한양대 이윤상 교수팀, 물리 기반 축구 캐릭터 제어 기술 ‘PhysicsFC’ 개발

한양대학교 컴퓨터소프트웨어학부 이윤상 교수 연구팀이 지난 8월 10일부터 14일까지 캐나다 밴쿠버 컨벤션센터에서 열린 세계 최고 권위의 컴퓨터 그래픽스 학회 ‘SIGGRAPH 2025’에서 연구 성과를 발표해 학계와 업계의 주목을 받았다.

연구팀은 실제 축구 경기에서 선수들이 수행하는 드리블, 트래핑, 슈팅 등 다양한 축구 기술을 물리 기반 시뮬레이션 캐릭터가 사용자 입력에 따라 실시간으로 구현할 수 있도록 제어하는 ‘PhysicsFC’ 기술을 개발했다.

PhysicsFC 기술은 각 축구 기술을 별도의 정책(policy)으로 학습한 뒤 FSM(Finite State Machine, 유한상태기계) 기반 제어 구조로 통합한 것이다. 이 과정에서 연구팀은 모션캡처 데이터를 활용해 훈련된 물리 기반 모션 임베딩 모델 위에서 심층강화학습(Deep Reinforcement Learning)으로 학습된 각 축구 기술 정책이 캐릭터의 움직임을 제어하고, 이를 통해 공의 움직임까지 함께 제어할 수 있도록 했다. 이동 정책에는 연구팀이 개발한 ‘DEGCL(Data-Embedded Goal-Conditioned Latent Guidance)’ 기법을 적용해 전·후진과 측면 이동 같은 다양한 방향 전환을 자연스럽게 구현했으며, STI(Skill Transition-Based Initialization) 기법을 더해 드리블·트래핑·슈팅·이동 간 전환이 민첩하고 부드럽게 이뤄지도록 했다.

이 기술은 기존 축구 게임이 사전 제작된 애니메이션에 의존하는 것과 달리, 공과 캐릭터의 모든 움직임을 물리 시뮬레이션으로 생성해 사실적이고 몰입감 있는 플레이 경험을 제공한다는 점에서 차별성을 지닌다. 이를 통해 발 미끄러짐이나 순간 이동 같은 어색한 동작을 효과적으로 제거하고, 선수 간 충돌 뒤 넘어짐과 다시 일어서는 과정까지도 자연스럽게 구현할 수 있다.

이번 성과는 SIGGRAPH 2025 Technical Papers 세션에서 구두 발표됐으며, 연구팀은 Emerging Technologies 세션에도 초청돼 실제 데모 시연을 진행했다. 현장에서는 글로벌 학계와 게임업계 관계자들이 직접 체험에 참여했으며, 특히 NBA 2K 개발사 관계자들이 연구팀과 장시간 논의를 이어가는 등 높은 관심을 보였다.

이윤상 교수는 “PhysicsFC는 단순한 게임 기술을 넘어, 향후 Physical AI 분야에서 핵심 기술로 발전할 수 있는 잠재력을 지녔다”며 “이번 SIGGRAPH 발표를 계기로 글로벌 연구자 및 기업들과의 협력을 기대한다”고 밝혔다.

이번 연구는 한국연구재단, 한국콘텐츠진흥원, 정보통신기획평가원의 지원으로 수행됐으며, 연구 성과는 컴퓨터 그래픽스 분야 최상위 학술지 『ACM Transactions on Graphics(TOG)』에 7월 27일 게재됐다. 해당 논문 「PhysicsFC: Learning User-Controlled Skills for a Physics-Based Football Player Controller」은 한양대 김민수 석사과정생(제1저자), 정은호 석사과정생(공동저자), 이윤상 교수(교신저자)가 공동으로 집필했다.