로블록스 커스텀 차량 물리: 4륜 레이캐스트 서스펜션, 타이어 마찰 & 스프링 역학

로블록스에서 콘솔 레이싱 게임 수준의 묵직한 핸들링과 부드러운 드리프트를 구현하려면 기본 스프링 구속을 버리고 레이캐스트 섀시(Raycast Chassis)를 직접 제작해야 합니다.

훅의 법칙(Hooke's Law)과 감쇠력을 결합한 4륜 레이캐스트 서스펜션 방정식, 파세이카(Pacejka) 타이어 슬립각 마찰 모델, 코너링 쏠림을 잡는 안티롤 바, 그리고 네트워크 오너십 설정을 통해 120 FPS로 구동되는 무결점 드라이빙 엔진을 구축합니다.

1. 왜 물리 구속 바퀴 대신 레이캐스트 서스펜션인가?

기본 물리 바퀴의 한계를 극복하는 레이캐스트의 핵심 이점:

• 지형 끼임(Clipping) 제로: 물리 충돌 바퀴는 고속 주행 시 삼각 폴리곤 메시에 박혀 차가 튕겨 나갑니다. 레이캐스트는 속도와 무관하게 매 프레임 정확한 지면 거리를 측정합니다.
• 정밀한 서스펜션 튜닝: 스프링 강성(Stiffness), 감쇠 계수(Damping), 기본 길이(Rest Length), 범프 스톱을 Luau 수식으로 완벽히 통제할 수 있습니다.
• 네트워크 대역폭 절감: 4개의 회전 바퀴 구속 데이터를 동기화할 필요 없이 차체 루트 파트의 CFrame 1개만 복제하면 되므로 렉이 발생하지 않습니다.

2. 4륜 레이캐스트 서스펜션 방정식 (훅의 법칙 + 감쇠력)

바퀴별로 매 프레임 가해지는 상향 반발력의 계산:

• 레이캐스트 방향 및 지면 거리: 차체 4곳의 바퀴 부착점에서 차체 하향 벡터로 선을 투사합니다: 길이 = RestLength + 바퀴반경.
• 스프링 압축 복원력: 압축량 = RestLength - 바닥거리; 스프링힘 = 스프링강성 * 압축량.
• 쇼크업소버 감쇠력(Damping): 차체의 수직 운동 속도를 내적해 반대 방향으로 브레이크를 겁니다: 감쇠힘 = 감쇠계수 * 상대속도.
• 최종 반발력 벡터: VectorForce를 통해 지면 법선 벡터 방향으로 (스프링힘 - 감쇠힘)을 차체에 가합니다.

3. 타이어 마찰 모델: 종방향 가속 & 횡방향 드리프트 (Pacejka)

현실감 넘치는 코너링, 카운터 스티어, 드리프트 손맛 구현:

• 횡방향 슬립각(Slip Angle): 바퀴가 향하는 조향 벡터와 실제 차량 진행 방향 사이의 각도를 측정합니다. 각도가 커질수록 횡방향 원심력이 발생합니다.
• 파세이카(Pacejka) 마찰 곡선: 슬립각 6~10도에서 타이어 접지력이 정점에 달하며, 한계를 넘으면 차가 갑자기 스핀하지 않고 완만하게 미끄러지는 영화 같은 드리프트가 연출됩니다.
• 종방향 트랙션(Traction): 구동 모터 토크와 휠 스핀을 계산해 수직 하중(다운포스 * 마찰계수)을 초과하지 않도록 휠 스핀을 제어합니다.

-- 레이캐스트 서스펜션 반발력 계산 공식
local function CalculateWheelForce(wheelAttachment, restLength, stiffness, damping, wheelRadius)
    local origin = wheelAttachment.WorldPosition
    local direction = -wheelAttachment.WorldCFrame.UpVector * (restLength + wheelRadius)
    
    local raycastParams = RaycastParams.new()
    raycastParams.FilterType = RaycastFilterType.Exclude
    raycastParams.FilterDescendantsInstances = {wheelAttachment.Parent}
    
    local result = workspace:Raycast(origin, direction, raycastParams)
    if not result then return Vector3.zero end
    
    local hitDistance = result.Distance - wheelRadius
    local compression = restLength - hitDistance
    if compression <= 0 then return Vector3.zero end
    
    -- 수직 방향 상대 속도 계산
    local pointVelocity = wheelAttachment.Parent.AssemblyLinearVelocity
    local suspensionVelocity = wheelAttachment.WorldCFrame.UpVector:Dot(pointVelocity)
    
    -- 훅의 법칙 + 감쇠력 공식: F = (k * x) - (c * v)
    local springForce = stiffness * compression
    local dampingForce = damping * suspensionVelocity
    local totalForceMagnitude = math.max(0, springForce - dampingForce)
    
    return result.Normal * totalForceMagnitude
end

4. 하중 이동(Weight Transfer) & 안티롤 토션 바

급제동과 급격한 코너링 시 차체 롤링과 피칭 안정화:

• 피칭과 스쿼트(Pitch & Squat): 급제동 시 차체 무게가 앞바퀴로 쏠려 전륜 접지력이 증가하고, 급가속 시 후륜으로 쏠립니다. 동적 하중 이동을 반영해 전후륜 그립을 실시간 조절합니다.
• 안티롤 바(Anti-Roll Bar): 같은 차축의 좌우 바퀴 서스펜션 압축량 차이를 측정해 반대 방향으로 비틀림 복원력을 주어 차체가 옆으로 전복되는 롤링을 억제합니다.
• 공기역학적 다운포스: 차량 속도의 제곱에 비례하는 하향 가속도를 가해 고속 주행 시 질량 증가 없이 타이어 접지력을 극대화합니다.

5. 네트워크 오너십 & 클라이언트 예측 조작감

핑 지연 없는 120 FPS 무결점 스티어링 반응성:

• 운전자 네트워크 소유권(Network Ownership): 유저가 탑승하는 즉시 chassis:SetNetworkOwner(player)를 부여하여 클라이언트 기기에서 직접 물리 연산을 주도하게 합니다.
• 비신뢰성 리모트(UnreliableRemoteEvent) 조향 동기화: 바퀴 각도와 핸들 회전 등 시각 연출은 비신뢰성 패킷으로 전송해 네트워크 병목을 원천 차단합니다.
• 서버 이동 벡터 검증: 서버는 500ms 주기로 차체 이동 벡터를 추적해 물리 엔진 한계 속도를 15% 이상 초과하는 스피드핵을 즉시 롤백합니다.

Frequently Asked Questions