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인더스트리 4.0 시대, GPU로 만들어지는 다양한 마케팅 체험하기


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자료제공/NVIDIA KOREA


인더스트리 4.0을 이끄는 GPU 기술

제품 개발, 제조, 생산의 생태계가 변화하고 있다. 우리는 인더스트리 4.0으로 지능형 상호 연결 제품들과 이런 제품들을 생산하는 스마트 공장들을 통해 자동화와 인텔리전스의 시대를 열어가고 있다. 컴퓨터 비전이 탑재된 딥 러닝 장치들은 생산 라인에서 품질 검사를 수행하고 데이터를 검토해 지속적으로 생산 과정을 개선한다. 로봇들은 지능을 통해 주변 환경을 인지할 수 있어, 사람들을 도와 조립 작업을 수행한다.
고급 컴퓨팅 장치들은 설계와 시뮬레이션 시스템을 위해 현장에 있는 제품들에서 방대한 양의 데이터를 수집하는데, 이는 더 이상 존재하지 않는 예전의 제품들을 참고해 새로운 제품들을 개발하는데 도움이 된다. 가상현실(Virtual Reality, VR)은 개발 과정에 참여하는 모든 사람들에게 풍부하고 몰입적이며 협력적인 환경을 위해 필요한 정보를 제공한다.
초강력 워크스테이션은 제품, 생산 셀, 공장의 설계와 시뮬레이션, 시각화를 지원한다. 그리고 추후에 제조된 가상 제품 또는 디지털 복제품(digital twins)은 사물인터넷(IoT)을 통해 실제 세계로 연결될 수 있다. 이 모든 과정들의 중심에 바로 NVIDIA가 있다. NVIDIA는 제조산업을 강화하기 위한 전략적인 역할하며 인더스트리 4.0이 실현될 수 있도록 이바지 하고 있다.
NVIDIA는 지난 20년 동안 연구개발(R&D)에 지속적으로 투자했으며, 끊임없이 GPU 기술력을 혁신해 왔다. GPU는 이미 오래 전부터 단순히 컴퓨터의 그래픽 디스플레이와 디자인 소프트웨어를 지원하는 역할을 넘어섰다. GPU는 NVIDIA의 다양한 소프트웨어와 하드웨어 솔루션으로 사용돼 제조업체들이 스마트 공장의 공업용 로봇과 자율형 드론을 위한 AI 개발을 가능하게 해준다.
따라서 완벽한 대화형 3D 그래픽, 빅데이터 분석에 필요한 컴퓨팅 능력과 함께 모든 기기에서 시간과 장소에 구애받지 않고 안전하게 데이터 접근이 가능하다. 인더스트리 4.0을 위한 최신 제품 설계 분야에서 NVIDIA Quadro 시각 컴퓨팅 플랫폼은 제품 디자인팀이 기존 제품 개발 과정을 완전히 혁신할 수 있도록 도와준다. 디자인팀은 AI, VR, 대화형 물리적 기반 렌더링, 실시간 엔지니어링 시뮬레이션, 3D 그래픽 가상화와 같은 첨단 기술들을 활용해 차세대 지능형 상호 연결 제품들을 개발한다.
판매와 마케팅을 돕는 실시간 시각화 기술

사진급 화질의 시각화 기술이 제품의 판매, 마케팅, 조립, 서비스에 도움이 되는 자산을 생성하는데 어떤 영향을 미치고, 도움을 줄 수 있을까? 영업과 마케팅 과정을 살펴보자.
소비자가 새로운 차를 구입하든 손님이든, 공장 또는 공업용 장비에 투자하기 위한 기업 구매자이든, 오늘날의 고객들은 잠재적 상품과의 경험을 중요하게 생각한다. 더 이상 제품 브로셔와 판매원의 설득력만으로는 고객들을 만족시킬 수 없다. 바로 이 점에서 신제품의 시각화 기술들이 굉장한 이점을 제공할 수 있다.

