[조경정보학과 실무] 무어의 법칙. VR의 과거와 미래

VR 그리고 조경 - 3편
라펜트l김익환, 노승민l기사입력2017-12-08
편집자주 : 제4차 산업혁명시대에 국가과학기술분류체계상 조경정보학 (LB1106, Landscape information science, 전산기술을 이용하여 조경계획, 설계, 시공 등의 과정을 더욱 용이하게 하는 기술)이라는 학술적 기반에도 불구하고, 실질적 학술연구 및 활용이 이어지지 않고 있습니다. 이에 라펜트에서는 "조경정보학과 실무"라는 기획연재를 통해 지속적인 학술연구 및 활용이 이어질 수 있도록 기여하고자 합니다. 많은 관심부탁드립니다. 
[ VR 그리고 조경 - 3편 ]
무어의 법칙. VR의 과거와 미래




_김익환 한국과학기술원 문화기술대학원 연구원
노승민 서울대 환경대학원 환경조경학과 석사과정 



지난주 원고에서, 아직 많은 분께서 VR 공간이 구현되는 게임이라는 것이 결국 유치한 오락기 혹은 장난감에 불과하지 않느냐고, 그러한 것들에 무슨 깊이가 있는 설계를 요구하느냐고 여쭈어 오신다고 말씀드렸습니다. 실제로 많이, 정말 많이 접하게 되는 의심입니다. 그리고 이러한 질문을 주시는 분들에게 보통 게임이란 오래되고 낡은, 담배 연기가 자욱한 동네 오락실에서 아이들이 즐기던 그것이었습니다. 물론 게임, VR 공간이 그러한 수준이었던 시절도 분명 있었습니다. 지금의 기준에서 보았을 때 한없이 조악한 매체였지요. 하지만 그러한 코흘리개들의 단편적인 오락기였던 VR 이, 지금은 어떠한 수준으로 발전을 하였는지, 그리고 어떠한 모습으로 발전할 수 있을지에 대해 이 기회를 통해 간략하게 전달해드리고자 합니다. 

무어의 법칙(Moore’s Law)이라는 것이 있습니다. 컴퓨터를 생산하는 대기업, 인텔의 이사였던 무어가 주장한 이 법칙은 일반적인 상식으로는 쉬이 믿기가 어려울 만큼 극단적이지만, 동시에 수많은 증거가 더없이 확실하다고 알려진 법칙입니다. 해당 법칙의 내용은 지극히 단순합니다. 컴퓨터의 성능은 2의 제곱, 즉 기하급수적으로 발전한다는 것입니다. 최초 무어는 이러한 사실을 컴퓨터 보드에 삽입되는 트랜지스터의 수가 제곱으로 늘어난다는 사실에서 발견하고 발표하였으나, 곧 이는 컴퓨터 칩을 활용하는 모든 IT 기기들과 서비스들에 적용이 가능한 범용성이 있음이 밝혀졌습니다. 하지만 기술이 이렇게 단순히 제곱으로 발전한다는 사실은 문자를 통해서는 크게 와 닿지 않을 수 있습니다. 이에 간단한 그래프를 아래에 준비하였습니다.  
 
[Moore’s law graph]

제곱으로 상승을 한다는 것은 곧 위와 같은 그래프의 형태대로 상승속도가 시간에 비례하여 더더욱 빨라지고 그 각도가 가팔라짐을 의미합니다. 일례로, 최초의 휴대폰을 만드는데 십 수 년이 걸렸으며 그 성능 역시 조잡하기 짝이 없었으나, 불과 몇 년을 단위로 컬러 액정의 휴대폰이 나오고 휴대폰에서 DMB를 시청할 수 있었습니다. 그리고 곧 스마트폰이 발표되고, 지금은 매년 그 성능이 이전 모델보다 몇 배씩 좋아진 다양한 스마트폰들이 수십 개씩 쏟아져 나오고 있습니다. 이렇듯 기술의 발전 속도는 기하급수적이지요. 그리고 한껏 치켜 올라간 무어의 그래프 그 끝에는 과연 무엇이 기다리고 있을지, 쉬이 상상이 가지 않을 정도입니다. 물론 무어의 그래프에도 한계 혹은 의심의 여지가 없는 것은 아닙니다. 수년 전부터 무어의 그래프가 올라갈 수 있는 상승의 한계가 있다는 사실이 학계에서 빈번히 지적됐습니다. 하지만, 그러한 한계에 대한 지적 역시 제곱으로 발전하는 기술의 속도를 고려하지 못한 단편적인 의견일 수도 있지요. 

