도시 건설 게임에서 도로 시스템의 사실적 구현은 핵심 요소로, 단순한 시각적 요소를 넘어 구조적 완성도를 결정하는 기반임
기존 게임들은 Bezier 스플라인을 사용해 도로를 표현하지만, 이는 실제 도로의 곡률과 평행성 유지에 한계를 가짐
현실의 도로는 차량의 차축 간 거리와 곡선 제약을 반영해야 하며, Bezier 방식은 오프셋 시 형태가 왜곡되어 비현실적인 곡선을 초래함
이를 해결하기 위해 원호(Circle Arc) 와 클로소이드(Clothoid) 같은 공학적 곡선을 적용하면, 부드러운 곡률 변화와 병렬 오프셋 유지가 가능함
작성자는 이러한 한계를 극복하기 위해 직접 도로 시스템을 구축했으며, 향후 기술적 구현 과정을 공개할 예정임


도로와 패턴의 매력

자연의 질서 속 무질서한 패턴에서 느끼는 만족감을 도로에서도 발견함

개미굴, 벌집, 잎맥처럼 단순한 규칙이 쌓여 복잡한 구조를 만드는 현상에 비유
도로망 역시 인간이 만든 가장 흥미로운 패턴 중 하나로 묘사됨


도시가 사라진 후에도 남을 도로망의 흔적을 상상하며, 그 구조적 아름다움을 강조함

도시 건설 게임과 도로의 진화


SimCity 2000부터 Cities: Skylines 2까지, 도로 시스템은 꾸준히 발전해 왔음

SimCity 4는 고도와 대각선 도로, SimCity 2013은 곡선 도로, Cities: Skylines는 자유로운 배치와 교차로 구성을 지원


그러나 여전히 곡선의 부자연스러움, 급격한 회전 반경, 비현실적 고속도로 램프 등의 문제가 존재

모드(Mod) 를 통해 현실적인 차선, 표식, 곡선 구현이 가능해졌지만, 여전히 엔진의 근본적 제약을 벗어나지 못함

Bezier 스플라인의 한계

Bezier 곡선은 두 점 사이를 부드럽게 연결하는 강력한 수학적 도구로, 대부분의 게임 엔진에서 사용됨
그러나 이 곡선은 오프셋 시 형태와 곡률이 유지되지 않음, 즉 “Bezier 곡선의 오프셋은 Bezier 곡선이 아님”
이로 인해 내측과 외측 곡선의 불일치, 자기 교차, 핀칭(pinch) 현상이 발생
결과적으로 현실의 도로처럼 차량 궤적을 반영한 병렬 곡선을 구현하기 어려움

원호(Circle Arc)와 클로소이드(Clothoid)의 적용


원호는 오프셋 후에도 동일한 형태를 유지하는 완벽한 평행성을 제공

두 원호의 교차 계산은 Bezier보다 훨씬 단순하며, O(1) 의 계산 복잡도로 효율적
서로 다른 반지름의 원호를 연결하면 공학적으로 타당한 도로 형태를 구성 가능


그러나 원호는 곡률이 일정하여, 직선에서 곡선으로 진입 시 측면 가속도의 급격한 변화가 발생
이를 보완하기 위해 클로소이드(Clothoid) 가 사용됨

곡률이 점진적으로 증가해 자연스러운 조향과 승차감을 제공
수학적으로 복잡하지만, 고속 주행 도로 설계에 필수적



도시 내 교차로처럼 저속 구간에서는 원호 기반 설계로도 충분한 현실감을 확보 가능

직접 도로 시스템을 만든 이유

대부분의 플레이어는 교차로 곡률의 정확성에 큰 관심이 없지만, 개발자는 호기심과 기술적 도전으로 이를 탐구함
기존 상용 게임의 구현 수준은 높지만, 인디 개발자가 접근할 수 있는 자료나 에셋은 부족

단순한 격자형 도로 대신, 더 정교하고 공유 가능한 시스템을 만들기 위해 자체 구현을 진행
다음 글에서 기술적 세부 구현 과정을 공개할 예정이며, 구독을 통해 업데이트를 받을 수 있음