LiDAR에서 랩 타임까지: Unity에서 스캔 데이터를 통해 구축하는 드라이빙 시뮬레이터

프로페셔널 드라이빙 시뮬레이터의 성패는 전적으로 드라이버가 보는 것과 예상하는 것이 일치하는가에 달려 있습니다. 시각적 요소와 물리적 반응이 같은 프레임 안에서 정확히 일치해야 시뮬레이터를 실제 트랙 주행 대신 활용할 수 있습니다. 시뮬레이터 제작자는 Unity의 HDRP(고해상도 렌더 파이프라인)와 PBR(물리 기반 렌더링)을 사용하여 원시 LiDAR 스캔 데이터를 토대로 드라이버가 한눈에 알아볼 수 있는 서킷을 구현하는 경우가 많습니다. 영국 그랑프리 및 라스베이거스 그랑프리에서 사용되는 Mercedes-AMG F1 Academy 시뮬레이터도 이와 유사한 파이프라인을 기반으로 합니다.

이는 2026년 F1 Academy 시즌을 위해 Mercedes-AMG와 유니티가 공동으로 개발한 시뮬레이터입니다. Mercedes-AMG와 유니티가 시뮬레이션 경험을 함께 만들었으며, 시뮬레이션 소프트웨어는 네덜란드에 본사를 둔 시뮬레이션 분야의 선구자인 Cruden이 Unity 기술을 사용하여 개발했습니다.

모션에 대한 신호 역할을 하는 시각적 정확도

프로페셔널 시뮬레이터에서 화면은 미적 요소가 아니라 모션에 대한 신호입니다. 드라이버의 뇌는 시각적 환경을 바라보면서 속도, 트랙 노면, 공간적 위치를 파악합니다. 이러한 시각적 단서는 주행의 물리적 사실감과 드라이버의 정서적 몰입도에 영향을 미칩니다. 화면에 지연이 발생하거나 노면 정보가 부정확할 경우 드라이버는 차량과의 일체감을 잃게 됩니다.

따라서 시뮬레이터는 엄격한 요건을 충족해야 합니다. 시뮬레이터의 렌더러는 사실적인 시각적 품질과 실시간 성능을 동시에 제공해야 하며, 둘 중 하나만 갖춰서는 충분하지 않습니다.

모든 시뮬레이터 파이프라인이 해결해야 하는 4가지 문제

• 실시간 프레임 속도에서 구현하는 사실감: 프로덕션 수준의 렌더링 품질을 확보하는 동시에 몰입도와 모션 정확도를 유지할 수 있는 렌더링 속도를 제공해야 합니다 둘 중 하나라도 충족하지 못하면 시뮬레이션의 현실성이 깨집니다.
• 자체 개발하기에는 부담이 큰 렌더링 기술: PBR은 업계 표준이지만, 대부분의 조직은 현실적으로 그에 필요한 커스텀 렌더링 엔진을 구축하고 유지 관리하기 어렵습니다.
• 고객이 직접 제작할 수 있는 콘텐츠: 엔지니어링 분야의 고객은 차량, 주변 환경, 트랙 레이아웃을 직접 제작하고 수정할 수 있기를 원합니다. 그러나 관련 툴이 지나치게 복잡하면 이러한 작업을 시작하기조차 어렵습니다.
• 시각적 요소와 물리의 긴밀한 연동: 시뮬레이션 속 차량이 실제 차량처럼 움직이지 않는다면 실사와 같은 환경도 아무 의미가 없습니다. 드라이버가 눈으로 보는 것과 체감하는 바가 일치해야 합니다.

Unity 파이프라인이 각 문제를 해결하는 방법

엔진 오버헤드 없이 프로덕션 수준의 렌더링 구현: HDRP와 Unity의 PBR 머티리얼을 활용하면 커스텀 엔진을 구축하거나 지원할 필요 없이 업계 표준 수준의 시각적 정확도를 확보할 수 있습니다. 또한 HDRP는 레이트레이싱을 기반으로 하면서도 프리프로세싱된 사실적 주변광을 생성하므로, 런타임 레이트레이싱처럼 많은 GPU 예산을 소비하지 않습니다.

포인트 클라우드를 토대로 한눈에 알아볼 수 있는 서킷 요소 구현: 모터스포츠 트랙 구축은 일반적으로 고객이 제공하는 LiDAR 스캔 데이터에서 시작됩니다. 개발 팀은 Unity에서 해당 포인트 클라우드를 직접 활용한 뒤 아스팔트 텍스처, 브레이크 마커, 연석, 스키드 마크 등 드라이버가 실제 주행에서 알아볼 수 있는 세부 요소를 추가하여 서킷의 특징을 명확하게 구현합니다.