이 무어의 그래프를 기반으로, VR 공간이 향후 어떻게 발전할지 가늠해 볼 수가 있습니다. X축에는 시간을, Y축에는 게임 내 VR 환경을 구현하는 그래픽 카드(GPU)의 성능을 대입하여 보겠습니다. 아래와 같은 그래프가 도출됩니다. 


[Chien_Ping Lu, Moore's Law, Heterogeneity and Deep Learning, 2016]
 
그래픽 카드를 처음으로 상용 제품화하고 현재도 가장 큰 그래픽 카드 제조업체인 NVIDIA社의 GeForce 그래픽 카드(GPU) 시리즈를 기준으로 살펴보면, 위에 언급되었던 무어의 그래프가 그대로 재현됨을 알 수 있습니다. 기술은 기하급수적으로 발전하고 있으며, 이에 따라 구현이 가능한 VR 공간은 기하급수적으로 치밀하고 정교해짐을 짐작할 수 있습니다. 

그럼 이렇듯 가파른 상승곡선의 형태를 취하는 GPU와 컴퓨터 기술의 발전에 따라 게임 환경 속 VR이 어떠한 모습으로 발전하였는지에 대해 각각의 사례들을 바탕으로 살펴보고자 합니다. 연도별 사례들을 기반으로 기술의 발전 정도를 읽어낸다면, 향후 VR 공간이 어떠한 모습으로까지 발전할 수 있을지를 유추할 수 있을 것입니다.

그래픽 카드조차 없던, CPU의 성능만으로 그래픽을 구현했던 90년대 혹은 그 이전의 게임들을 살펴보면 주로 묘사되는 VR 환경이 우주 공간이었으며, SF를 시대적 배경으로 하고 있었습니다. Space Invaders가 좋은 예일 것입니다. 


[Space Invader, TAITO, 1978]

어쩌면 최초의 상용화 된 게임 중 하나라고 할 수 있는 이 게임에서는, 그래픽 카드 없이는 구현이 가능한 배경이 없었던 만큼 궁여지책으로 까만 화면을 그냥 우주라고 하지, 뭐! 라며 어쩔 수 없이 우주를 배경으로 하였던 것입니다. 이 시기에는 상호교환성이고 경관이고를 떠나서 배경 자체가 없었던 셈이지요.

그리고 그 뒤로, 아직 그래픽 카드는 없지만, CPU의 성능이 조금씩 좋아지면서 도트 그래픽을 활용한 게임들이 개발되기 시작했습니다. 컬러 모니터의 보급도 시작이 되었고요. 이에 따라 배경들도 색색이 점(도트)을 찍어서 표현하기 시작했습니다. 1991년도에 개발되어 선풍적인 인기를 끌었던, 남학생들에게는 dd파일을 알려준 프린세스메이커가 좋은 예시일 것입니다. 


[프린세스 메이커, GAINAX, 1991]

해당 게임의 배경은 도트 그래픽을 일일이 수작업으로, 마치 모자이크를 찍듯이 그렸음을 알 수 있습니다. 사실 배경-이라고 하기에는, 어떠한 상호교환성도 없고 그저 그림에 가까운 형태를 취하고 있습니다. 하지만 이 시기부터 색과 형태를 활용하여 배경환경을 구현할 수 있다는 그 가능성이 엿보이기 시작하면서, 배경만을 전문적으로 작업하는 디자이너들이 등장하기 시작했습니다. 물론 공간적인 개념이나 행태를 설계하는, 실공간 설계와 같은 접근은 전혀 꾀하지 못하였지요. 그보다는, 역시 어디까지나 그림을 그리는 수준이었습니다.

그리고 점점 기술이 발전함에 따라 그래픽 카드가 양산화와 보급이 되면서, 3차원 공간을 VR에서 구현할 수 있게 되었습니다. 프린세스 메이커가 나오고 난 10년 뒤, Max Payne 2 라는 게임이 발매되었습니다. 
 

