Image courtesy of CAE Inc.

차세대 비행 시뮬레이터에 언리얼 엔진을 채택한 CAE

2022년 11월 23일
올해 75주년을 맞이한 항공 훈련 업계의 거대 기업, CAE는 기념할 일이 많습니다. 전 세계에서 계약을 체결해 연간 수익이 30억 달러를 넘어선 CAE는 민간 항공, 방위/보안, 의료 부문에 최첨단 훈련 솔루션을 제공하는 공급업체로서 성공적인 한 해를 보내고 있습니다.

CAE의 뿌리는 항공 라디오 산업이지만, 비행 시뮬레이터 사업에 빠르게 진입했습니다. 수십 년 후 CAE는 포트폴리오에 훈련 네트워크를 추가했습니다. 현재는 CAE의 수익 60% 이상을 훈련 서비스가 차지하고 있습니다.

CAE의 기술 및 혁신 부문 부사장 마크 생힐레르(Marc St-Hilaire)는 말합니다. “비행 시뮬레이터 비즈니스에 뛰어든 순간부터 훈련 디바이스의 퀄리티와 몰입감 향상은 꾸준한 과제였습니다. 몰입감이 높을수록 파일럿이 더 나은 경험을 할 수 있고, 실제로 비행기를 조종하고 있다는 믿음이 커집니다.”

CAE는 퀄리티 향상뿐만 아니라 개발 기간을 비약적으로 줄이는 것을 목표로 비행 시뮬레이터 제작에 대한 접근법을 계속해서 다듬어 왔습니다. 생힐레르는 말합니다. “저희는 글로벌 공급망에서 규격화된 상업용 전자제품, 컴퓨터, 모션 시스템, 프로젝터와 같은 비용 요소를 활용하여 이런 변화를 창출했습니다.”

언리얼 엔진에 입문하다

완제품 부품에 초점을 맞춘 CAE는 차세대 비주얼 솔루션을 위한 소프트웨어 플랫폼으로 언리얼 엔진을 채택했습니다.
Image courtesy of CAE Inc.
생힐레르가 말합니다. “비주얼 시스템의 측면에서 기술이 크게 진보했습니다. 덕분에 지금 이 자리에 오게 됐죠.” 그는 언리얼 엔진이 시뮬레이션 분야에 뛰어들었던 10년 전을 떠올립니다.

생힐레르가 말합니다. “당시에는 게임 엔진으로 개발된 과제별 트레이너나 낮은 단계의 과제 트레이너, 일인칭 슈터, 전술 훈련이 있었습니다. 단일 패키지에 턴키 시스템이 있어 정말 혁신적이었죠. 개발 환경을 툴뿐만 아니라 자체 솔루션을 배포할 수단으로 활용했으니까요.” 그는 언리얼 엔진의 콘텐츠 및 커뮤니티 생태계 역시 시뮬레이션 업계에 큰 혁신이었다고 덧붙입니다.

생힐레르에 따르면 그때부터 게임 엔진 기술이 GPU 파워 등 시뮬레이션 솔루션을 구성하는 다른 요소와 함께 발전을 이루면서 시뮬레이션 업계가 사실적이고 효율적인 훈련 솔루션인 전역 좌표계를 제작하기 위해 처리해야 했던 원거리 인식, 낮은 지연시간, 그래픽 품질 등 여러 가지 과제를 해결했습니다.

시뮬레이션 지연시간 해결

생힐레르는 시뮬레이터에서 낮은 지연시간이 얼마나 중요한지 설명하기 위해 훈련생이 요크에 힘을 적용하여 다양한 감각을 경험하는 폐쇄 제어 루프와 비행 시뮬레이터를 비교합니다. 생힐레르가 말합니다. “파일럿은 몸으로 움직임을 느낍니다. 눈으로 현재 위치가 어디인지, 어디로 움직이고 있는지 파악하고, 내이를 통해 가속과 회전을 느끼며, 촉각은 힘 피드백을 제공합니다. 정말 섬세한 루프입니다. 루프에 지연시간이나 딜레이가 조금이라도 존재한다면 뭔가 옳지 않다는 느낌을 받게 되고, 시뮬레이션된 비행기를 조종하는 파일럿이 영향을 받을 수 있어 전체적으로 파일럿의 경험에 단절이 발생합니다.”

생힐레르는 산업 규제 기관이 모든 딜레이 및 지연시간의 상한을 90밀리초로 규정할 정도로 지연시간의 중요성이 크다고 합니다. 90밀리초는 파일럿이 컨트롤을 움직이는 시점부터 비주얼 디스플레이 과정 전체, 그리고 그 밖에 발생하는 모든 데이터 전송 및 계산까지 아우르는 수치입니다.

