3D 콘텐츠 제작 교육을 위한 게임 엔진 특성 고찰 -Unity와 Unreal Engine을 중심으로- = The consideration of Game engines for 3D contents Production Educations -Focusing on Unity and Unreal Game Engine -

국문 초록 (Abstract)

기술이 발전됨에 따라 실사와 같은 3D 콘텐츠 제작이 가능해졌지만 그에 비례하여 학습을 해야 할 소프트웨어 수 역시 늘어나게 되었다. 또한 최종 결과물을 만들기 위해 렌더링 과정을 거쳐야 하는데, 고품질과 고해상도의 콘텐츠를 렌더링 하기 위해서는 기존의 CPU기반 오프라인 렌더러를 사용할 경우 많은 시간이 소요되는 문제점이 있으며 최종 테크 과정인 렌더러를 학습하기 위해 소요되는 시간은 굉장히 많이 걸린다. 그렇기 때문에 대학생들이 실무 업계에서 통용될 수 있는 3D 콘텐츠 제작을 위해서 4년이라는 대학 교육 시간 내에서 이것들을 전부 학습하기엔 무리가 있다.
이러한 문제점이 대두된 가운데 원래 게임을 제작하기 위한 게임 엔진이 새로운 대안으로 제시되고 있다. 여러 가지 소프트웨어를 이용해서 제작해야 했던 3D 콘텐츠를 게임 엔진 하나로 통합하여 제작할 수 있게 되었고, 게임 엔진의 실시간 렌더링 기능 특성상 최종 결과물을 만드는 데 기존의 오프라인 렌더링 방식 보다 비약적인 시간 단축이 가능해 생산성을 높일 수 있기 때문이다.
본 논문에서는 대학에서 효율적인 3D 콘텐츠 제작 교육을 위하여 상용 게임 엔진 중 가장 많이 사용되는 Unity와 Unreal Engine을 중심으로 각 게임 엔진의 특성과 장·단점 비교 분석 및 벤치마킹 테스트와 전문가 및 일반 학생들을 대상으로 한 설문조사를 통해 두 게임 엔진 중 대학교에서 어떤 것을 선택하여 교육하는 것이 더 효율적인지에 검증을 하였다. 그 결과 멀티미디어 제작 측면에서 언리얼 게임 엔진의 우세가 드러났으며 이를 토대로 3D 멀티미디어 제작 대학 교육에 있어서 언리얼 게임 엔진을 중심으로 하는 융복합 모델을 제시하고자 한다.
향후 연구과제로 기존 3D 콘텐츠 분야의 확장에 있어서 메타버스(Metaverse) 콘텐츠 환경에서도 두 게임 엔진의 실질적 콘텐츠 제작을 통해 성능 비교 분석 및 대학 교육 적합도를 모색 하고자 한다.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• Ⅰ.서 론 1
• 1. 연구배경 1
• 2. 연구 필요성 및 목적 3
• 3. 연구 범위 및 내용 5
• II. 이론적 배경 8
• 1. 관련연구 8
• 1.1 3D 콘텐츠 구현 과정 및 최종 렌더링 프로세스 8
• 1.2 게임 엔진의 영역확장과 패러다임의 변화 11
• 1.3 선행 연구와 앞으로 논문 전개 방향 15
• 2. 게임 엔진의 산업 동향 16
• 2.1 게임 엔진의 분류 및 시장 동향 16
• 2.2 Unity와 Unreal Engine 18
• 1) Unity 18
• 2) Unreal Engine 19
• III. 게임 엔진 비교분석 20
• 1. 두 엔진의 기능적 특징 비교 분석 20
• 1.1 게임 엔진의 접근성 비교 - 가격적 측면 20
• 1.2 게임 엔진의 접근성 비교 - 온라인 스토어 측면 22
• 1.3 게임 엔진의 접근성 비교 - 인터페이스 비교 및 제작 난이도 25
• 1.4 3D 콘텐츠 제작에서 두 엔진의 접근성 비교 - 실시간 렌더링과 플러그 인 30
• 2. 콘텐츠 제작을 통한 두 엔진의 성능 비교 구현 32
• IV. 두 게임 엔진을 통한 제작 비교분석 33
• 1. 게임 엔진을 통한 콘텐츠 제작 구현 비교 - Unreal 엔진 33
• 1.1 기본모델링과 기본 PBR재질을 이용한 테스트 - Unreal 엔진 33
• 1.2 기본모델링과 Path Trace를 이용한 테스트 - Unreal 엔진 34
• 1.3 기본모델링과 반사 재질을 이용한 테스트 - Unreal 엔진 38
• 1.4 기본모델링과 유리 투명 재질을 이용한 테스트 - Unreal 엔진 40
• 1.5 중형 규모의 야외 배경을 이용한 테스트 - Unreal 엔진 42
• 1.6 중형 규모의 야외 배경 Path Trace 테스트 - Unreal 엔진 43
• 1.7 대형 규모의 야외 배경을 이용한 테스트 - Unreal 엔진 45
• 1.8 대형 규모의 야외 배경 Path Trace 테스트 - Unreal 엔진 46
• 1.9 애니메이션을 이용한 Path Trace 테스트 - Unreal 엔진 48
• 2. 게임 엔진을 통한 멀티미디어 제작 구현 비교 – Unity 50
• 2.1 기본모델링과 기본 PBR재질을 이용한 테스트 – Unity 50
• 2.2 기본모델링과 Path Trace를 이용한 테스트 – Unity 51
• 2.3 기본모델링과 반사 재질을 이용한 테스트 – Unity 53
• 2.4 기본모델링과 유리 투명 재질을 이용한 테스트 – Unity 54
• 2.5 중형 규모의 야외 배경을 이용한 테스트 – Unity 56
• 2.6 중형 규모의 야외 배경 Path Trace 테스트 – Unity 56
• 2.7 대형 규모의 야외 배경을 이용한 테스트 – Unity 58
• 2.8 대형 규모의 야외 배경 Path Trace 테스트 – Unity 59
• 2.9 애니메이션을 이용한 Path Trace 테스트 – Unity 61
• 3. 두 게임 엔진 테스트 결과 비교 분석 63
• 3.1. 기본모델링과 각종 재질에서의 결과 비교 63
• 3.2. 중형 규모의 야외 배경을 이용한의 결과 비교 65
• 3.3. 대형 규모의 야외 배경을 이용한의 결과 비교 66
• 3.4. 애니메이션을 이용한의 결과 비교 67
• 4. 델파이 기법을 이용한 두 엔진의 비교 68
• 4.1. 전문직종 분야에서 설문 조사 결과 비교 68
• 4.2. 일반인들 설문 조사 결과 비교 72
• 4.3. 설문조사를 토대로 한 차세대 3D 콘텐츠 교육모델 제안 및 비교 77
• V. 결론 83
• 1. 기능적 특성 및 제작 구현과 설문조사를 통한 결론 83
• 2. 연구의 한계 87
• 3. 향후 연구 과제 88
• 참고문헌 89
• ABSTRACT 92
• 감사의 말 96

