NVIDIA Omniverse: AI 및 메타버스의 미래를 선도하다
글: MetaPost
최근 열린 CadenceLIVE 실리콘밸리 2024 컨퍼런스에서 황인순은 AI가 데이터센터, 로봇 및 자율주행, 생명과학이라는 세 분야에 혁명적인 변화를 가져올 것이라고 밝혔다. 휴머노이드 로봇의 가격이 1만~2만 달러 수준으로 떨어지는 것은 미래의 필연적 추세이며, 전 세계 주요 기술 기업들이 이 분야에 막대한 투자를 진행하고 있으며, NVIDIA 역시 로봇 연구소를 설립했다.
"로봇이 세상을 이해하고 학습할 수 있는 디지털 방식의 '체육관'을 만들기 위해선 시뮬레이션 엔진이 필요합니다. 우리는 이를 오믹스버스(Omniverse)라 부릅니다."
누구나 더 저렴한 휴머노이드 로봇을 갖고 싶어 할 것이다. 하지만 로봇 자체를 소유하기 전에 그 로봇의 '체육관'이라도 먼저 소유하는 것도 나쁘지 않다.
사방에 존재하는 오믹스버스
기술계 전체가 NVIDIA 없이는 돌아가지 못한다고 말하기보다는, NVIDIA의 전략이 너무 앞서 있다는 말이 더 적절하다.
메타버스 개념이 대중에게 알려지기 훨씬 이전부터 NVIDIA는 관련 기술 개발과 준비를 시작했다. 다양한 산업 분야에서 가상세계와 디지털 트윈에 대한 수요를 선명하게 인식하고, 이를 위한 특화된 R&D를 통해 오믹스버스 플랫폼을 출시하였다. 이러한 솔루션을 지속적으로 업그레이드해가는 동안, 다수의 글로벌 대기업들이 오믹스버스를 활용하여 각자의 디지털 트윈 또는 산업용 메타버스를 구축하고 있다.
오믹스버스는 하나의 도구가 아니라 물리 기반 시뮬레이션을 기반으로 한 산업용 디지털 애플리케이션을 개발·배포할 수 있는 기술 플랫폼이다. 대부분의 사용자는 익숙한 ISV(독립 소프트웨어 벤더) 도구를 사용하거나 특정 생태계에 이미 익숙해져 있지만, 오믹스버스는 이러한 기존 도구들의 기능을 통합하고 강화하며, 기존의 도구와 디지털 자산들을 세계 최대 규모의 설계 및 시뮬레이션 산업 생태계에 연결할 수 있게 해준다.
众所周히, NVIDIA는 GPU의 발명자이자 전문 비주얼라이제이션 분야의 선두주자이다. NVIDIA는 GPU를 이용해 고해상도 픽셀 렌더링, 버텍스 렌더링을 수행할 수 있으며, 10K 해상도의 레이 트레이싱을 지원할 뿐만 아니라 물리 법칙에 기반한 시뮬레이션까지 가능하다. 모든 디지털 자산의 연결 및 관리, 고성능 그래픽 처리 능력과 AI 기술을 통합한 것이 바로 오믹스버스 플랫폼이다.
2019년 탄생 이후 5년간 오믹스버스는 여러 차례 업데이트를 거쳐 자동차, 제조, 미디어, 영화, 건축, 에너지, 과학 컴퓨팅, 시뮬레이션 등 다양한 산업 분야의 사용 사례를 아우르는 새로운 기능들을 추가해왔다.
NVIDIA의 표현대로라면 "오믹스버스는 어디에나 있다!(Omniverse is everywhere!)"
왜 AI는 오믹스버스 없이는 불가능한가?
제너레이티브 AI의 급속한 배치 확대는 자동차, 휴머노이드 로봇, 스마트 창고, 대규모 스마트시티 등의 업무 프로세스를 완전히 바꾸며 각 산업의 디지털 전환을 촉진하고 있다. 오믹스버스 기반의 AI 시뮬레이션 워크플로우는 이러한 훈련 및 이후 단계의 배포 과정에서도 획기적인 가속을 맞이하게 될 것이다.
1. AI 훈련 환경 배포에는 어떤 요구 조건이 필요한가?
첫째, 가장 중요한 것은 효율성이다. 효율성이 곧 모든 것을 결정한다. 훈련 속도가 느리면 제품 출시도 늦어지고, 제품이 단지 '사용 가능'하거나 '보통 수준'에 머물거나, 작동 속도조차 느려질 수 있다. 경쟁사의 제품이 이미 시장을 선점할 수도 있다. 훈련과 배포의 효율성은 결국 컴퓨팅 파워에 달려 있으며, 컴퓨팅 파워는 곧 GPU 공급량과 직결된다.