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마케팅 자원과 선택의 여지

오늘날 소비자들은 사용 가능한 제품 수와 색상, 재료, 마감 등에 있어 그 어느 때보다 제품 선택의 폭이 넓다. 방대한 선택의 폭은 자동차, 가전 제품 시장부터 일상적인 제품에 이르기까지 모든 산업에서 적용된다. 소비자들에게 선택의 폭이 넓다는 것은 마케팅 보조수단을 만드는 사람들에게 어려운 과제가 생겼음을 의미하기도 하다. 이는 고화질 랜더링을 효율적으로 사용해 해결할 수 있다.
기본적인 헤드폰 세트를 예로 들어보자. 모양, 형태, 엔지니어링 작업은 완성됐고, 제품이 공장 또는 제조업체에서 만들어지고 있다. 이제 제품 홍보를 위한 전시, 광고, 웹 페이지, 스폰서 자료, 버스나 빌딩에 붙일 큰 규모의 광고 등이 준비돼야 한다.
본질적으로는 똑같은 홍보 재료들이 각 제품마다 다르고, 여러 가지 제품 구성과 스타일로 제공돼야 하기 때문에, 시각적인 자료의 양은 감당할 수 없을 정도로 많아진다. 이때, 홍보 자료의 생성 작업을 가속화하게 된다면 마케팅 과정이 더 간편해질 수 있다. 물리적 기반 렌더링(Physically Based Rendering, PBR) 기술과 이 기술을 탑재한 시스템을 활용한다면 마케팅 워크플로우를 혁신할 수 있다.
장면과 카메라 시점을 신속히 설정한 다음 실제 자료들을 내외부적으로 전환할 수 있는 기능도 중요하지만 더 중요한 것은 이러한 자료들을 빨리 처리할 수 있는 능력이다. 이전에는 실제와 가장 가까운 결과를 도출하기 위해서 계산 집약적인 과정이 수반 됐지만, 이제 GPU 기반 계산의 도입으로 작업의 렌더링 시간을 몇 시간에서 실시간으로 비약적으로 줄일 수 있게 됐다.

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디자인과 엔지니어링 워크플로우를 위해 GPU 기반 워크스테이션을 활용하는 기관들은 시각화 작업을 효율적으로 수행할 수 있다. 동일한 컴퓨터 자료를 효과적으로 사용해서 솔리드웍스 비주얼라이즈(SOLIDWORKS Visualize), 카티아(CATIA) Live Rendering, Lumiscaphe 또는 지멘스(Siemens) NX 내에 있는 RAY Traced Studio 와 같은 소프트웨어와, 옥테인(Octane), 레드시프트(Redshift)와 같은 렌더러를 실행할 수 있다.
GPU는 레이 트레이싱 렌더링을 놀라운 속도로 수행 할 수 있다. 만약 인공지능(AI)도 함께 사용한다면 보다 더 사실적인 화질의 결과를 얻을 수 있다. 예를 들어서, 솔리드웍스 비주얼라이즈와 V-Ray NEXT GPU는 훨씬 적은 패스로 장면을 렌더링할 수 있으며, 결과적으로 딥 러닝을 통해 세분화된 이미지를 구현할 수 있는 AI-디노이징 기능을 제공할 수 있다.
AI가 지원하는 렌더링 기능을 통해 마케팅 팀은 추가 렌더링을 즉각적으로 여러 번 반복해 렌더링 범위를 빠르게 좁혀, 최종 프레임 렌더링을 실행하기 전에 렌더링을 미리 볼 수 있다. 이전에는 렌더링 과정이 끝나기를 기다리는 동안 남는 여분의 시간 때문에 작업 흐름이 끊기는 경우가 많았다. 이제는 거의 즉각적인 피드백을 통해 창의적인 흐름에서 벗어나지 않으면서도 더 짧은 시간 내에 더 많은 선택지들을 살펴볼 수 있게 됐다.
또한, Quadro vDWS를 기반으로 하는 가상 워크스테이션을 통해 협업 작업의 워크플로우를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 지역 마케팅 팀은 지리적 선호도에 맞게 자료를 쉽게 사용자를 지정할 수 있으며 렌더러를 즉시 편집해 신속하게 대상 캠페인을 시장에 선보일 수 있다. 데이터는 중앙 집중화되고 IP는 데이터센터에서 보호되며 씬 클라이언트(Thin-Client)에서도 기본적인 작업 상태와 유사한 환경을 제공한다.
Aixsponza는 모션 그래픽, 3D 애니메이션, 시각효과, 그래픽 디자인을 사용해 복잡한 개념을 위한 스토리텔링 비주얼을 생산하는 회사이다. 회사가 반드시 필요로 하는 것은 비디오가 4K로 렌더링 되고 14K 해상도로 인쇄되는 것이다. Aixsponza의 3D와 VFX 선임 감독인 마티아스 자비글리(Matthias Zabiegly)는 “마감시간이 매우 빠듯하고, 우리는 즉각적인 결과를 내야 한다. 디자인과 방향성을 검토하려면 테스트 애니메이션을 만들어야 하는데, 우리는 모든 렌더링을 레드시프트를 통해 최종 결과물의 비주얼을 만들어 낸다. GPU 렌더링은 우리 작업의 절대적으로 중요하다”라고 말했다.
최근 나이키와의 프로젝트에서, Aixsponza는 기본 워크스테이션에 있는 4개의 소비자 등급 GPU를 4개의 초고급 NVIDIA Quadro GPU로 교체하기로 결정했다. 자비글리는 “제가 진행한 프로젝트 중 하나는 Quadro GPU를 사용해 프레임당 레드시프트 렌더러 시간을 18분에서 7분 30초로 감소시켰다”라고 말했다.

