엔비디아(www.nvidia.co.kr, CEO 젠슨 황)가 자동차 제조산업의 워크플로우를 혁신하는 옴니버스(Omniverse) 플랫폼과 AI의 활용 사례를 소개했다. 차량 설계부터 검증, 테스트까지 자동차 제조의 전 과정을 디지털화함으로써 효율성은 물론 안정성과 고객 만족도까지 높인다는 설명이다.

자동차 산업은 가속 컴퓨팅, AI 및 산업 메타버스의 획기적인 발전에 힘입어 디지털 혁명을 겪고 있다.

자동차 제조업체들은 엔비디아 옴니버스(Omniverse) 플랫폼과 AI를 사용해 컨셉 및 스타일링, 디자인 및 엔지니어링, 소프트웨어 및 전자제품, 스마트 팩토리, 자율 주행, 리테일 등 제품 라이프사이클의 모든 단계를 디지털화하고 있다.

옴니버스는 USD(Universal Scene Description) 프레임워크를 기반으로 복잡한 3D 워크플로우를 혁신, 팀이 3D 파이프라인을 연결하고 커스터마이징해 물리적으로 정확한 대규모의 가상 세계를 시뮬레이션할 수 있도록 지원한다. 자동차 제조업체가 자동차 제품 워크플로우를 가상 세계에서 실현하면 기존의 병목 현상을 우회해 시간과 비용을 절감할 수 있다.

아이디어의 현실화
새로운 자동차 모델을 설계하거나 기존의 모델을 새롭게 설계하는 작업은 아주 작은 세부 사항까지도 검토하고 조율하는 협업 프로세스를 필요로 한다.

옴니버스를 사용하면 설계 시에 콘셉트를 구체화해 자동차 내부 외부의 모든 측면을 전체 차량의 맥락에서 시각화할 수 있다. 또한 글로벌 팀은 물리학에 기반을 둔 사실적 렌더링을 실시간으로 빠르게 반복 작업을 수행할 수 있다. 예를 들어 디지털 계기판이나 인포테인먼트(infotainment) 시스템과 같은 콕핏의 핵심 구성요소를 설계하기 위해 협업할 수 있으며, 이 때 정보를 전달하는 동시에 방해 요소를 최소화해야 한다.

옴니버스는 설계자들이 차량의 실제 인테리어와 함께 화면상의 캐빈 및 콕핏 사용자 경험을 유연하게 배치함으로써 조화로운 룩앤필(look and feel)을 보장할 수 있도록 지원한다.

이와 같은 차세대 설계 프로세스를 통해 자동차 제조업체들은 조기에 결함을 발견하고 실시간으로 개선함으로써 테스트 및 검증해야 할 실제 프로토타입의 수를 줄일 수 있다.

가상 검증
설계가 완성되면 개발자는 옴니버스를 사용해 그 새로운 컨셉을 시험해 볼 수 있다.

완벽한 인테리어는 고객 경험은 물론 안전을 위해서도 필수적이다.

개발자는 가상 세계에서 실내 디자인을 시험해 볼 수 있으며, 설계를 협업하고 공유함으로써 효율적으로 개선하고 검증할 수 있다.

디지털화는 자동차 제조업체가 차량 엔지니어링에 접근하는 방식도 변화시키고 있다. 팀은 가상 환경에서 다양한 재료와 부품을 테스트함으로써 실제 프로토타입 제작을 한층 줄일 수 있다. 예를 들어, 엔지니어는 전산 유체 역학을 사용해 공기 역학을 개선하고, 가상 충돌 시뮬레이션을 통해 보다 안전한 차량 설계를 구현할 수 있다.

지속적인 개선
차세대 차량은 안전성과 지능성, 보안성을 강화하기 위한 복잡한 중앙 집중형 전자 시스템과 소프트웨어가 탑재된 컴퓨터의 모습일 것이다. 즉 그야말로 ‘바퀴 달린 첨단 컴퓨터’화 되는 것이다.

일반적으로, 차량의 기능은 차량 전체에 분산된 수십 개의 전자 제어 장치에 의해 제어된다. 자동차 제조업체들은 컴퓨팅을 핵심 도메인으로 중앙 집중화함으로써 매우 복잡한 공급망을 단순화하고 많은 부품들을 대체할 수 있다.

자동차 제조업체는 전체 아키텍처의 디지털 표현을 통해 차량 소프트웨어를 시뮬레이션하고 테스트할 수 있다. 여기에 원격 진단과 자율 주행 기능, 엔터테인먼트 및 기타 서비스 구독 등 차량의 수명 주기 전반에 걸쳐 지속적인 개선을 위한 무선(OTA, Over-The-Air) 업데이트를 제공할 수 있다.

