산업 응용 프로그램을 위한 XR 개발 모범 사례

핵심 요약

지난 수십 년 동안 개발자들은 산업을 디지털 영역으로 가져왔습니다. 그들은 사람들이 무엇이든 사고 팔 수 있는 온라인 플랫폼을 코딩했습니다. 그들은 3D CAD에서 원자재 제련에 이르기까지 모든 것을 가르치는 공개 라이브러리를 만들었습니다. 그들은 디자인 최적화 및 3D 기하학에 협업할 수 있는 네트워킹 도구를 제작했습니다. 그 결과, 산업 전문가들은 몇 번의 클릭만으로도 무엇이든 공유하고 배울 수 있습니다. 하지만 그렇게 하려면 여전히 그 디지털 영역에 연결해야 합니다.

이로 인해 산업의 디지털 전환의 다음 단계로 나아갔습니다. 개발자들은 산업의 물리적 영역과 디지털 영역을 연결하는 대신 혼합할 계획입니다. 본질적으로, 디지털 영역은 이제 가상 현실(VR), 증강 현실(AR) 및 혼합 현실(MR)을 통해 생산 현장으로 직접 들어오고 있으며, 이를 통틀어 확장 현실(XR)이라고 합니다. 현재 이러한 기술의 산업 응용 프로그램에는 다음이 포함됩니다:

• 사람, 제품 및 재산에 대한 위험을 줄이기 위한 디지털 생산 라인에서의 VR 교육.
• AR 지원 유지보수, 라인에 있는 사람들이 디자이너가 문제를 어떻게 해결할 의도인지 볼 수 있게 합니다.
• 고객이 구매하기 전에 제품을 가상으로 둘러보거나 착용해 볼 수 있는 MR 지원 상점.
• XR 기술의 산업 응용 프로그램은 아직 초기 단계에 있습니다. 따라서 산업 개발자들은 어떤 응용 프로그램이 가능한지 의문을 가질 수 있습니다.

그러나 XR을 산업에 추가한 최근성으로 인해 개발자들은 또 다른 질문을 하고 있습니다: 이러한 경험을 생성하기 위한 모범 사례는 무엇인가요? 그것은 여기서 논의될 것입니다.

이 전자책은 engineering.com에서 의뢰했습니다.

XR이란 무엇이며, 산업에 어떤 변화를 가져올까요?

대부분의 개발자들이 XR 기술 간의 차이를 본능적으로 알고 있지만, 여기서 기준을 설정하기 위해 정의하는 것이 가장 좋습니다:

• 가상 현실(VR)은 완전히 디지털 경험입니다. 실제 세계와의 유일한 연결은 사용자의 입력 및 디스플레이 장치입니다.
• 증강 현실(AR)은 물리적 세계와 가상 영역 간의 부드러운 혼합입니다. 디지털 자산, 정보 및 데이터가 실제 자산 위에 오버레이됩니다.
• 혼합 현실(MR)은 디지털 영역과 물리적 세계를 완전히 혼합합니다. 디지털 자산은 실제 자산과 상호작용하며 그 반대도 마찬가지입니다.
• 확장 현실(XR)은 위의 모든 것을 포함합니다.

“나는 [XR]을 물리적 현실과 디지털 현실 간의 경계를 흐리는 몰입형 경험을 만드는 것으로 광범위하게 정의할 수 있다”고 Unity 산업 팀의 수석 기술 제품 관리자 세스 글레이즈가 동의합니다. “여기에는 구체적으로 VR, 즉 가상 현실, AR, 증강 현실, 그리고 혼합 현실이 포함됩니다.”

VR의 산업적 예는 디지털 회의나 워크숍을 포함할 수 있습니다. 여기서 전 세계의 직원들이 동시에 디지털 풍경과 실제 자산의 디지털 트윈과 상호작용합니다. 실제로 각 직원은 VR 헤드셋을 착용하고 입력 장치를 사용하여 가상 환경과 디지털 트윈과 상호작용합니다. 하지만 디지털 영역 내에서 직원들은 트윈을 어떤 크기로든 조정할 수 있으며(가장 작은 세부 사항을 검사하거나 테스트하기 위해) 제품의 성능을 어떤 환경에서도 시뮬레이션할 수 있습니다.

VR의 또 다른 좋은 응용 프로그램은 “몰입형 교육[이] 종종 대규모로 교육하는 유일한 방법입니다.”라고 Unity 산업 팀의 수석 솔루션 아키텍트 제롬 모레-델로네가 말합니다. “[훈련생]을 제조 공장에 무작위로 데려갈 수는 없습니다. [VR]은 [이들] 직원에게 [시설] 접근을 제공할 수 있습니다… 사람들을 위험[과 모범 사례]에 익숙해지게 합니다.”