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QUADRO vDWS로 보다 많은 데이터에 액세스 가능한 워크플로우

GPU 성능이 증가하고 연산속도가 향상됨에 따라, 정확한 물리적 기반의 렌더링을 통한 디자인의 시각화 작업이 더 널리 사용되기 시작했다. 이제 가상 워크스테이션에서 실시간 렌더링을 통해 제품 개발 작업과 관련된 모든 사람들이 데이터(이미지 또는 동영상)뿐 아니라, 생성, 편집, 제조 과정에도 접근할 수 있게 됐다.
만약 마케팅 부서가 렌더러 내에서 디지털 카메라의 각도를 조금 고치길 원하거나 또는 소재 설정을 약간 바꾸고 싶다면, 직접 해당 과정에 접근해 편집할 수 있다. 예를 들어서, 우주항공산업에 다양한 제품들과 서비스를 제공하는 글로벌 기업인 노르담(NORDAM)은 NVIDIA Quadro vDWS 소프트웨어를 사용해 제조업체와 판매에게 접근 권한을 제공한다.
또한, 경영과 보안 분야도 관리자들이 여러 사이트에 걸쳐 개별적인 워크스테이션을 지속적으로 유지하고 업그레이드할 필요가 없어져, 단순화되고 수준이 향상된다. 새로운 워크스테이션은 프로젝트나 디자인 팀의 진행 상황의 필요에 따라 생성될 수 있다. 노르담(NORDAM)에서는 개인들에게 개별적으로 노트북을 지급하는 대신 데이터의 중앙집중화를 통해 데이터가 회사 통제 내에 있도록 한다. 이를 통해 분실 또는 도난의 위험성을 제거해 보안을 향상시킬 수 있다.

몇 분이 걸리던 작업을 실시간으로

렌더링 시간을 절반으로 단축하는 것은 매우 인상적이다. 그렇지만 NVIDIA는 최첨단 GPU 기술로 실시간 레이 트레이싱을 통해 렌더링을 더 확실히 개선된 수준으로 끌어올릴 것을 약속한다. 즉, 디자인에 대한 변경 사안들이 즉각적으로 영화관 수준의 화질로 시각화 돼 디자인의 판도가 바뀔 수 있다.
NVIDIA는 이를 실현하기 위해 실시간 레이 트레이싱을 위해 특별히 설계된 새로운 Quadro RTX GPU를 개발했다. Quadro RTX에는 Tensor Cores와 함께 레이 트레이싱 작업을 가속화하는 RT Cores가 포함돼 있다. Tensor Cores는 AI의 부분 집합인 딥 러닝을 사용해 GPU가 수행하는 작업량을 줄여 사진급 화질의 결과를 생성한다. 여기에는 아직 광선이 도달하지 않은 지점을 채워 최종 이미지의 외관을 예측하는 AI 디노이징(Denoising)과, 신경망을 훈련시켜 낮은 해상도의 이미지를 가져와 더 높은 품질의 영상으로 바꾸는 기술인 DLAA(Deep Learning Anti Aliasing)가 포함된다.
RTX 기술은 이미 많은 소프트웨어 개발업체들의 주목을 받고 있다. V-Ray의 개발사인 카오스그룹(Chaos Group)은 라비나 프로젝트(Project Lavina)에서 RTX 기술을 시연했다. 한편 다쏘시스템즈(Dassault Systemes)는 이미 솔리드웍스 비주얼라이즈(SOLIDWORKS Visualize)에 AI 기반 디노이징을 통합했으며, 설계 검증을 위해 실물 같은 품질의 소재로 렌더링하기 위해 SOLIDWORKS Visualize 2020와 카티아(CATIA)에서 RTX를 사용할 계획이다. 오토데스크(Autodesk)는 VRED 시각화 시스템에 AI 디노이징을 통합했으며, 지멘스는 지멘스 NX Ray Traced Studio에 AI 디노이징을 추가할 계획이다.