[MaxPayne 2, Remedy Entertainment, 2003]

해당 시기에는 HALO, Gears of War 등과 같이 전례가 없이 3차원 VR 공간을 적극적으로 활용한 게임 매체들이 쏟아지기 시작했습니다. 기존의 게임 매체들과는 달리 3차원으로 구현이 되고, 심지어 해당 공간 구성 요소 간의 상호교환적인 행위까지 진행이 되기 시작하였지요. 물론 지금의 기준에서 보면 아직 조악하기 그지없는 정도였습니다. 단순히 무언가를 쏘면 부서지는 정도에 그쳤으며, 시간이나 기상의 변화 등도 없었습니다. 구현되는 공간은 마치 고정되어 영원불멸할 것 같은 인상을 주었지요. 공간을 구성하는 모델의 정교함도 아직은 입방체의 수준에서 크게 벗어나질 못하였으며, 이러한 모델 위에 입혀지는 텍스쳐의 수가 지극히 제한적이었습니다. 그리고 공간의 형태가 긴 선형 혹은 좁은 점형에 불과했습니다. 마치 테마 공원에서 어트랙션 코스를 타듯이, 사용자들은 지정된 동선을 따라 움직이며 주어진 서술을 수동적으로 소모할 뿐이었습니다. 

2년 뒤인 2005년, 바이오 하자드 4가 발매됩니다. 모델링과 텍스쳐 등이 2년 전보다 훨씬 부드러워졌음을 알 수 있습니다. 삐죽삐죽하니 거슬리던 각들이 많이 사라지고 자연스러운 곡선이 많이 활용되었습니다. 그리고 텍스쳐 역시 3겹 이상 자연스럽게 겹치면서 질감을 나타내고 있습니다.   


[Resident Evil 4, CAPCOM, 2005]

광원, 시각적인 효과 역시 아직 만족스러운 수준은 아니지만 많은 부분에서 자연스러워지고자 함을 알 수 있습니다. 하지만 이 시기에도 수동적인 상호교환성만을 제공하는 수준이었으며, 무엇보다도 하나의 매체에서 구현하는 공간의 크기에 한계가 있었습니다. 넓은 공간을 구현하고자 하면 작은 공간 여러 개를 연결해야만 하기 마련이었으며, 사용자는 공간과 공간 사이를 이동할 때마다 끊김이나 기타 현상을 겪어야만 했습니다. 

그리고 3년이 흐른 2008년, GTA 4가 발매가 됩니다. 


[GTA 4, Rock Star Games, 2008]

GTA 시리즈는 전통적으로 도시 하나를 재현하여 이를 게임 공간으로 만들고, 사용자가 해당 공간 내에 동선의 제한 없이 자유롭게 움직이며, 도시를 구성하는 모든 요소와의 상호교환적 행위를 진행하게끔 하였습니다. 그리고 2008년에 발표된 4 시리즈는, 그 여느 시리즈보다 해당 도시를 사실적으로, 그리고 시각적으로 뛰어나게 묘사하였다는 평을 들었습니다. 참고 이미지에서 보시듯이, 도로와 교통 시스템, 건물의 배치와 조경 식재 등이 구현이 되어 있습니다. 하지만 보다 자세히 보시면 많은 부분에서 부족한 부분을 살펴볼 수 있는데, 그 예로 수목은 그 volume을 표현하기 위하여, 마치 종이로 만든 모델링마냥, 여러 장의 종이를 교차로 쌓아서 만든 형태를 취하고 있습니다. 원거리에서 보기에는 풍성한 일반적인 나무로 보이나 근접하여 보았을 때는 굉장히 이질적이며, 심지어 모든 나무가 색만 다르고 같은 형태를 취하고 있는 등, 무리가 있어 보임을 알 수 있습니다. 그리고 무엇보다도, 공간이 텅 비어 있음에 이질감을 느끼기 쉽습니다. 이는 아직은 공간을 채우는 오브제를 다수 구현하고 그 텍스쳐를 적극적으로 매핑하기에는 기술적인 허들이 있음을 의미합니다.

그리고 또 3년이 지난, 2011년. Call of Duty 3편이 발매됩니다. 해당 게임은 여타 묘사되던 게임 매체상의 공간과는 확연히 다른, 괄목할만한 성장을 보여줍니다.  