앞서 언급한 유지보수 예시는 AR의 좋은 설명입니다. 유지보수 엔지니어가 구글 렌즈와 같은 부착물이 있는 안전모를 착용하고 있다고 상상해 보세요. 디스플레이는 생산 라인에서 기계가 유지보수가 필요하다는 알림을 제공하고, 기계가 위치한 곳으로 안내하며, 고장난 기계의 부품을 보여주고, 그 부품을 수리하는 방법을 설명하는 비디오를 오버레이할 수 있습니다.

혼합 현실은 AR의 혼합 현실 개념을 한 단계 더 발전시키며, 그렇게 함으로써 종종 VR 요소와 결합됩니다. 위의 AR 유지보수 예를 상상해 보세요. 이제 유지보수 엔지니어는 VR 입력 장치와 헤드셋을 사용하여 재택근무를 하고 있습니다. 엔지니어의 관점에서 그들은 생산 라인의 디지털 트윈으로 구성된 디지털 풍경을 탐색하고 있습니다. 한편, 물리적 생산 라인에서는 그 엔지니어가 제어하는 로봇이 기계를 물리적으로 수리하고 있습니다.

산업 XR 경험을 만드는 데 있어 도전 과제

XR 용어가 완전히 정의되고 산업 응용 프로그램에 대한 잠재력이 명확해지면서, 개발자들은 이러한 몰입형 경험을 만들 때 직면할 도전 과제에 대해 자연스럽게 궁금해할 것입니다. 유니티 산업 팀의 소프트웨어 개발 관리자 조나단 드 벨은 그의 팀이 고객이 XR 응용 프로그램에 맞게 데이터와 디자인을 조정하는 데 도움을 주기 위해 자주 호출된다고 설명합니다. 그 결과, 그는 개발자들이 직면하는 일반적인 XR 도전 과제를 알고 있습니다.

그는 첫 번째 도전 과제가 고객의 3D 모델이 디지털 경험에 쉽게 통합될 수 없을 만큼 너무 크다는 것이라고 설명합니다. 드 벨은 그의 팀이 "매우 크고, 매우 상세한 모델"과 자주 작업한다고 말합니다. "부품 수가 방대하고 각 부품은 매우 상세합니다. 왜냐하면 [우리는] 제조 데이터를 다루고 있기 때문입니다." 이것은 전통적인 비디오 게임 데이터가 아닙니다."

관련 있지만 다른 도전 과제는 3D 모델 및 기타 디지털 자산과 관련된 대량의 메타데이터에서 발생합니다. 이 비기하학적 데이터의 예로는 자산의 재료 특성이 포함될 수 있습니다. XR 경험에서 이러한 값은 디지털 디스플레이에 추가될 수 있습니다. 하나의 자산의 항복 강도가 많은 데이터는 아니지만, 이는 전체 시설에 걸쳐 있는 재료 특성 데이터에서 가져온 것일 가능성이 높습니다. — 이는 많은 데이터가 될 수 있습니다.

"비시각적 데이터도 있습니다," 드 벨이 동의합니다. "많은 경우에 그 데이터가 애플리케이션 내에서 접근 가능해야 합니다. 그리고 그 관련 정보를 전달하는 것도 도전 과제입니다. 왜냐하면 그 양이 많기 때문입니다."

이 데이터의 양은 또 다른 도전 과제를 가져옵니다: XR 하드웨어 호환성. 사용자가 실제 환경에서 XR 경험에 접근할 때 어떤 장치를 가지고 있을지 알 수 없습니다. 따라서, 이 방대한 양의 데이터는 레거시 CPU, GPU 및 헤드셋을 포함한 수많은 소프트웨어 및 하드웨어 장치와 호환 가능하고 전송 가능해야 합니다.

확장하면, 이는 개발자들이 XR 애플리케이션의 미래 보장을 위한 도전에 직면한다는 것을 의미합니다. 전화기와 같은 많은 모바일 장치가 모델 간에 연간 교체가 이루어지기 때문에, XR 경험이 레거시 장치뿐만 아니라 미래의 장치에서도 작동하도록 보장하는 것이 중요합니다.