둘째, 높은 정밀도(Fidelity)가 요구된다. 고정밀도는 렌더링 정확도, 모델 정확도, 훈련 정확도를 의미한다. 다양한 디지털 자산은 각각 다른 수준의 정밀도를 요구한다. 예를 들어, 일반 소비자(C단)를 위한 애플리케이션이나 추천 시스템 같은 경우 렌더링 정밀도 요구 수준이 낮을 수 있다. 사용자의 정밀도 요구에 따라 이중 정밀도 렌더링, 훈련, 계산 모델을 적용하여 맞춤형 솔루션을 제공할 수 있다.
셋째, 최종적으로는 사용자의 단말 디스플레이 장치에 렌더링 결과를 출력해야 한다. 오믹스버스는 전문적이고 시각화 가능한 협업 솔루션을 제공하며, 최종 렌더링 결과는 고품질이어야 하고, 물리 법칙을 따르며, 레이 트레이싱 효과를 포함해야 한다. 이 모든 것은 결국 GPU 성능에 의존한다.
2. 시뮬레이션은 안전성을 높이는 핵심 요소
개발자들은 지금까지 실제 세계의 데이터를 사용해 훈련, 테스트, 검증을 진행해왔다. 그러나 드문 상황이나 현실 세계에서 수집할 수 없는 데이터의 경우에는 이러한 방법론에 한계가 있다. 센서 시뮬레이션은 무수한 '가정(Given)' 시나리오와 다양한 환경 조건을 효과적으로 테스트할 수 있는 완벽한 해결책을 제공하며, 개발 프로세스를 간소화하고 효율성을 높이며, 자율 기계 개발의 진입 장벽을 낮춘다.
자율 시스템의 훈련, 테스트, 배포에는 시뮬레이션이 매우 중요하지만, 현실 수준의 시뮬레이션을 구현하는 것은 극도로 어렵다. 자율 시스템의 센서와 주변 환경의 물리적 특성과 행동을 정밀하게 모델링해야 하기 때문이다.
오믹스버스는 고정밀도 및 물리 법칙에 부합하는 센서 시뮬레이션을 통해 전 스택에 걸친 훈련 및 테스트 워크플로우를 제공함으로써, 개발자가 자율 시스템이 실제 세계에서 어떻게 작동할지 보다 잘 이해하고 예측할 수 있도록 돕는다. 마치 자율주행차나 로봇에 초고성능 두뇌를 장착한 것처럼, 실제 세계에서의 성능과 안전성을 크게 향상시킨다.
또한 오믹스버스는 AI 분야에서 방대한 시뮬레이션 데이터를 깊이 있게 학습함으로써 제품 설계 최적화, 생산성 향상, 유지보수 수요 예측 등에 기여하며, 데이터 처리 및 분석 능력에서도 두각을 나타내고 있다.
오믹스버스 클라우드 API: 디지털 트윈의 새로운 장
2022년 오믹스버스 클라우드가 발표되었으며, 2024 GTC에서는 새롭게 다섯 가지의 오믹스버스 클라우드 API가 공개되었다. 이 API를 활용하면 개발자들은 오믹스버스의 핵심 기술을 기존의 디지털 트윈 설계 및 자동화 소프트웨어에 쉽게 통합할 수 있고, 로봇이나 자율주행차 등 자율 기계의 시뮬레이션 워크플로우 테스트 및 검증에도 활용할 수 있다.
황인순은 "원격 근무 중인 디자이너들도 마치 동일한 스튜디오에 있는 것처럼 협업할 수 있으며, 공장 계획자는 실제 공장의 디지털 트윈을 통해 새로운 생산 공정을 설계할 수 있습니다. 자율주행차의 새로운 소프트웨어를 실제 차량에 배포하기 전, 소프트웨어 엔지니어는 디지털 트윈 모델을 기반으로 테스트할 수 있죠. 가상 세계에서만 가능한 새로운 작업 패러다임이 다가오고 있습니다. 오믹스버스 클라우드는 수천만 명의 디자이너와 크리에이터, 그리고 수십억 개의 미래형 AI 및 로봇 시스템을 연결할 것입니다."라고 말했다.