[Call of duty, Infinity wars, 2011]

인물과 배경, 오브제의 디테일이 한층 발전하였으며, 특히 텍스쳐 단위로 음영이 묘사됨을 알 수 있습니다. 일례로 전방에 보이는 수목의 경우 단순히 덩어리 감을 위주로 표현한 것이 아닌, 이파리 하나 단위로 모델링이 진행되었으며, 나무의 종류와 각각의 형태 역시 다르게 구현됨을 알 수 있습니다. 공간의 구성요소와의 상호교환 정도도 극히 발전하였습니다. 하지만 그 한계 역시 존재합니다. 수목을 구현할 수 있게는 되었지만 하나의 공간에 다수의 수목을 배치하기에는 부담이 있으며, 수목의 종류 역시 상대적으로 많아지기는 하였지만 교목류에 집중되었지요. 관목과 초화류에 대한 접근은 아직 많이 부족했습니다. 그리고 기상이나 시간적인 요소 역시 적극적으로 반영되지는 못하고 있었습니다.

그리고 2015년의 게임을 살펴보겠습니다. 해당 연도 전후로는 오픈월드, 라는 수식어가 게임에 본격적으로 붙기 시작했습니다. 이는 한 번에 끊김, 혹은 추가적인 로딩 없이 거대한 지형을 구현할 수 있게 되었음을 의미합니다. 필요 이상의 기다림 없이, 사용자는 광활한 지형을 다닐 수 있게 되었으며 동선에 별도의 제한을 느끼지 못하게 됩니다. 실제 공간과 같이, 넓은 초원과 나대지를 보며 자신이 가고 싶은 만큼 이동을 하게 된 것이지요. 무엇보다도 구현하는 VR 공간의 크기가 기하급수적으로 늘어나게 된 것입니다.  


[Fallout 4, Bethesda Game Studio, 2015]


[The Witcher 3, CD Projekt RED, 2015]

공간의 양적인 발전과 함께 이를 구성하는 공간 구성 요소들의 질적인 발전 역시 꾀하게 되었습니다. 교목과 관목은 물론, 초화류와 지피식물까지 세세한 구현이 가능해졌으며, 모델로 삼은 수목의 생태적 특성까지 고려하여 수변 공간에는 버드나무와 같이 수변에 걸맞은 수종을, 그리고 장소의 일광에 따라 적합한 수종을 배치하기 시작하였습니다. 하지만 아직 시간의 축이 본격적으로 구현되지는 못하였습니다. 활짝 핀 해바라기는 마치 플라스틱 모형처럼 언제까지나 그 모습 그대로를 유지할 뿐이었지요. 아직까지는 하나의 일상적인 세계라기보다는 전시적인 공간, 연출된 테마 공간에 더 가까운 느낌을 전달하였습니다.

그리고 몇 달 이내로 발매가 될, 2018년도의 게임들을 살펴보겠습니다. 


[Hunt: Showdown, Crytek, 2018]


[Farcry 5, Ubisoft, 2018]


[Metro Exodus, 4A games, 2018]
 
일련의 게임 공간들을 살펴보면 하나의 화면에서 묘사되는 공간의 크기가 극단적으로 커져서 지평선이 보이고, 자연스러운 광원들이 구현됨을 우선 알 수 있습니다. 숲은 단순히 초록색 산이 아닌, 한그루, 한그루 형태가 다른 나무들이 밀식되어 있으며, 수종의 특성에 맞추어 배치되어있습니다. 늪지대와 같이 수변 공간의 자연스러운 배치도 이루어지고 있으며, 해당 공간 내를 구성하는 생태계도 구현이 되어 자체적으로 해당 생태계가 유지됩니다. 즉 개구리는 파리를 잡아먹고, 뱀이 기어 다니면서 개구리를 먹듯이, 공간 내의 자체적인 생태계가 유지되고 사용자는 이들 모두와 적극적인 상호교환적인 행위를 취할 수 있게 되었습니다. 동선의 제한 역시 사라져서 사용자는 본인이 희망대로 한없는 움직임을 꾀할 수가 있게 되었습니다. 그리고 시간의 흐름과 기상의 변화 역시 적극적으로 반영되었습니다. (기상과 시간의 흐름은 엔진의 개발에 맞추어 2016년부터 본격적으로 활용되기 시작했습니다) 게임 내 공간에서 낮과 밤, 계절의 변화가 이루어지기 시작했으며, 눈이 오고 비가 오기 시작했습니다. 영원불멸의 연속성을 지닌 전시적 공간으로서의 VR이 아닌, 시간의 흐름에 따라 닳고 변화하는 공간이 되고 있습니다.   

