔진을 선택한 이유는 크게 3가지였다. 첫 번째는 데이터를 다루는 방식으로, 김포공항 프로젝트처럼 데이터의 상호 호환이 확실하다는 점이 가장 중요했다. 데이터의 임포트 및 엑스포트 기능을 제공하는 언리얼 엔진을 기반으로 몰입적인 양방향 데이터 활용이 가능하리라 판단했고, 이를 통해 2차 데이터 수집 등의 플랫폼 고도화까지 계획했다.
두 번째는 시각적 퀄리티였다. 엔드유저의 서비스 만족도에 시각적 퀄리티가 미치는 영향이 매우 크고, 그 중요성이 앞으로 더욱 강조될 것이기 때문에 이미 널리 알려진 것처럼 높은 시각적 퀄리티를 자랑하는 언리얼 엔진을 자연스럽게 선택하게 됐다.
세 번째는 제작 자유도다. 기본적으로 프로그램 코딩을 통해 플랫폼을 구축할 경우에는 초기 투자 비용이 매우 커질 뿐 아니라 높은 전문성이 필요하기 때문에 접근하기조차 어려운 경우가 많다. 하지만 언리얼 엔진은 개발 환경을 제공하는 통합형 엔진일 뿐만 아니라, 블루프린트라는 비주얼 스크립트 시스템을 제공하기 때문에 전문 프로그래머 없이도 기본적인 워크플로와 UI 구축이 가능하다. 덕분에 연우테크놀러지는 도입 단계에서부터 전문 인력 없이도 자유롭게 언리얼 엔진을 테스트하며 워크플로 및 UI를 구축할 수 있었다.
그림 5
언리얼 엔진 도입 및 활용 현황
연우테크놀러지는 언리얼 엔진 도입 과정에서 언리얼 엔진 사용을 주업무로 하는 담당자를 지정하고, 언리얼 엔진 활용에 필요한 개념과 기능을 파악하게 했다. 이후, 파악한 부분을 다른 팀원들과 공유하는 한편, 팀 전체의 전략회의를 통해 계획을 수립하고 수정 및 반영하는 과정을 거쳤다.
그 다음으로는 파악한 엔진의 기능과 기획 내용을 토대로 프로토타입을 제작하여 팀의 방향성을 더 구체화하는 시간을 가졌다. 파일럿 프로젝트를 통해 프로토타입을 테스트하였으며, 이를 여러 번에 걸쳐 진행한 후, 디지털 트윈 플랫폼을 기획하고 제작하는 단계로 넘어갔다.
프로토타입의 기획 업무는 언리얼 엔진을 얼마나 활용할 수 있는지를 확인하는 언리얼 엔진 관련 부분과 플랫폼 안에서 제공할 수 있는 데이터의 종류와 형식, 방법들을 기획 및 제작하는 콘텐츠 부분으로 나눠 진행됐다.
언리얼 엔진 부분에서는 언리얼 엔진 마켓플레이스를 활용해 사례 조사를 진행했으며, 활용도가 높은 프로젝트를 선정해 학습 및 샘플링하는 방법으로 진행했다.
콘텐츠 기획은 앞서 소개한 신뢰 가능한 의사결정 도구의 샘플을 제작하는 것으로 방향을 잡고, 신도시인 과천 지식정보 타운 내의 다세대 주택의 기획 단계를 파일럿 프로젝트로 선정해 입지 조건, 디자인 및 설계 검토, 엔드유저가 직접 선택한 설계안에 따른 대략적인 견적 추출 등 검토 가능한 카테고리를 정해 진행했다.
<그림 6>은 과천 정보지식 타운의 정보를 이용해 언리얼 엔진을 활용한 플랫폼 구축 단계에서 기획한 프로토타입이다. 공공데이터 포털에서 제공받을 수 있는 대지 정보를 토대로, 도시 단위의 큰 스케일에 단지 모델링을 진행하였고, 그에 필요한 주요 시설에 대한 입지 정보들을 입력했다.
그림 6
플랫폼을 살펴보면 엔드유저는 필요한 정보를 GIS 위치 기반으로 필터링할 수도 있고, 활용 성격에 맞춰 검색 및 저장 기능을 이용할 수 있다. 주요 시설 정보에는 주변 주거 및 교통, 상업, 복지 시설 정보 등이 포함돼 있는데, 예를 들어 지하철역과의 거리를 확인하기 위해 마을버스 한 정거장의 평균 거리인 7~800 미터 정도의 구역을 표시하면 부동산 관련 매입, 임대 결정을 내리는 데 있어서 큰 도움이 될 수 있다.