산업 응용 프로그램을 위한 XR 모델을 구축할 때 디자이너가 직면하는 또 다른 도전은 일반적으로 디지털 트윈, 독점 데이터 및 다양한 회사 데이터 사일로에 잠겨 있는 정보에 접근해야 한다는 것입니다. 이 문제는 실시간 데이터를 다룰 때 더욱 악화됩니다. 디지털 영역이 물리적 영역을 반영하는 것이 중요하기 때문에, 3D 자산 및 다양한 다른 데이터 소스의 버전 관리는 매우 중요합니다.

XR 경험을 만들 때의 모범 사례

XR 경험은 다를 수 있지만, Unity는 개발자들이 직면하는 많은 도전이 여전히 동일하다는 것을 보여주었습니다. 그 결과, 회사는 이러한 많은 도전을 해결하기 위한 모범 사례를 개발했습니다.

자신에게 물어보세요, "이 XR 경험은 무엇을 해결합니까?"

글레이즈는 XR 애플리케이션을 만들 때 가장 중요하고 첫 번째 모범 사례는 개발 시작 시 사용 사례와 이점을 이해하고 정의하는 것이라고 언급합니다. 산업 워크플로에 XR을 추가하는 것은 최신 기술 트렌드에 뛰어드는 것이어서는 안 됩니다. 예를 들어, 비디오 통화로 충분할 때 모든 회의를 XR 환경으로 가져오는 것은 이점이 없습니다. 사용자에게 몰입형 경험을 강요할 필요는 없습니다. 그것이 실질적인 문제를 해결하지 않는 한 말입니다.

XR 애플리케이션의 사용 사례와 이점을 먼저 정의함으로써, 개발자는 이 정보를 사용하여 범위, 예산 및 개발 시간을 조정할 수 있습니다. 또한, 이는 그들이 앞서 언급한 많은 도전을 제한하는 데 도움이 됩니다. 초기 XR 경험이 완료되면, 개발자는 그 범위를 확장하거나 다른 것을 구축할 수 있습니다.

최고의 XR 경험은 해결되는 문제에 맞춰져 있습니다

개발자들이 그들의 XR 경험이 해결하고 있는 문제를 이해하면, 그 필요에 맞게 더 잘 조정할 수 있습니다. 예를 들어, 애플리케이션이 다음과 같은 경우:

• 고객이 제품을 사용해 볼 수 있도록 도와주면, 궁극적인 쇼룸은 고객의 '뒷마당'입니다.
• 유지보수 작업자를 교육하면, 궁극적인 교육 공간은 자신의 장비입니다.
• 제품 디자인을 테스트하면, 궁극적인 테스트 장소는 제품의 자연 환경입니다.

예를 들어, Glaze는 산업 응용을 위한 몰입형 VR 교육 경험에 중점을 둔 호주 개발자를 참조합니다. 이 경험 중 하나는 근로자들이 해양 석유 굴착 장비를 수리하는 교육을 포함했습니다. 장비는 24시간 가동되며 중단하는 데 수백만 달러가 소요됩니다. 한편, 이러한 자산에서 비상 시나리오를 시뮬레이션하는 것은 위험할 수 있습니다. 따라서 실제 세계에서 장비에 대한 교육을 받는 것은 어렵습니다.

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

개발자는 이러한 XR 시뮬레이션이 어떤 석유 굴착 장비를 모델링하는 것만으로는 충분하지 않다는 것을 발견했습니다. 직원이 작업하는 석유 굴착 장비를 모델링해야 합니다. 그렇지 않으면, 그들은 현재 장비 설정에 대한 교육 지식을 전환하려고 할 때 중요한 순간에 실수할 수 있습니다.

당신이 가진 모델을 사용하세요

산업계는 XR 애플리케이션 내에서 활용할 수 있는 데이터, 모델 및 3D 기하학으로 가득 차 있습니다. Glaze는 테마파크를 위한 놀이기구 및 어트랙션을 개발하는 회사의 예를 들었습니다. 그 놀이기구와 어트랙션의 3D CAD 모델은 이미 존재합니다. 따라서, 이들은 XR 애플리케이션 개발을 가속화하는 데 사용될 수 있습니다.

테마파크는 인기 있는 장소이지만, 모든 사람이 이를 방문할 수 있는 수단이나 능력을 가지고 있는 것은 아닙니다. 이는 공원에 대한 수익 손실과 방문할 수 있는 기회를 잃은 것으로 간주될 수 있습니다. 대신, 공원은 3D 모델을 사용하여 이러한 팬들에게 도달하는 몰입형 경험을 구축할 수 있습니다. 이제 더 많은 사람들이 물리적 위치나 상태에 관계없이 멀리서 이러한 명소에 접근할 수 있습니다. 한편, 공원은 이러한 명소의 ROI를 개선하는 새로운 수익원을 창출합니다.