생힐레르는 말합니다. “합동 전투 시나리오의 전투기 시뮬레이터에서 훈련 중이라면, 다른 시뮬레이터에 탑승한 윙맨도 저와 같은 것을 볼 수 있어야 합니다. 예를 들어 제가 뭔가를 격추했다면 저와 윙맨 모두 동시에 볼 수 있어야 하죠.”

따라서 네트워크 지연시간의 중요성이 크게 강조됩니다. 시뮬레이션의 몰입감, 사실성, 훈련 효율성을 유지하는 데 있어 네트워크 지연시간은 시뮬레이터 자체의 지연시간만큼이나 중요합니다.

표준화로의 이행

약 15년 전, CAE는 상업용 GPU 및 드라이버를 활용하는 쪽으로 개발 초점을 옮겼으며, 그 후로 파일럿을 위한 시각적 계산이라는 여정을 이어오고 있습니다. 생힐레르는 이것이 시각적 콘텐츠를 직접 제작하는 과정에서 발생한 또 다른 기술적 변화의 예시라고 강조합니다.
Image courtesy of CAE Inc.
CAE의 비행 시뮬레이터 이미지 제너레이터 팀은 초반에 ASIC(주문형 반도체) 및 FPGA(프로그래머블 반도체)에 집중했습니다. 생힐레르는 말합니다. “그 당시 구현할 수 있는 퍼포먼스의 정점은 프레임당 폴리곤 6,000개를 렌더링하는 것이었습니다. 상업용 GPU로 전환했을 때는 ASIC 설계와 FPGA 프로그래밍에서 OpenGL 표준을 기반으로 하는 소프트웨어 스택으로 넘어습니다.”

그때부터는 '폴리곤 개수'보다 로드맵 및 GPU와 밀접하게 연관된 이미지 퀄리티가 더 중요해졌습니다. GPU 퍼포먼스가 해마다 향상됨에 따라 CAE는 최적화보다 콘텐츠에 더 집중할 수 있었습니다.
Image courtesy of CAE Inc.
CAE는 디테일 수준이 높은 대규모 게이밍 영역을 빠르게 개발할 수 있도록 위성 이미지 및 디지털 지형 데이터 소스를 광범위하게 활용합니다. 생힐레르는 2016년의 중요한 순간 덕분에 이러한 발전이 가능해졌다고 합니다. 그전까지는 회사마다 GIS 데이터용 자체 포맷을 보유하고 있었고, 해당 포맷은 이미지 제너레이터 아키텍처와 밀접하게 맞물려 있었습니다. 더 나은 시뮬레이터 상호 연결에 대한 고객의 강력한 수요도 존재했습니다.

그리고 개방형 공간 정보 컨소시엄(Open Geospatial Consortium®)이 상호 운용성을 확보할 목적으로 CDB 포맷을 표준 시뮬레이션 GIS 포맷으로 채택했습니다. 생힐레르는 이 표준화를 시뮬레이터의 진화에 있어 또 다른 '중요한 순간'이었다며, 해당 분야에서 CAE가 발전을 이룬 계기가 되었다고 합니다.

ProdigyTM 이미지 제너레이터

CAE는 이미 이 여정의 첫 번째 걸음을 내디뎠습니다. 2021년 11월, CAE는 새로운 Prodigy 이미지 제네레이터(IG)를 발표했습니다. Prodigy는 이전의 가상 환경에 비해 훨씬 더 많은 엔티티를 지원합니다. Prodigy는 언리얼 엔진을 통해 극도로 사실적인 가상 환경을 구현합니다. 또한 AI와 DirectX, OpenFlight, OGC CDB 등 업계 표준을 지원하며, 규모가 작고, 최대 8K 프로젝터까지 호환 가능하며, 가장 높은 기준을 충족하는 사이버 보안을 제공합니다.
 

Prodigy 개발은 기존 하드웨어 및 소프트웨어 솔루션을 활용하여 시스템 간에 조화를 이루고 원활한 상호 운용성을 제공하고자 하는 CAE의 노력으로 인한 직접적인 결과입니다. 생힐레르는 말합니다. “CAE가 이미 해결된 문제를 다시 해결하며 쓸데없이 시간을 허비한다는 것은 말이 안 됩니다. 이용할 수 있는 것은 취하고 앞으로 나아가는 것이 합리적이죠.”

생힐레르는 차세대 시뮬레이터로 언리얼 엔진을 활용하게 된 CAE의 미래에 대해 매우 고무적입니다. 생힐레르가 말합니다. “이것은 여정입니다. 에픽게임즈 동료들과 모든 협업 동료들의 자세를 보면, 우리 모두가 협력하여 시뮬레이션 커뮤니티가 직면한 문제를 해결할 수 있을 것입니다. 이러한 협업을 통해 항공 훈련 분야의 목표에 더 가까워질 뿐만 아니라 목표를 뛰어넘을 수도 있다고 확신합니다.”

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