오믹스버스 클라우드 API는 얼마나 강력한가? 3D 모델링 애플리케이션을 개발하는 프로그래머들 중에는 대규모 모델이나 제너레이티브 AI에 대해 잘 모르는 경우도 많지만, 이제 준비된 API를 호출하기만 하면 된다. 일부 데이터만 입력해도 오믹스버스 클라우드가 응답할 수 있으며, 전문 지식 없이도 별도의 전문 기술자 고용 없이 AI를 통해 요구사항을 이해하고 작업을 완료할 수 있다. 이는 기업의 개발 진입 장벽을 크게 낮추고, 효율성을 높이며 비용 절감에도 기여한다.
오믹스버스 클라우드 API는 물리 법칙에 부합하는 디지털 트윈을 설계, 시뮬레이션, 구축, 운영할 수 있어 제품 개발 주기를 가속화하고 설계의 정밀도와 신뢰성을 높인다. Ansys, Cadence, 다쏘 시스템의 3DEXCITE, Hexagon, Microsoft, 록웰 오토메이션, 지멘스(Siemens), Trimble 등 글로벌 주요 산업 소프트웨어 제조사들이 이미 오믹스버스 클라우드 API를 자사 소프트웨어에 통합했다.
NVIDIA 오믹스버스와 Apple Vision Pro의 만남
이전 GTC 행사의 놀라운 순간 중 하나는 NVIDIA와 Apple이라는 두 거인이 손잡고 오믹스버스가 Apple Vision Pro에 등장한 것이다. 물리적으로 정확한 자동차 디지털 트윈이 Apple Vision Pro의 고해상도 디스플레이에 완전한 고정밀도로 전송되어, 디자이너들이 혼합현실(MR) 환경에서 고도로 정밀하면서 복잡한 3D 모델을 실시간으로 몰입감 있게 조작함으로써 제품 설계를 더욱 최적화할 수 있게 되었다.
이 기술을 구현하는 것은 사실 매우 어려운 일이다. 모바일 기기의 컴퓨팅 파워는 제한적이며, 기기 자체로 연산을 수행하면 이상적인 고정밀도 렌더링 결과를 얻을 수 없다. 정밀도, 지연 시간, 물리 법칙 준수 모두 큰 도전 과제다. 따라서 원격 컴퓨팅 파워와 엣지 컴퓨팅 파워를 결합하고 스트리밍 방식을 사용해야 한다. NVIDIA 오믹스버스의 강력한 공간 컴퓨팅 능력은 몰입형 경험을 구현하고, 사람, 제품, 프로세스, 물리적 공간 사이의 원활한 상호작용을 가능하게 한다. Apple Vision Pro의 혁신적인 고해상도 디스플레이와 NVIDIA의 RTX 클라우드 렌더링 기술을 결합하면, 기기와 네트워크 연결만으로도 공간 컴퓨팅 경험을 제공할 수 있다.
왜 고정밀도, 저지연, 물리 법칙 준수의 완전한 고정밀도(Full Fidelity)가 중요한가? MR 기기로 콘텐츠를 볼 때, 머리를 움직이는 것과 화면 반응이 동기화되지 않으면, 마치 차를 타고 있을 때 눈으로 보는 것과 전정 감각이 어긋나는 것처럼 멀미가 난다. MR 기기가 너무 느리게 계산하거나 지연 시간이 길면 사용자는 현기증을 느끼고 심지어 메스꺼움이나 구역질을 느낄 수 있다. 따라서 Full Fidelity는 사용자가 보는 화면이 섬세하고 사실적이며 고해상도일 뿐 아니라, 구름, 빛, 불꽃, 입자, 공기, 운동 등 모든 요소가 자연의 실제 법칙에 따라 물리적으로 시뮬레이션되고, MR 기기 상에서도 정확히 재현되어야 한다. 이것이 바로 Full Fidelity, 즉 디지털 트윈이다.
Apple Vision Pro에서의 Full Fidelity 전송은 현기증 등의 불편함을 효과적으로 줄이며, 3D 워크플로우, 특히 산업용 디지털 트윈 워크플로우를 게임처럼 즐길 수 있게 만들어줄 것으로 보이며, 젊은 예술가들과 디자이너들의 창의력을 더욱 자극할 것이다.
애플 시각 제품 부문 부사장 마이크 록웰(Mike Rockwell)은 "Apple Vision Pro의 혁신적인 초고해상도 디스플레이와 NVIDIA의 가속 컴퓨팅 스트리밍을 통해 OpenUSD 콘텐츠를 사실적으로 렌더링함으로써 몰입형 경험에 대한 거대한 성장 기회를 창출할 수 있습니다. 스페이셜 컴퓨팅은 디자이너와 개발자가 매혹적인 디지털 콘텐츠를 제작하는 방식을 재정의하며, 창의성과 상호작용의 새로운 시대를 열 것입니다."라고 말했다.