"당신은 그 자산을 여러 번 활용할 수 있습니다,"라고 글레이즈가 말합니다. "그 시점에서 보안 [관점]에서 그들은 기능이 제거됩니다." 당신은 전체 CAD 모델을 던지지 않을 것입니다. 하지만 당신은 이러한 [기능이 제거된 모델]을 재사용하여 판매 팀을 지원할 수 있습니다. … 이러한 [경험]은 … 가상 착용이나 당신이 이러한 [모델]을 사용하여 만든 시설을 탐색하는 것과 같은 것일 수 있습니다."

실시간 3D에서 작업할 수 있도록 데이터를 정리하고 간소화하세요

내부 3D 데이터 산업 개발자들이 접근할 수 있는 많은 데이터는 CAD 파일 형태로 제공됩니다. 이는 CAD 도구가 제품 설계, 개발 및 제조와 같은 산업 워크플로우를 위해 설계되었기 때문에 이해가 됩니다. 이러한 워크플로우는 XR 환경과 호환되거나 필요한 것보다 더 많은 정보를 요구합니다. 하지만 이전의 모범 사례가 주장하는 바와 같이, 이 CAD 데이터는 활용되어야 합니다. 드 벨과 모레-델로네는 이 모순이 또 다른 XR 개발 모범 사례인 데이터 간소화 및 단순화로 이어진다고 설명합니다.

"당신의 애플리케이션을 데이터와 분리하고, 데이터를 외부화하세요,"라고 모레-델로네가 말합니다. "이것은 정말 중요합니다. 왜냐하면 다음에 나올 하드웨어에 맞게 데이터를 재작업해야 할 수도 있기 때문입니다. 그 플랫폼의 하드웨어 요구 사항에 맞게." 만약 당신의 데이터가 애플리케이션에 내장되어 있다면, 프로젝트를 다시 열어 데이터를 수집하는 데 많은 [작업]이 필요할 것입니다."

이것을 수행하는 첫 번째 방법은 3D 객체의 기능이 가변적인 계층적 세부 수준(또는 LODing) 로딩 시스템을 만드는 것입니다. 본질적으로 사용자가 멀리서 객체를 볼 때 그것은 3D 모델의 간단한 윤곽선입니다 — 그 객체가 수천 개의 부품으로 구성되어 있더라도. 사용자가 가까이 다가가면 더 많은 세부 정보가 그려지고, 경험에 더 많은 모델이 추가됩니다. 결국, 사용자가 개별 부품으로 확대할 수 있을 만큼 충분한 데이터가 디지털 현실로 가져와집니다. 드 벨은 이것을 3D 기하학에 대한 폴리곤 스트리밍 방법이라고 부릅니다.

그는 또한 도구를 사용하여 CAD 모델에서 데이터를 추출하여 더 ‘게임화된’ 환경에서 사용할 수 있다고 설명합니다. 이는 지적 재산(IP)을 보호하는 추가적인 이점이 있습니다. 이 도구는 XR 사용 사례에 따라 3D 모델의 추상화 정도를 다르게 할 수 있습니다.

“이것은 첫 번째 [모범 사례]와 연결됩니다.”라고 드 벨이 말합니다. “자신에게 물어보세요, ‘이 데이터로 무엇을 하려고 하는가, 그리고 데이터의 어떤 부분을 제거할 수 있는가?” 이는 보안 문제를 제거하고, [데이터 유출을 줄이며], 반면에 데이터의 총 중량을 줄이고 실제로 실시간 경험으로 가져오는 것을 훨씬 쉽게 만들 것입니다.”

새로운 XR 장비, 데이터 소스 및 통합을 위한 미래 대비

XR 경험의 ROI를 최적화하기 위해 개발자는 미래 대비를 보장해야 합니다. 이는 이러한 애플리케이션 내의 디지털 쌍둥이가 실시간으로 실제 자산을 반영해야 한다는 것을 의미할 뿐만 아니라, XR 애플리케이션 자체가 현재 XR 하드웨어와 호환되어야 함을 의미합니다. 이를 위해 개발자는 데이터가 개방형 표준을 준수하는지 확인해야 합니다. 이는 표준이 항상 진화하고 XR 애플리케이션에 대해 잘 정의되어 있지 않기 때문에 어려울 수 있습니다.