이러한 일련의 사례들을 살펴보면, 기술의 발전에 따라 구현되는 게임 속의 VR 공간들은 결국 자연환경 요소들이 풍부한 공간들로 진화하였음을 알 수 있습니다. 즉, 최초에는 공간조차 없이 검게 묘사되던 흑백의 우주에서, 직선과 각진 두부와 같은 건물들로 구현되는 인공 환경으로 발전되고, 점점 시간이 흐름에 따라서 곡선과 복잡한 생물들로 구현되는 숲과 늪지와 같은 자연환경으로 발전되었지요. 이러한 구현되는 공간 유형의 진화는, 마치 미술 화풍의 발전과 같이 공간 내 묘사되는 스타일의 발전으로까지 이어졌습니다. 시간의 흐름과 날씨의 흐름 등 공간을 동적으로 만들어주는 요소들도 점진적으로 반영이 되었습니다. 공간은 보다 가변적이고 탄력적인 경관을 연출할 수 있게 되었지요. 그리고 무엇보다도 공간의 크기가 시간의 흐름에 따라 기하급수적으로 커졌습니다. 화면 하나를 벗어나기 힘들었던 공간이, 점점 그 크기를 키우기 시작하더니 이제는 대륙 하나, 은하계 하나를 단위로 구현되고 있습니다. 

이렇듯 기술의 개발에 힘입어 VR 공간은 구현되는 정밀함이 기하급수적으로 발전하고, 공간의 크기 역시 기하급수적으로 커지고 있습니다. 여태 발전된 모습들을 토대로, 향후 개발될 VR 공간들은 그 수준조차 가늠하기 힘들 것입니다. 보다 더 현실과 같아질 것이며, HMD 및 AR 기술과의 접목을 통하여 더욱 과감한 인터랙션이 진행될 것입니다. 그리고 이렇게 기술이 발전될수록 해당 매체 내에 묘사되는 공간에 대한 사용자들의 기대감은 보다 높아질 것입니다. 사용자들은 더욱 정교한 체험과 풍부한 경험을 요구할 것이며, 이러한 수요는 실제 공간 설계에 대한 훈련을 받은 조경가 그리고 건축가에게 전가될 것을 쉽게 예상할 수 있습니다. 그런 만큼 그 여느 때보다 적극적인 영역의 확장이 기대되고, 동시에 그 책임마저 느껴지는 요즘입니다. 더욱 많은 분들께서 게임과 VR에 대해 보다 너그럽게 살펴봐 주시고 관심을 두시길 바랍니다. 감사합니다. 


Reference
박찬석, and 김형수. "게임과 그래픽카드의 기술발전." 전자공학회지 34.10 (2007): 23-32.
박인규. "멀티미디어분야의 그래픽 프로세서 (GPU) 응용 기술." 전자공학회지 36.5 (2009): 17-17.
홍성욱. "무어의 법칙 Moores Law 과 미래의 기술 사회." FUTURE HORIZON 9 (2011): 8-9.

Image
1. Space Invader, TAITO, 1978
2. 프린세스 메이커, GAINAX, 1991
3. MaxPayne 2, Remedy Entertainment, 2003
4. Resident Evil 4, CAPCOM, 2005
5. GTA 4, Rock Star Games, 2008
6. Call of duty, Infinity wars, 2011
7. Fallout 4, Bethesda Game Studio, 2015
8. The Witcher 3, CD Projekt RED, 2015
9. Hunt: Showdown, Crytek, 2018
10. Farcry 5, Ubisoft, 2018
11. Metro Exodus, 4A games, 2018

Graph Image
Chien_Ping Lu, Moore's Law, Heterogeneity and Deep Learning, 2016


저자 김익환 한국과학기술원 문화기술대학원 소속 연구원은 석사 과정까지 조경 설계와 경관에 대해 배우고 익혔으며, 현재 가상공간 설계방법론이라는 주제의 박사 논문을 작성 중에 있다. 공동저자 노승민 현재 서울대학교 환경대학원에서 환경조경학과 석사 과정생은 향후 가상공간을 본인의 졸업 작품으로 다루고자 연구 중에 있다.
_ 김익환  ·  한국과학기술원 문화기술대학원
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iikimss3@gmail.com
_ 노승민  ·  서울대학교 환경대학원
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nsm9343@snu.ac.kr

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