디지털 우선의 생산 방식
자동차 생산은 수천 개의 부품과 작업자가 동시에 움직여야 하는 거대한 작업이다. 공급망이나 생산에 문제가 발생하면 막대한 비용이 소요될 수 있다.

자동차 제조업체는 옴니버스를 통해 공장 및 물류창고 설계를 위한 복잡한 AI 지원 가상 환경을 개발하고 운영할 수 있다. 물리학에 기반을 둔 정밀 타이밍 디지털 트윈은 예측 분석 및 프로세스 자동화를 통해 운영 효율성을 향상시키는 데 핵심적인 역할을 한다.

한편 공장 계획자는 공장의 디지털 트윈에 액세스하여 필요에 따라 공장을 검토하고 개선할 수 있다. 모든 변경 사항을 가상 세계에서 신속하게 평가하고 검증한 다음 현실 세계에 구현함으로써 공장 근로자에게 최대의 효율성은 물론 최적의 인체공학적 환경을 보장할 수 있다.

또한 자동차 제조업체는 전 세계 어디에서나 공장 위치를 동기화하여 확장 가능한 설계 및 반복 작업을 수행할 수 있다.

자율주행차량 시험장의 역할까지
옴니버스는 기존 제품의 개발과 제조를 개선할 뿐만 아니라 자동화 및 자율 주행 시스템의 개발 및 검증을 위한 완벽한 툴체인 또한 제공한다.

엔비디아 드라이브 심(DRIVE Sim)은 엔비디아 옴니버스 기반의 물리학 기반 시뮬레이션 플랫폼으로, 대규모의 자율주행 차량 테스트 및 검증을 빠르고 효율적으로 수행할 수 있다. 시간 정확도 또한 갖췄다. 여기에 전체 개발 툴체인도 지원하기에 개발자는 구성 요소 수준 내지 전체 시스템에서 시뮬레이션을 실행할 수 있다.

개발자는 드라이브 심을 통해 일상적인 주행 시나리오는 물론 실제 환경에서 테스트하기에 위험하고 드물게 발생하는 상황들도 반복적으로 시뮬레이션할 수 있다. 또한 플랫폼의 신경 재구성 엔진을 사용해 실제 주행 기록을 반응형 시뮬레이션 시나리오로 전환할 수 있다.

아울러 자동차 제조업체들이 신차 평가 프로그램(NCAP) 규정에 맞게 자동차 고급 운전 지원 및 자율 주행 시스템을 세밀하게 조정하는 것도 가능하다. NCAP는 여러 충돌 테스트와 안전 기능을 기반으로 신차의 안전 성능을 평가하는 프로그램이다.

이때 드라이브 심(DRIVE Sim) NCAP 도구는 시뮬레이션에서 고충실도를 갖춘 NCAP 테스트 프로토콜을 제공해 제조사가 대규모 개발 및 검증을 효율적으로 수행할 수 있도록 지원한다.

물리학 기반의 가상 환경에서 주행할 수 있는 기능은 자율주행차 개발 프로세스를 크게 가속화해 실제 테스트에서 발생하는 데이터 수집 및 시나리오 다양성 등의 장애물을 극복하는 데 도움을 준다.

옴니버스의 생성형 AI는 이전에 주행한 경로를 3D로 재구성해 과거의 경험을 재현하거나 수정할 수 있도록 지원한다.

구매하기 전에 체험 가능
디지털화는 최종 고객(end-customer)에게도 혜택을 제공한다.

3D 시각화, 증강 현실(AR) 및 가상 현실(VR) 스트리밍을 비롯한 옴니버스의 몰입형 기술은 엔비디아 클라우드XR(CloudXR)을 사용한다. 이는 소비자에게 더욱 매력적인 경험을 제공하여 구매 전에 기능을 체험할 수 있도록 돕는다.

잠재 고객은 차량 구성기(configurator)에서 색상과 인테리어 소재, 트림 레벨 등을 선택해 판매점의 실제 재고 상황에 구애받지 않고 차량을 커스터마이징할 수 있다. 이후 3D 시각화를 사용해 커스터마이징 한 차량을 모든 각도에서 확인할 수 있으며, 증강 현실과 가상 현실을 통해 언제 어디서나 차량을 확인하고 가상으로 시승할 수도 있다.

디지털화가 가져오는 이점은 비단 자동차 산업에만 국한되는 것은 아니다. 모든 기업들이 옴니버스를 통해 워크플로우를 재구상하여 효율성과 생산성, 속도를 높이고 비즈니스 방식을 혁신할 수 있다. 옴니버스는 산업의 디지털화를 실현할 수 있는 디지털-물리 운영 체제이다.