서브밀리초 수준의 시스템 간 동기화: 정밀한 차량 동역학 및 타이어 모델 데이터가 시뮬레이션에 그대로 반영됩니다. 모션, 시각 요소, 물리 시스템 간의 타이밍 오차를 서브밀리초 수준으로 유지하여 드라이버의 입력과 차량 반응 간의 모든 불일치를 제거합니다.

고객 측에서 쉽게 접근할 수 있는 진입점: Unity는 대부분의 다른 솔루션보다 진입 장벽이 낮아 고객 측 엔지니어가 빠르게 생산성을 높일 수 있습니다. Unity는 오픈 플랫폼이기 때문에 팀원들이 에디터에서 직접 작업하거나 콘텐츠를 커스텀 익스포트 형식으로 전달할 수 있습니다.

실제 사례: Mercedes-AMG F1 Academy 시뮬레이터

유니티는 2026년 F1 Academy 시즌을 맞아 Mercedes-AMG와 협력하여, 실버스톤에서 개최되는 영국 그랑프리와 라스베이거스 그랑프리 등 주요 레이싱 이벤트에서 선보일 고정형 체험 시뮬레이터를 제작했습니다. Mercedes-AMG의 브랜딩을 반영한 이 시뮬레이터는 팀의 F1 Academy 드라이버 프로그램도 소개합니다. 유니티는 실시간 3D 플랫폼을 제공했으며, 프로페셔널 시뮬레이터 제조사인 Cruden은 Unity를 활용해 시뮬레이터 소프트웨어를 개발했습니다.

핵심은 Unity만으로 제작한 월드 투어 트랙으로, 여러 도시에서 이를 선보입니다. 코스가 여러 도시에 걸쳐 있기 때문에 단 한 바퀴만 주행해도 세계 각지를 누비며 레이스를 펼치는 듯한 경험을 할 수 있습니다. HDRP는 PBR 머티리얼과 정밀한 조명을 통해 각 도시의 시각적 특징을 생생하게 구현하고, 콕핏을 둘러싼 대형 고해상도 디스플레이에서도 높은 시각적 품질을 유지합니다.

시뮬레이터의 장점

첫 바퀴부터 느껴지는 현실감: 레이싱 시뮬레이터의 콕핏에 앉으면 누구나 즉각적으로 현실감을 느낄 수 있습니다.

프로 드라이버에 근접한 랩타임: 한 제조사의 시뮬레이터 테스트 드라이버들은 실제 서킷의 프로 드라이버 기록에 근접하는 랩타임을 달성했습니다. 이는 시각 요소와 물리가 매우 높은 정확도로 연동된다는 것을 보여 줍니다.

다양한 곳에서 팬들에게 제공하는 경험: Mercedes-AMG F1 Academy 시뮬레이터는 주요 모터스포츠 행사에서 활용할 수 있도록 제작 및 배치되었으며 실시간 순위표도 제공합니다.

더욱 빠르고 안전한 드라이빙 연습: 실제 차량에서는 실수 한 번으로 주행 중단, 차량 손상, 부품 관련 물류 처리 문제가 발생할 수 있습니다. 반면 시뮬레이터에서는 몇 초 만에 주행을 재개할 수 있습니다. 이를 통해 더 많은 반복 연습을 실시하여 트랙에 대한 이해도를 높일 수 있으며 이는 실제 서킷에서의 주행 성적 향상으로 이어집니다.

엔지니어링 사이클 단축: 차량 개발 팀은 Unity 기반 시뮬레이터를 활용하여 반복 작업이 가능한 통제 환경에서 핸들링을 테스트하고, 차량 동역학 모델을 검증하며, 설정 변경에 따른 영향을 평가할 수 있습니다. 이를 통해 실제 서킷에서 며칠씩 걸리는 테스트를 집중적인 시뮬레이터 세션으로 압축할 수 있습니다.

반복 작업의 비용이 높을수록 빛을 발하는 시뮬레이션

실제 환경에서 반복 작업에 많은 시간과 비용이 들거나 위험이 따르는 분야일수록 정확도 높은 시뮬레이션의 가치가 커집니다. 드라이버는 몇 초 만에 주행을 재개하고, 엔지니어는 서킷을 예약하거나 정비사가 차량 설정을 변경할 때까지 기다릴 필요 없이 변경 사항을 테스트할 수 있으며, 교육생은 어려운 조작에 익숙해질 때까지 반복 연습이 가능합니다. 모터스포츠 엔지니어링, 차량 OEM 개발, 프로페셔널 트레이닝에서도 모두 동일한 개발 파이프라인을 활용할 수 있으며, 생생한 레이싱 서킷을 구현하는 데 사용되는 기술은 차량 개발 프로그램이나 선박의 조타실에도 적용할 수 있습니다. 산업 분야가 달라도 요구되는 기술적 요건은 동일하기 때문입니다.