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로블록스 커스텀 탄도학 아키텍처: 베를레 적분, 탄도 낙차, 풍향 벡터 및 서버 판정 검증

By DopaBrain 물리 및 전투 시스템 팀 • 2026-09-30 • Technical Guide

팬텀 포스, 블랙호크 레스큐 미션 5, 프론트라인스 같은 로블록스의 전술 밀리터리 슈터 및 저격 게임에서 단순 히트스캔(Hitscan) 방식은 현실적인 전투 깊이를 제공하지 못합니다. 수백 미터에 걸친 원거리 교전에서는 총구 유속, 공기 저항, 중력으로 인한 탄도 낙차, 측풍 편차를 고려하여 움직이는 표적을 예측 사격(리드샷)하는 물리 탄도학이 필수적입니다.

본 물리 및 전투 시스템 가이드에서는 고성능 탄도 시뮬레이션 엔진을 설계합니다. 고속 총알이 얇은 벽을 뚫고 지나가는 터널링(Tunneling)을 방지하는 베를레 적분 서브스테핑, 공기 밀도 기반 항력 방정식, 동적 3D 풍향 벡터 연산, 서버 권한 판정 검증 파이프라인을 다룹니다.

1. 탄도학의 물리: 중력, 공기 저항 및 서브스테핑

초속 800~1,000m로 날아가는 총알은 60Hz 1프레임당 수십 스터드를 이동합니다. 단순 프레임 단위 연산은 총알이 벽을 순간이동하여 뚫어버리는 터널링을 유발합니다:

2. 상용급 클라이언트 탄도학 시뮬레이터 구현 코드

아래는 부드러운 서브스테핑, 궤적 예광탄(Tracer) 렌더링, 착탄 처리를 구현한 클라이언트 측 Luau 모듈입니다:

BallisticsEngine.luau (클라이언트 발사체 시뮬레이터)
--!strict
local RunService = game:GetService("RunService")
local Workspace = game:GetService("Workspace")

local Ballistics = {}
Ballistics.__index = Ballistics

export type Projectile = {
    Position: Vector3,
    Velocity: Vector3,
    Mass: number,
    DragCoefficient: number,
    MaxLifetime: number,
    Age: number,
    Owner: Player,
    Beam: Beam?,
    Attachment0: Attachment?,
    Attachment1: Attachment?
}

local activeProjectiles: { Projectile } = {}
local raycastParams = RaycastParams.new()
raycastParams.FilterType = RaycastFilterType.Exclude
raycastParams.IgnoreWater = true

local globalWind = Vector3.new(4, 0, 2) -- 초당 스터드 단위 풍향 벡터
local airDensity = 0.0012 -- 대기 항력 계수

function Ballistics.Fire(origin: Vector3, direction: Vector3, muzzleVelocity: number, mass: number, owner: Player)
    local proj: Projectile = {
        Position = origin,
        Velocity = direction.Unit * muzzleVelocity,
        Mass = mass,
        DragCoefficient = 0.3,
        MaxLifetime = 6.0,
        Age = 0,
        Owner = owner
    }
    table.insert(activeProjectiles, proj)
end

local function StepProjectile(proj: Projectile, dt: number): boolean
    proj.Age += dt
    if proj.Age >= proj.MaxLifetime then return false end

    -- 항력, 중력, 풍향 물리 연산
    local speed = proj.Velocity.Magnitude
    local dragForce = -0.5 * airDensity * (speed * speed) * proj.DragCoefficient * proj.Velocity.Unit
    local gravityForce = Vector3.new(0, -Workspace.Gravity * proj.Mass, 0)
    local windForce = (globalWind - proj.Velocity) * 0.05

    local totalAcceleration = (dragForce + gravityForce + windForce) / proj.Mass
    local nextVelocity = proj.Velocity + totalAcceleration * dt
    local nextPosition = proj.Position + proj.Velocity * dt + 0.5 * totalAcceleration * (dt * dt)

    -- 연속 레이캐스트 충돌 감지
    local displacement = nextPosition - proj.Position
    local rayResult = Workspace:Raycast(proj.Position, displacement, raycastParams)

    if rayResult and rayResult.Instance then
        -- 착탄 감지: 타격 이펙트 및 서버 판정 요청
        -- CombatRemote:FireServer("ProjectileHit", rayResult.Position, rayResult.Normal, rayResult.Instance)
        return false -- 발사체 종료
    end

    proj.Position = nextPosition
    proj.Velocity = nextVelocity
    return true
end

RunService.RenderStepped:Connect(function(dt: number)
    local subSteps = 2
    local subDt = dt / subSteps

    for i = #activeProjectiles, 1, -1 do
        local proj = activeProjectiles[i]
        local alive = true
        for step = 1, subSteps do
            alive = StepProjectile(proj, subDt)
            if not alive then break end
        end

        if not alive then
            table.remove(activeProjectiles, i)
        end
    end
end)

return Ballistics

3. 서버 권한 판정 검증 및 안티 핵 방어

클라이언트가 보고하는 '헤드샷 맞춤' 신호를 그대로 신뢰하면 핵 프로그램에 의해 게임이 파괴됩니다. 서버는 궤적을 사후 검증해야 합니다:

4. 음향 음향학과 시각적 연출: 초음속 크랙과 풍절음

탄도학의 몰입감은 시각보다 청각에서 완성됩니다. 실제 총알의 음속 돌파 음향을 구현하면 극도의 전장 긴장감이 조성됩니다:

5. 상용 배포 검증 및 프레임레이트 독립성 체크리스트

글로벌 멀티플레이어 환경에서 균일한 탄도학을 유지하기 위한 필수 체크리스트입니다:

Frequently Asked Questions

히트스캔과 탄도학 발사체의 가장 큰 차이점은 무엇인가요?

히트스캔은 방아쇠를 당기는 즉시 무한 속도의 레이캐스트로 적중 여부를 판정합니다. 탄도학 발사체는 총알의 질량, 중력 낙차, 공기 저항, 풍향을 물리 시뮬레이션하여 비행시간이 존재하므로 리드샷이 필요합니다.

총알이 벽을 그냥 뚫고 지나가는 터널링 현상은 왜 발생하며 어떻게 해결하나요?

1프레임 동안 총알이 이동한 거리가 벽의 두께보다 길면 총알이 벽 앞과 뒤로 건너뛰기 때문입니다. 프레임을 여러 단계로 쪼개는 서브스테핑(Sub-stepping)과 연속 레이캐스팅으로 해결할 수 있습니다.

서버에서 수많은 총알을 실시간으로 시뮬레이션하면 렉이 걸리지 않나요?

네, 서버에서 모든 총알을 물리 연산하면 심각한 렉이 발생합니다. 따라서 총알 비행은 클라이언트에서 시뮬레이션하고, 서버는 착탄 보고가 들어왔을 때 궤적의 물리적 타당성만 사후 검증하는 방식이 업계 표준입니다.

게임에서 총알의 초음속 크랙(Sonic Crack) 사운드는 무엇인가요?

총알이 음속보다 빠를 때 발생하는 충격파 소리입니다. 총알 근처에 있는 유저는 멀리서 날아오는 총성보다 날카로운 총알 가르는 소리(크랙)를 먼저 듣게 됩니다.

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