이를 해결하기 위해 모레-델로네는 자동화 시스템이 필수적이라고 제안합니다. “우리 도구에 지능이 내장되어 있는 것은 큰 차이를 만듭니다.”라고 그는 말합니다. “3D 모델의 변환만이 아니라, 사용 사례에 맞게 조정되는 동적 변환입니다 … 복잡한 조립은 하루에 60번의 업데이트를 받을 수 있습니다, 맞죠?” 왜냐하면 다양한 부분에서 30명이 작업하고 있기 때문입니다. 따라서 이러한 자동화가 중요합니다.”

작게 시작한 다음 넓게 확장하라

XR 경험은 출시 시 전체 조직을 포함할 필요는 없습니다. 작게 시작하여 개발을 단순화하고, 도전 과제를 줄이며, 워크플로 통합을 개선하는 것이 좋습니다. 기능이 늘어나는 것 때문에 출시하지 않는 것보다 한 부분을 수리하는 방법을 유지보수 엔지니어에게 보여주는 XR 애플리케이션을 만드는 것이 훨씬 낫습니다. 경험이 그 가치를 입증한 후, 다른 상황으로 확장할 수 있습니다.

Maurey-Delaunay는 이것이 XR 경험이 해결할 문제를 묻는 것과 다시 관련이 있다고 언급하며, 이는 초기 범위를 정의하는 데 도움이 됩니다. 그는 "작은 문제를 찾아 해결한 다음, 그 해결책의 투자 수익을 입증한 후에 그 위에 구축하는 것입니다."라고 말합니다. 조직 내에서 점점 더 많은 문제를 해결하기 위해 그 위에 구축합니다.

Unity가 XR 경험을 만드는 데 어떻게 도움이 되는지

Unity의 도움으로 개발자는 모범 사례를 준수하고 일반적인 문제를 제한하면서 산업 XR 경험을 구축할 수 있습니다.

예를 들어, Unity Pixyz는 조직의 3D 데이터를 XR 애플리케이션으로 가져오려는 개발자에게 훌륭한 자산이 될 수 있습니다. 이 도구는 CAD, BIM, 메쉬, 포인트 클라우드 및 많은 3D 데이터 형식을 가져오고 변환할 수 있으며, 이를 최적화하고 XR 경험에 적합하게 만들기 위해 내부 메타데이터를 관리합니다. Unity는 개발자가 몰입형 경험을 구축할 수 있도록 데이터를 찾고 사용하는 것을 더 쉽게 만드는 자산 관리 도구도 제공합니다.

증거로 Glaze는 일본 건설 회사의 Unity 고객 사례를 지적합니다. 회사는 모든 자산과 디자인을 디지털화했습니다. 회사가 사용하는 모든 기계는 회사가 만들고자 하는 XR 경험에서 사용할 수 있습니다. 그리고 회사가 Unity 생태계를 사용하기 때문에 이러한 애플리케이션은 웹 브라우저와 네이티브 애플리케이션 모두에 배포될 수 있습니다. Unity 생태계는 건설 회사의 3D 자산의 수집, 처리, 준비 및 관리를 간소화하는 엔드 투 엔드 플랫폼도 제공합니다.

"Unity의 힘은 태블릿이나 최신 헤드셋에서 성능을 발휘하는 XR 경험을 만드는 데 도움을 줄 수 있다는 것입니다."라고 Glaze는 말합니다. "하지만 우리는 또한 레거시 장치를 지원하여 예산을 연장하고 새로운 장비에 대한 직원 교육의 필요성을 줄이는 데 도움을 줍니다."

Unity가 개발자가 XR 경험을 제작하는 데 도움을 줄 수 있는 다른 방법에 대해 Glaze는 "그것은 결국 당신이 스스로 하기를 원하는지, 아니면 Unity의 전체 팀이 최신 장치와 호환되도록 도와주기를 원하는지에 달려 있다고 생각합니다."라고 말합니다. 경우에 따라 우리는 하드웨어에 대한 조기 액세스를 얻어 사용자가 다음 큰 것에 배포하는 첫 번째가 될 수 있도록 돕습니다... 우리는 또한 최신 개방형 표준에 대한 정보를 유지하고 있습니다. 메타의 최신 오픈 소스 프로젝트이든, 보편적인 장면 설명(USD)과 같은 파일 형식이든. 우리는 이를 따르고 사용자가 가능한 한 최신 상태를 유지할 수 있도록 할 수 있는 자원을 가지고 있습니다.

Unity는 개발자가 산업 XR 애플리케이션을 제작하는 데 도움을 주기 위해 교육 자료도 제공합니다. 이 리소스에는 교육, 컨설팅 및 커뮤니티 토론 게시판이 포함됩니다.