참고문헌 (Reference)

1. 델파이 기법, 이종성, 교육과학사, , 2001

2. Unity Shader Start up, 정종필, 비엘북스, , 2017

3. Digital Lighting & Rendering 3rd Edtion, Jeremy Birn, , 2014

4. 교육적 관점에서 본 Unity 3D 엔진, 윤석현, 한국컴퓨터 정보학회 Vol.23. No.2 246-249, , 2015

5. Unity 3D를 이용한 리얼타임 영상제작, 이동민, 한세대학교 박사학위논문, , 2018

6. 디지털 테크놀로지와 영화표현기법 변화, 전평국, 김형두, 한국콘텐츠학회 Vol.9. No.1, , 2009

7. 언리얼4의 효과적인 라이팅 세팅에 관한 연구, 방정원, 방경운, 한국컴퓨 터정보학회 Vol.26. No.1 159-162, , 2018

8. 증강현실을 적용한 에듀테인먼트 콘텐츠 제작, 정연철, 차재관, 한국게임 학회 정보학회 Vol.15. No.5 79-87, , 2015

9. 게임엔진 기반 원격 분할 렌더링 시스템의 설계, 임충규, 한국게임학회 19(5): 5-14, , 2019

10. 3D 애니메이션과 머시니마의 제작공정 비교 분석, 김미진, 정찬호, 한국 엔터테인먼트산업학회 논문지, 10(2),316, , 2016

11. 가상 현실을 이용한 노인 낙상 예방 훈련 콘텐츠 제작, 김재민, 순천향대 학교 석사학위 논문, , 2019

12. 유니티와 언리얼 엔진 4의 구조와 구현 방식 비 교 연구, 서상현, 이한성, 류승택, 한국컴퓨터그래픽스학회 Vol.25, No.4, 17-24, , 2019

13. Unreal Engine4를 활용한 시뮬레이션 검증 시각화 모듈 구현, 방정원, 방경운, 한국경영과학회 531-534, , 2016

14. 드라마 VFX의 렌더링 시간 단축을 위한 3DCGI 워크플로우 제안, 길운, 윤태수, 백광호, 이병춘, 한국정보통신학회논문지 Vol.24, No.8, 1006-1014, , 2020

15. (역) 언리얼 엔진 4 머티리얼, 에이콘 출판사 Brais Ramos, John Doran, 김규얼, Unreal Engine4 Shaders and Effects Cookbook, , 2020

16. 영상분석기법을 활용한 토공 장비 및 작업자간 아차사고 식별 방법론, 임태경, 최병윤, 한국건설관리학회 Vol.208. No.4 65-73, , 2019

17. 유니티 게임 엔진 기반의 의료 시뮬레이션을 위한 초점 배경 볼륨 가시화, 계희원, 하태준, 한국게임학회 Vol.18. No.4 65-73, , 2018

18. 인공지능과 물리엔진을 활용한 인터랙티브 스토리텔링 방안고찰 한국컴퓨터게임학회, 권동현, Vol.33. No.3. 1-15, , 2020

19. (역) Unreal Enging 4 for design visualization, 에이콘 출판사 Tom Shannon, Unreal Enging 4 for design visualization, 정세윤, Pearson, pp35, , 2018

20. 언리얼 엔진 기반의 3차원 시뮬레이터를 이용한 방사선 투 과검사 분야의 방사선 안전 교육 콘텐츠 개발, 김동호, 이재승, 비파괴검사학회 Vol.40. No.1. 33-41, , 2020

21. 가상 현실에서 효과적인 3차원 영상 연출을 위한 연구 – 언리 얼 엔진의 영상 제작을 이용한 인터렉티브 쇼트 중심으로, 이준수, 만화애니메이션연구학 회 Vol.47. No.47. 1-29, , 2017