GPU로 만들어지는 다양한 마케팅

GPU 기반의 워크플로우는 인더스트리 4.0의 제조업체들이 고객의 요구에 신속한 맞춤화를 가능하게 하는 동시에 고객의 마음을 사로잡을 수 있도록 도와준다. 포토리얼 렌더링 기술을 이용한 포장, 광고, 판매 시점을 위한 마케팅 자산의 생성은 잘 확립된 산업 활동이다. 하지만 최근 몇 년 사이에 추세가 되고 있는 것은 같은 데이터 세트, 기술과 하드웨어를 사용해 훨씬 더 양방향적이며 몰입적 경험을 만드는 것이다.
주요 제조업체들은 화려한 브로셔나 웹 사이트에서 소형 사용자 지정 프로그램을 사용하는 대신 고객이 최종 제품을 보고 상호작용할 수 있도록 대형 디스플레이 또는 가상현실과 결합된 포토리얼리즘을 사용하고 있다. 고해상도, 대형 포맷 디스플레이와 가상현실 기술의 저비용과 향상된 기능은 제조업체들이 보다 풍부하고 몰입도가 높은 영업 환경의 잠재성을 발견하는 데 도움을 주고 있다.
하지만 대량 사용자 맞춤화로 인해 많은 구성, 옵션, 그리고 변수들을 생기기 때문에, 이 기술을 활용하고자 하는 조직들의 워크플로우에 병목현상이 생긴다. 아우디(Audi)는 50개 이상의 모델을 제조하는 세계 최고의 고급 자동차 제조업체 중 하나이다. 각 모델은 다양한 구성으로 제공된다. 예를 들어, 아우디 Q3만해도 3,000,000개 이상의 다양한 조합으로 제작할 수 있다.
아우디의 현재 VR 이니셔티브는 워크스테이션에 내재한 고급 NVIDIA Quadro GPU의 컴퓨터 성능과 HTC의 Vive VR HMD를 결합한 것이다. Audi Business Innovation GmbH의 AR/VR Process & Technology 책임자인 토마스 주크트리겔(Thomas Zuchtriegel)는 “고객은 고유한 차량 구성을 나타내는 8자리 코드인 Audi Code를 받다”라고 말했다.
또한 주크트리겔은 “딜러는 선택된 옵션들을 태블릿에 입력하고 98인치 HD 화면에 제안된 구성을 3D 시각화해 초기 승인과 꿈이 실현되는 놀라움을 선사할 수 있다”라며, “그리고 고객은 VR 헤드세트를 통해 자신만의 고유한 자동차 안에 앉아 있는 것 같은 느낌을 주는 몰입적인 360도 경험을 할 수 있죠”라고 말했다. 아우디는 2016년부터 대리점에 VR 전시장을 선보이기 시작했다. 현재 전세계 대리점에는 1,000개가 넘는 VR 구축이 이뤄지고 있다.

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교육으로 실전 경험 습득

Quadro RTX를 이용해 내부적, 외부적 교육도 강화할 수 있다. 예를 들어, 벤틀리(Bentley Motors)는 풍부한 3D 데이터 세트, 강력한 그래픽 컴퓨팅, 몰입형 디스플레이와 상호작용 기술을 혼합해 조립팀을 교육한다.
벤틀리 자동차에 시트를 설치하는 것은 복잡하고 모델마다 다르기 때문에, 실수로 인해 비싼 명품 소재를 쉽게 손상시킬 수 있다. 벤틀리는 자사 브랜드의 우수성을 훼손하지 않으면서 조립팀들을 교육할 수 있는 효율적인 방법이 필요했다. 교육을 가속화하고 제품 조립 효율성을 개선하기 위해 가상 프로토타이핑 전문가인 OPTIS에게 의뢰해 실시간 물리학과 결합된 VR 기반의 매우 사실적인 3D 모델을 개발했다. 실시간 상호작용성을 지원하기 위해 OPTIS는 NVIDIA PhysX를 사용해 가져온 기본 CAD 데이터를 물리적 햅틱 피드백과 결합했다.
로봇 팔과 전체 3D 모델을 포함한 전체 공장 라인을 모델링하면서 조립 지원이 컨트롤러를 사용해 시트를 마치 본인의 손으로 장착하는 것처럼 시뮬레이션할 수 있게 되어 벤틀리는 로봇 팔, 시트, 그리고 차량 프레임 간의 상호 작용을 시뮬레이션할 수 있다.
벤틀리는 Quadro GPU가 탑재된 NVIDIA PhysX로 실행되는 VR을 사용한 가상 교육을 통해 재료와 구성 요소에 손상을 입히지 않고 조립팀을 빠르고 쉽게 교육할 수 있다. 새로운 모델에 대한 교육을 구성 요소 자체가 구축되기 전에 시작할 수 있기 때문에 생산 속도가 빨라지고 출시 시간이 단축된다. 또한, 이 방식은 설계, 재료, 그리고 공정 개선을 실현한다.
벤틀리의 매뉴팩처링 프로젝트 팀장인 마크 하딩(Mark Harding)은 “VR 모델의 주된 용도는 제품과 프로세스 설계를 개선하는 것이었다. 가상과 실제의 상관관계는 매우 유사했다”라고 말했다.