또한, 하나의 건물 단위로 줌인을 해서 구체적인 설계를 체크할 수 있고, 미리 선정해 놓은 외장재 및 각종 자재들을 사용자가 직접 플랫폼 안에서 선택하고 확인할 수도 있다. 그뿐만 아니라, 단위세대 필터링 시스템과 공유 가능한 부동산 정보를 연계시켜 보증금 액수, 임대료 금액을 면적별로 필터링할 수 있도록 구성하여 사용자의 니즈를 충족시켰다.
그림 7
인테리어 가상체험 기능도 제공해 설계 안에서 볼 수 있었던 건물의 층별 인테리어 공간 체험을 할 수 있을 뿐만 아니라 평면 키플랜을 따라 확인하고 싶은 공간으로 이동할 수도 있도록 했다. 게임엔진을 기반으로 한 플랫폼 시스템이기 때문에, 기획단계에서 이루고자 하는 공간정보 구현 관련한 요구 사항이 문제없이 반영되었다.
그림 8
프로토타입 제작과정 및 디지털 트윈으로의 확장
프로토타입은 주로 기획 단계에서 선택한 샘플링 프로젝트의 템플릿을 활용해 제작했는데, 샘플링되는 프로젝트의 블루프린트를 바탕으로 기획한 콘텐츠에 맞게 필요한 부분을 변경 및 추가하는 방식으로 진행됐다. 템플릿을 활용하면 기본적인 세팅 값을 가져와서 시간을 단축하고, 시행착오를 줄일 수 있다는 장점이 있다.
초기 준비 단계에서 시간을 단축했기 때문에 새로운 기능을 더 많이 구현하는데 시간을 투자할 수 있었다. 연우테크놀러지에서 추구하는 주요 방향성 중 하나가 데이터의 상호 작용이기 때문에 사용자의 플랫폼 내 데이터 체험 및 결정 사항을 저장하고 내보내기 기능에 대한 검토가 필요했으며, 이는 데이터 주도형 게임 플레이를 위해 제작된 노드들을 활용해서 블루프린트를 구성하고 기능을 추가하는 시도로 진행되었다.
프로토타입 제작 후 내부 리뷰를 한 결과, 3D BIM 기반 데이터 통합 의사결정 도구가 고도화되면 디지털 트레이닝이라는 키워드를 가진 하나의 데이터 기반 플랫폼으로 확장될 수 있을 것이라는 결론을 내렸다.
연우테크놀러지는 데이터를 통합하고 가공하는 프로세스와 3D 가상공간 구축의 고도화를 접목시키는 작업이 디지털 트윈 시스템이라고 생각하고, 3D 가상공간에 위치기반 공공데이터를 수집, 추출, 필터링, 정제 및 변환하는 고도화 작업을 꾸준히 진행하고 있다.
그림 9
향후 언리얼 엔진 활용 계획
연우테크놀러지는 다양한 파일럿 프로젝트를 통해 현재는 플랫폼 기획의 마무리 단계에 있다. 지금까지의 파일럿 테스트 등을 통해 플랫폼 구축을 위한 필요 전략 조건을 총 5가지로 요약할 수 있는데, 이는 언리얼 엔진 기반 기술 고도화, 데이터 가공, 데이터 수집, 시장의 수요 파악 그리고 웹 기반 플랫폼 구현이다.
연우테크놀러지는 지금까지 언리얼 엔진을 활용한 건설산업 적용 방안을 중심으로 접근해 왔다. 향후에는 11thD라는 새로운 브랜드를 통해 언리얼 엔진의 기능에 더 집중하여 기술적인 고도화를 시도할 계획이며, 현재는 웹 기반 플랫폼 구현 및 GIS 기반 데이터 활용에 집중하고 있다.
웹 기반 서비스를 검토하게 된 이유는 사용자 접근성이 용이하기 때문으로, 사용자가 확대되어야 결국 신뢰도 높은 데이터 수집이 가능하기 때문이다. 최근에는 픽셀 스트리밍 테스트를 진행했고, 웹 기반 언리얼 엔진 이용에 대해서도 검토하고 있다. 또한, 해당 데이터의 활용성을 높이기 위해, GIS 기반 데이터 활용 플랫폼도 함께 검토 및 진행 중이다.
연우테크놀러지는 11thD와 함께 기존 건설 산업에서 집중했던 물리적인 영역에서 나아가 플랫폼을 통해 빅데이터를 활용한 디지털 트윈 월드를 구축할 계획이다. 여기서 발생하는 정보와 사용자들의 지식과 활동을 추후 모두 블록체인화 한다면 건설 산업뿐만 아니라 데이터와 함께 공존하는 메타버스 또한 만들어 낼 수 있을 것으로 예상하고 있으며, 이를 위해서 언리얼 엔진을 지속적으로 사용할 방침이다.
그림 10
■ 기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.
작성일 : 2022-03-02
