로블록스의 현대 택티컬 슈터, 재난 시뮬레이터, 배틀로얄 게임에서 파괴되지 않는 고정된 건물은 현실감을 크게 저해합니다. 플레이어들은 로켓 폭발이나 차량 돌진 시 벽면에 사실적인 구멍이 뚫리고, 기둥이 무너지면 천장이 와르르 주저앉는 물리적 파괴 메커니즘을 기대합니다.
멀티플레이어 서버의 60 FPS를 유지하면서 실시간 파괴를 구현하려면 무거운 CSG 연산을 피하고 그래프 이론 기반의 구조 분석을 도입해야 합니다. 본 마스터 엔지니어링 가이드에서는 Luau로 프로덕션급 파괴 엔진을 제작합니다. 보로노이(Voronoi) 파쇄 패턴을 생성하고, 하중 지지 구조 그래프를 해석하며, 잔해 수명 주기와 물리 충돌 풀링을 완벽히 최적화합니다.
1. 성능의 역설: 실시간 CSG(SubtractAsync) 연산이 서버를 멈추게 하는 이유
많은 개발자들이 로블록스의 Part:SubtractAsync()를 사용해 파괴를 시도하지만, 이는 서버에 치명적인 병목을 일으킵니다:
- 서버 스레드 동결: CSG 불리언 연산은 서버 메인 스레드에서 복잡한 3D 기하학을 연산하므로, 폭발 1회당 200~500ms의 서버 멈춤 현상(Lag Spike)이 발생합니다.
- 충돌 메시 재구축 병목: 불리언 결합으로 생성된 유니온 파트는 새로운 충돌 메시를 생성하며, 이는 물리 엔진의 BVH 트리를 강제로 재계산하게 만듭니다.
- 형상 복잡도 폭증: 한 벽에 폭발이 여러 번 중첩되면 다각형 수가 기하급수적으로 늘어나 메모리 누수와 프레임 드랍이 발생합니다.
- 절차적 해법의 승리: 보로노이 볼록 파편 인스턴싱과 구조 무결성 그래프를 결합하면 렉 없이 60 FPS로 건물 붕괴를 완벽히 구현할 수 있습니다.
2. 수학적 기초: 보로노이 다이어그램 및 구조 연결성 그래프
절차적 파괴는 거리 메트릭 기반의 기하 분할과 그래프 연결성 분석을 통해 작동합니다:
- 보로노이 파쇄 분할: 충격면 주변의 N개 시드 점 S_i에 대해, 각 셀 V_i는 다른 어떤 시드보다 S_i에 가까운 점들의 집합으로 정의됩니다.
- 구조 연결성 무방향 그래프: 건축물을 노드(벽체/보)와 간선(용접 및 모르타르 결합)으로 이루어진 그래프 G = (V, E)로 모델링합니다.
- 지반 앵커 판별: 지면에 고정된 기초 노드를 '지반 루트(Ground Root)'로 지정하고, 폭발로 간선이 끊길 때마다 루트로부터 너비 우선 탐색(BFS)을 실행합니다.
- 연쇄 붕괴 격발: 지반 루트와의 연결 경로가 완전히 끊어진 서브그래프는 지지력을 상실한 것으로 판정되어 즉시 앵커가 풀리고 중력 낙하 잔해로 전환됩니다.
3. 완전한 구조 무결성 솔버 Luau 구현체
하중 지지 그래프를 실시간 갱신하고 폭발 충격 시 연쇄 붕괴를 전파하는 프로덕션 Luau 모듈입니다:
- 그래프 연결성 유지: 기둥, 벽체, 바닥 슬래브 간의 인접 리스트와 결합 상태를 효율적으로 추적.
- BFS 지반 도달성 솔버: 간선 파괴 후 수 밀리초 내에 허공에 뜬 고립된 건축물 클러스터를 신속히 탐지.
- 파편 라이프사이클 관리: 지지력을 잃은 파츠의 앵커를 해제하고 비충돌 파편으로 전환한 뒤 자동 페이드아웃 처리.