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IIoT의 디자인 피드백

이 게시물은 인더스트리 4.0을 위한 공통 고급 제품 개발 워크플로우에 초점을 맞추고 있지만, 앞으로 엔지니어링과 제조 선도 기업에서는 보다 스마트하고 연결성이 높은 제품을 활용할 수 있을 것이다.
인더스트리 4.0의 핵심 중 하나는 현장에 있는 제품들의 연결되고 스마트한 특성이죠. 저렴한 비용, 서로 연결된 센서들, 엣지 기반 컴퓨팅 기능을 결합하면 현장에 있는 제품에서 방대한 양의 매트릭스를 수집할 수 있다. 엣지 기반 컴퓨터나 데이터센터에서 잘 처리하면 디자인팀은 이 데이터를 해당 제품의 디지털 표시에 직접 연결할 수 있게 되어 많은 가능성이 열린다.
현장에 있는 제품의 과도한 사용 사례를 모니터링하고 고장나는 것을 예측하는 시뮬레이션을 실행해 교체 부품의 선적을 준비하는 동시에 엔지니어링팀이 교체 부품에 맞도록 예약하라는 알림을 받는 것을 상상해보자. 풍부한 실제 사용 데이터를 활용해 이상적인 테스트 사례가 아닌 고객 기반 사례로 차세대 제품 설계를 추진할 수 있다고 상상해보라.

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결론

오늘날의 제품 개발에 집중하는 조직들은 그 어느 때보다 많은 과제에 직면해 있다. 글로벌화된 경쟁은 더욱 치열하고, 시간은 더 압축되며, 고객은 더 많은 요구를 한다. 소비자들은 더 많은 선택권과 제품 다양성을 원할 뿐만 아니라, 더 효율적이고, 비용 효율적이며, 더 나은 성능을 원한다.
수년간 엔지니어링에서는 표준화와 모듈화가 가장 우선순위였다. 하지만 오늘날의 소비자들은 다르다. 주머니 안에 있는 스마트폰이든, 다음 구입할 자동차든, 광산을 위한 흙 파는 장비이든, 소비자들은 더 많은 사용자 지정 옵션을 원한다. 하지만 다행인 것은 고급 디스플레이 기술과 결합된 고효율 시각적 컴퓨팅 방법 덕분에 광범위한 프로세스에서 대량 사용자 지정이 더 쉬워졌다.
이 게시물은 두 파트로 사진급 시각화 기술을 사용해 이전보다 더 빠르게 마케팅 자산을 생성하는 방법에 설명했다. 이 기술은 사용자 지정과 구성이 필요한 이 시점에 이전 워크플로우에서 업그레이드하는 데 필수적이다. 또한 마케팅 자산 뿐만 아니라 자산 생성을 위한 툴을 안전하고 중앙집중식으로 공유함으로써 가상화를 통해 조직에서 이 기술에 보다 폭넓게 액세스할 수 있는 방법에 대해 알아봤다.
시각화 기술을 사용해 이전에는 비교할 수 없을 정도로 고객을 사로잡을 수도 있다. 고해상도 디스플레이, VR HMD, 그리고 포토리얼 렌더링 기술을 통해 제품이 생산 라인에서 나오기 훨씬 전부터 가상제품에 대해 고객에게 진정한 이해를 제공할 수 있다. 같은 방법과 기술을 사용해 해당 제품을 시장에 출시하고, 매장 직원들이 보다 풍부하고 몰입적인 환경에서 프로세스를 보다 깊이 이해할 수 있도록 지원할 수도 있다.
GPU 기반의 향상된 시각 컴퓨팅은 복잡한 제품 설계와 개발 프로세스를 혁신하고 있다. 조만간 보다 지능적이고 효율적인 워크플로우를 통해 이전보다 더 저렴한 비용으로 새로운 제품을 출시될 것이다. 그리고 가장 중요한 것은 사용 중에는 물론이고 구매 이전에도 고객을 만족시킬 수 있는 제품들이 출시될 것이다.

leekh@seminet.co.kr
(끝)
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