NVIDIA × 지멘스, 산업용 메타버스를 함께 구축하다
GTC에서 또 다른 인상적인 데모는 NVIDIA와 지멘스(Siemens)의 협업 사례였다. 이 장면은 소설 『삼체』의 '고행(古筝)' 작전에서 등장하는 '심판의 날(Judgment Day)' 호 거대한 배를 연상시키기도 한다. 물론 오믹스버스는 영상 제작 및 미디어 분야에서 광범위하게 활용되며, 가상 프로덕션 기술은 이미 현실과 구분이 어려울 정도로 발전했고, 여기에 AI가 더해져 더욱 사실적인 렌더링과 풍부한 디테일을 구현하며 관객들에게 더 강렬한 영상 효과를 제공하고 있다.
황인순은 "오믹스버스와 제너레이티브 AI는 가치 50조 달러에 달하는 중공업 시장을 디지털화하는 데 필요한 핵심 기술입니다."라고 말했다. 이 50조 달러 규모의 거대 시장은 이미 소프트웨어로 재정의되는 시장이 되었으며, 다수의 산업 거물들이 디지털 트윈을 활용해 자산과 업무 프로세스를 설계, 시뮬레이션, 구축, 운영, 최적화하고 있다.
가속 컴퓨팅, 제너레이티브 AI, USD 기반의 노드 간·지역 간 실시간 협업 시스템, RTX 기반의 고성능 렌더링 시스템 등 NVIDIA의 핵심 역량을 모두 통합하고, 클라우드에서 API를 호출하면 워크플로우를 더욱 빠르고 효과적으로 가속화할 수 있다.
지멘스는 산업 자동화 소프트웨어 인프라, 건축 기술, 교통 분야의 선두주자로서, NVIDIA의 가속 그래픽 및 AI 기술과 결합함으로써 고객의 생산 및 제품 전 생애주기에서 효율성, 생산성, 프로세스 최적화를 실현할 수 있다. 현재 지멘스는 Xcelerator 플랫폼에 오믹스버스 클라우드 API를 적용하였으며, 우선 클라우드 기반 제품 생애주기 관리 소프트웨어인 Teamcenter X에 접속하여 복잡한 산업 데이터 세트를 통합하고 시각화하며, 디지털 세계와 물리 세계를 융합하고 있다.
이미 2022년, NVIDIA는 지멘스와의 파트너십을 더욱 확대하며, 지멘스의 Xcelerator와 NVIDIA의 오믹스버스 플랫폼을 연결하고 산업용 메타버스를 공동 구축하겠다고 발표한 바 있다.
지멘스 회장 겸 CEO 롤란드 부쉬(Roland Busch)는 "NVIDIA 오믹스버스 API를 통해 지멘스는 고객이 물리 법칙에 부합하는 디지털 트윈을 더욱 몰입감 있게 활용할 수 있도록 생성형 AI로 지원할 수 있게 되었습니다. 이를 통해 실제 건설 전에 차세대 제품, 제조 공정, 공장을 가상으로 설계, 건설, 테스트할 수 있습니다. 현실 세계와 디지털 세계를 융합함으로써, 지멘스의 디지털 트윈 기술은 전 세계 기업의 경쟁력, 회복력, 지속 가능성 향상에 기여하고 있습니다."라고 말했다.
맺음말
NVIDIA는 올해의 주제를 '오믹스버스의 실제 적용'으로 정했다. 전 세계적으로 오믹스버스의 세 가지 주요 응용 분야는 디지털 트윈 공장, 제품 설계, 제품 설계 기반의 구성 시스템이다.
또한 NVIDIA는 단순한 개발자에 그치지 않고, AI 가속 및 오믹스버스 기반의 물리적 디지털 트윈 기술의 수혜자이기도 하다. 오믹스버스, 오믹스버스 API, 파트너 기업들의 기술 지원이 없었다면, NVIDIA가 대규모 데이터센터 시스템을 이렇게 신속하게 구축하는 것도 불가능했을 것이다.
거대 모델의 급속한 발전과 함께, AI가 강화된 오믹스버스는 곧 세계에 더 많은 놀라움을 선사할 것이며, 메타버스와 제너레이티브 AI의 미래를 계속해서 이끌어갈 것이다.
TechFlow 공식 커뮤니티에 오신 것을 환영합니다
Telegram 구독 그룹:https://t.me/TechFlowDaily
트위터 공식 계정:https://x.com/TechFlowPost
트위터 영어 계정:https://x.com/BlockFlow_News