--!strict
local RunService = game:GetService("RunService")
local Debris = game:GetService("Debris")
export type BuildingNode = {
Part: BasePart,
IsGrounded: boolean,
Neighbors: { BuildingNode },
Destroyed: boolean,
}
local StructuralEngine = {}
StructuralEngine.__index = StructuralEngine
function StructuralEngine.new()
local self = setmetatable({}, StructuralEngine)
self.Nodes = {} :: { [BasePart]: BuildingNode }
return self
end
function StructuralEngine:RegisterPart(part: BasePart, isGrounded: boolean): BuildingNode
local node: BuildingNode = {
Part = part,
IsGrounded = isGrounded,
Neighbors = {},
Destroyed = false,
}
self.Nodes[part] = node
return node
end
function StructuralEngine:ConnectNodes(partA: BasePart, partB: BasePart)
local nodeA = self.Nodes[partA]
local nodeB = self.Nodes[partB]
if nodeA and nodeB then
table.insert(nodeA.Neighbors, nodeB)
table.insert(nodeB.Neighbors, nodeA)
end
end
function StructuralEngine:ApplyExplosion(center: Vector3, radius: number)
local destroyedParts = {}
-- Identify parts within blast radius
for part, node in pairs(self.Nodes) do
if not node.Destroyed and not node.IsGrounded then
local dist = (part.Position - center).Magnitude
if dist <= radius then
node.Destroyed = true
table.insert(destroyedParts, part)
end
end
end
-- Shatter and spawn physics debris for direct impact parts
for _, part in ipairs(destroyedParts) do
part.CanCollide = false
part.Anchored = false
local blastDir = (part.Position - center).Unit
part.AssemblyLinearVelocity = blastDir * math.random(40, 80)
Debris:AddItem(part, 3.5)
end
-- Re-evaluate structural integrity of the remaining structure
self:EvaluateIntegrity()
end
function StructuralEngine:EvaluateIntegrity()
local visited = {} :: { [BuildingNode]: boolean }
local queue = {} :: { BuildingNode }
-- Seed BFS queue with all active grounded nodes
for _, node in pairs(self.Nodes) do
if not node.Destroyed and node.IsGrounded then
visited[node] = true
table.insert(queue, node)
end
end
-- Traverse connected components
local head = 1
while head <= #queue do
local current = queue[head]
head += 1
for _, neighbor in ipairs(current.Neighbors) do
if not neighbor.Destroyed and not visited[neighbor] then
visited[neighbor] = true
table.insert(queue, neighbor)
end
end
end
-- Any unvisited non-destroyed node has lost structural path to ground
for _, node in pairs(self.Nodes) do
if not node.Destroyed and not node.IsGrounded and not visited[node] then
node.Destroyed = true
local part = node.Part
part.Anchored = false
-- Natural gravity tumble with random tumbling angular momentum
part.AssemblyLinearVelocity = Vector3.new(math.random(-5, 5), -15, math.random(-5, 5))
part.AssemblyAngularVelocity = Vector3.new(math.random(-2, 2), math.random(-2, 2), math.random(-2, 2))
-- Transition to debris pool
Debris:AddItem(part, 5.0)
end
end
end
return StructuralEngine
4. 보로노이 파편 인스턴싱 및 볼록 메시 기법
CSG 렉 없이 날카롭고 사실적인 석조 파쇄를 구현하는 절차적 인스턴싱 기법:
- 사전 절단 파편 프리팹: 자연스러운 보로노이 절단면과 거친 노멀 맵이 적용된 불규칙 볼록 메시 모델 풀을 미리 준비.
- 동적 바운딩 박스 스케일링: 충격 지점 벽면의 크기에 맞춰 파편 프리팹을 실시간 스케일링 및 회전 배치하여 즉각적인 파쇄 연출.
- 내부 파단면 텍스처링: 파괴로 인해 노출된 내부에 거친 콘크리트 및 철근 텍스처를 적용하여 시각적 사실성 극대화.
- 반경별 파편 사출 속도: 폭발 중심부에 가까운 파편은 초음속으로 날아가고, 외곽 파편은 중력에 의해 자연스럽게 굴러떨어지도록 속도 차등 부여.
5. 멀티플레이어 최적화 및 물리 파편 예산 제어
수백 개의 벽돌과 콘크리트 파편이 떨어질 때 서버 렉을 원천 방지하는 엔지니어링 규칙:
- 클라이언트 사이드 파편 위임: 서버는 붕괴된 노드 ID만 가볍게 복제하고, 자잘한 시각적 먼지와 잔해는 각 클라이언트 기기에서 로컬 생성.
- 충돌 그룹(CollisionGroup) 격리: 잔해 파츠들을 전용 충돌 그룹에 배속시켜 다른 잔해나 플레이어와 충돌하지 않도록 설정, O(N^2) 물리 접촉 연산 제거.
- 최대 활성 잔해 수 제한: 클라이언트당 최대 150개의 FIFO 잔해 제한을 두어, 한도를 초과하면 가장 오래된 파편을 즉시 제거.
- 체적 연막 파티클 마스킹: 붕괴 기저부에 짙은 먼지 연막 이펙트를 생성하여 파편이 사라지는 순간을 자연스럽게 은폐.
Frequently Asked Questions
실시간 파괴에 Part:SubtractAsync()를 쓰면 안 되는 이유는 무엇인가요?
SubtractAsync는 서버 메인 스레드에서 무거운 기하학 불리언 연산을 동기식으로 실행합니다. 다수의 플레이어가 동시에 바주카포나 수류탄을 터뜨리면 서버가 수 초간 완전히 멈추며 핑 폭발과 튕김 현상이 발생합니다. 반면 그래프 기반 붕괴 알고리즘은 1ms 내에 완료됩니다.
구조 무결성 BFS 그래프는 공중에 뜬 건물을 어떻게 방지하나요?
매 충격마다 지반에 고정된 기초 노드들로부터 너비 우선 탐색(BFS)을 실행합니다. 지반까지 연결되는 연속된 연결 고리가 없는 벽이나 천장은 고립된 노드로 판정되어 즉시 앵커가 풀리고 아래로 추락합니다.
거대한 빌딩이 무너질 때 모바일 기기에서 렉이 심하지 않나요?
잔해 처리를 클라이언트에 위임하고 전용 충돌 그룹을 사용하면 전혀 문제없습니다. 파편끼리의 충돌과 플레이어 충돌을 비활성화하면 로블록스 물리 엔진이 이를 단순 탄도 궤적으로 처리하므로 성능 저하가 없습니다.
무너지는 건물 파편에 플레이어가 깔려 데미지를 입게 할 수 있나요?
네. 자잘한 파편은 비충돌로 두되, 천장 빔이나 거대 슬래브와 같은 대형 구조물은 충돌을 유지하거나 공간 셰이프캐스트(Shapecast)를 투사하여 낙하 속도에 비례한 압사 피해를 입힐 수 있습니다.