2017년 9월 21일 목요일

BIM VR 모델 뷰어 개발 방법 및 HTC VIVE VR 장단점

몇 년사이에 저렴하고 현실적인 VR기기와 SDK(Software Development Kit)가 출시되면서, BIM과 같은 엔지니어링 분야에도 VR기술이 응용되고 있다. 오늘은 이 기술에 대해 좀 더 깊은 이해를 위해 가상현실(VR. Virtual Reality) 기반 BIM 모델 뷰어 개발 방법을 간략히 요약해 설명한다. 아울러, 활용한 VR기술의 장단점과 BIM과 같은 엔지니어링 분야에 VR기술 적용 시 고려사항을 나눔해 본다.
오토데스크 Revit Live 

1. VR 환경 설정
HTC VIVE(바이브)는 오큘러스 리프트와 같은 VR 장비이다. 가격은 100만원대 초중반이다. VIVE 사이트 메뉴얼에서 알려주는 대로 따라하면 설치하기 그리 어렵지 않다. 홈페이지에 방문해 'VIVE 설정 다운로드' 버튼을 클릭해 프로그램 설치하며 따라하면 된다.

VIVE 설치 단계를 요약하면, 장비를 컴퓨터와 연결하고, HTC VIVE 사이트 및 STEAMVR 사이트를 가입한 후, VIVE 관련 설치파일을 다운로드해 설치해, VR 스페이스 크기 등을 설정한다. 따라하기 어렵다면, 아래 영상을 참고하기를 바란다.
바이브 설정 방법 가이드 영상
 VR 장비 설정
VR room 경계 설정

참고로, 설정 과정에서 몇 가지 문제가 있을 수 있는 데, 대부분 다음과 같은 경우이다.
  1. 바이브에서 지원하지 않는 그래픽카드 인 경우: 참고로 본인 컴퓨터에 설치된 NVIDIA GPU의 경우는 큰 문제가 없었다.
  2. GPU 활성화가 되어있지 않은 경우: VIVE의 Steam 실행 전에 반듯이 GPU 활성화되어 있어야 한다.
  3. 디스플레이 창 모드가 확장 모드가 아닌 경우: 확장 모드로 전환해야 한다. 
  4. 기타: 컴포지터(compositor) 400에러 등 그래픽 출력 모드와 관련된 에러가 발생되는 경우가 많다. 각 에러마다 SteamVR 프로그램 창에 에러 번호가 표시된다. 번호를 구글링하면 해결하는 방법이 나와 있어, 그대로 따라하면 처리 된다. 
VIVE 설정이 제대로 되었다면, SteamVR을 실행하였을 때 다음과 같은 화면을 볼 수 있다.

VIVE 프로그램에서 지시하는 데로, VR 설정을 성공한 후에는 다양한 VR앱을 설치하고, 다른 세계를 포털로 여행할 수 있게 된다. 


2. Simple BIM 모델 뷰어 개발
1. BIM 모델 준비
VR에 BIM 모델을 띄우기 위해 Revit에서 RAC BIM 모델과 Sketchup 에서 구한 3차원 도시 모형을 미리 준비하였다. 이 모델을 FBX과 DAE 모델로 각각 변환하였다.

파일 변환 및 모델을 유니티에 추가하는 방법은 아래 글을 참고하길 바란다.
2. VR BIM 앱 개발
VR기반으로 모델을 띄우기 위해 유니티를 사용한다. 개발 방법은 다음 가이드 영상을 참고한다. 
HTC VIVE 기반 개발 튜토리얼(유니티 엔진)
언리얼(Unreal) 엔진 기반 VR 개발 튜토리얼

이 글에서는 유니티 기반으로 VR 앱을 개발한다. 튜토리얼에서 설명하는 VIVE 앱 개발 순서는 다음과 같다. 
1) 우선 유니티에서 SteamVR Plugin을 다운로드 받아 설치한다.

2) BIM 모델 FBX 및 DAE파일을 유니티에 추가한다.

3) 플레이 버튼이나 Build&Run 메뉴를 실행하면, 바이브에서 VR기반으로 BIM 모델을 관찰할 수 있다. 

4) 만약, 건축 모델과 상호 동작을 하고 싶다면, 기존에 Steam에 설치된 스크립트(C#)을 사용하거나, 다음과 같이 유니티 객체에 스크립트를 새로 만든 후, 원하는 명령을 입력해 컨트롤러나 모델에 적용한다. 
SteamVR에서 제공되는 스크립트 예제
Visual Studio 에서 스크립트 개발

3. 결론
간단한 BIM 뷰어를 VR기반으로 개발해 보았다. 바이브는 오큘러스 리프트 DK 버전을 사용할 때 보다 다음과 같은 장점이 있다. 
  1. 넓은 공간(5미터)을 커버하는 VR장치 추적기와 편리한 설치
  2. 편리한 VR 앱 지원 및 개발 플랫폼과 수많은 VR앱 
  3. 좀 더 가벼워진 HMD
  4. 편리한 개발환경 
특히, 2년전 사용해 보았던 오큘러스 리프트보다 넓은 공간 인식, 좀 더 가벼워진 HMD, 좀 더 정리된 배선, 덜 민감해진 GPU 및 디스플레이 설정 등은 크게 마음에 들었다. 물론 아직까지 다음과 같은 단점은 남아 있다. 참고로 이런 문제들는 기존 오큘러스 리프트도 동일하게 남아 있다.
  1. 고성능 GPU 필요함
  2. 아직은 불편한 HMD
  3. 렌즈 초점 맞추기 어려움
  4. 3차원 어지러움
  5. 픽셀이 보이는 낮은 해상도
  6. 가끔식 발생하는 GPU 및 디스플레이 에러
  7. 장치와 컴퓨터에 연결되는 전선들이 너무 많아 불편함. 무선 지원이 필요함
VR장비도 홀로렌즈 MR과 마찬가지로 개선해야 할 점이 아직 많이 남아 있다. 특히, BIM과 같은 엔지니어링에 필요한 모델을 연계할 경우, 다양한 부분을 신경써야 한다. 간단하게, VR BIM 뷰어 앱을 개발해 보았으나, 다음과 같은 기능은 하나 하나씩 구현해야 한다.
  1. IFC 등 BIM 모델 직접 로딩 및 뷰어 지원
  2. BIM 속성 확인, 필터 및 검색 지원
  3. BIM 모델 정보 수정
  4. BIM 모델 정보 분석
  5. BIM 모델 시뮬레이션
  6. BIM 서버 지원 및 연계
  7. 대용량 BIM 모델 경량화
  8. 이기종 데이터(지형 등) 모델 연계, 로딩 및 가시화
  9. 네트워크 기반 협업 지원
  10. 이외에 BIM 디자인, 시공 간섭 체크 등 다양한 유스케이스에 대한 기능 지원 등 
현재는 VR 기술이 인테리어, 공간 배치, 가상 하우스 모델 등에 활용되고 있으나, 기술이 발전되면, 더욱 많은 활용 사례가 나오리라 예상된다. 

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