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좀 김



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FFF #420 - 핵융합로

게시자 Earendel

2024-07-19



안녕하세요,

여러분은 오래된 원자로에 대해 잘 알고 계실 겁니다. 증기 터빈과 함께 많은 전력을 생산하는 핵분열 원자로입니다. 핵 에너지 시스템은 우주 시대라는 차원에서 보면 게임 초중반에 잠금 해제할 수 있는 시스템입니다.


나우비스 행성에서 원자력은 게임 전체에 큰 도움이 됩니다. 물은 무한하고 우라늄은 풍부합니다. 우주 플랫폼의 경우 많은 물과 상당한 공간이 필요하기 때문에 이상적이지 않습니다. 태양 전지판은 우주, 특히 태양 근처에서 매우 좋기 때문에 작은 플랫폼에서 원자로가 낫다고 하기엔 어렵죠. 다만, 풀고라의 경우엔 소행성에서 온 얼음이 많고 태양 에너지가 적기 때문에 원자력이 더 경쟁력을 갖습니다.


나중에 네 번째 새로운 행성으로 향하면 태양 에너지가 매우 낮고 얼음이 더 풍부하기 때문에 원자력이 훨씬 더 나은 옵션이 됩니다. 이 시점에서 (모든 행성에서 원자력을 사용하지는 않겠지만)5개의 행성에서 원자력을 선택적으로 사용할 수 있으므로 새롭고 흥미로운 에너지 시스템을 잠금 해제할 때입니다.





핵융합로





이것이 바로 핵융합로입니다. 이 인상적인 구조는 핵융합 발전 셀의 에너지를 초고온 플라즈마로 변환합니다. 기본 수준의 구조는 100MW의 에너지 값을 가진 플라즈마를 만들지만, 잠시 후에 보게 되겠지만 100MW 이상의 에너지를 얻을 수 있습니다. 하지만 그 자체로는 많은 일을 하지 못합니다. 사방에 있는 연결 지점은 단지 관상용 디자인이 아닙니다.






반응로 연결


원자로와 마찬가지로 핵융합로도 이웃 보너스의 혜택을 많이 받지만, 핵융합로는 훨씬 더 많은 보너스를 활용할 수 있습니다.


기존 원자로에는 4개의 연결 옵션이 있지만 연료 공급 등 현실적인 이유로 가동 중인 원자로를 3면 이상 연결할 수 없습니다. 각 이웃은 이웃당 100% 보너스를 제공하여 최대 +300%(총 400%)의 보너스를 제공합니다.






핵융합로에는 양쪽에 2개씩 총 8개의 연결 지점이 있지만, 현실적인 이유로 5개 이상의 이웃을 연결할 수 없습니다. 각 이웃은 +100%의 보너스를 제공하므로 최상의 경우 +500%(총 600%)가 됩니다.





즉, 이웃이 5개인 핵융합로는 600MW의 출력으로 플라즈마를 출력합니다. 또한 전설적인 핵융합로의 경우 기본 출력은 250MW까지 올라가며 최대 이웃을 가진 출력은 1.5GW입니다.


이웃 연결은 냉각수 통과 연결과 플라즈마 통과 연결로 이루어지며, 통과 연결(*역주 : 보일러의 물 연결부와 같은 양방향 연결)은 파이프를 위해 측면을 열어두지 않아도 되기 때문에 더 큰 건설을 가능하게 하죠.







원자로 사이에 유효한 이웃 보너스가 있는 경우 그래픽에 특수 패치가 추가되어 연결을 표시합니다. 냉각수 또는 플라즈마 통과 연결로와 연결하거나 이웃 보너스를 위해 연결하지만 패스스루 기능이 없는 경우에 대한 연결 패치 버전이 있습니다.


아래 이미지는 외부 2개의 핵융합로를 이동하여 연결할 때 연결 패치가 추가되는 모습을 보여줍니다. 3개의 연결 유형이 모두 이미지에 표시되도록 핵융합로가 회전되어 있습니다.





바깥쪽 핵융합로가 다른 핵융합로의 가장자리에 닿아 있지만 연결되지 않습니다.




바깥쪽 핵융합로가 다른 핵융합로와 정렬되어 있으며 이를 표시하는 연결 패치가 있습니다.







플라즈마 만들기


- 핵융합 동력은 일부 냉각수와 함께 핵융합로에 들어가는 파워 셀에서 시작됩니다.

- 파워 셀과 냉각수는 주변 장치로 인해 원자로가 더 효율적으로 작동하더라도 고정된 속도로 소비됩니다.

- 고정된 양의 플라즈마가 생성되고 플라즈마 온도는 원자로 효율에 따라 증가합니다.

- 원자로는 반응을 유지하기 위해 약간의 전력을 소비합니다.





플라즈마 온도는 플레이어가 신경 써야 할 부분이 아니고 더 중요한 값은 플라즈마가 전달하는 전력입니다. 그러므로 섭씨 온도보다 메가 와트 출력이 더 중요하지만 관심이 있으신 분들을 위해 설명해드리겠습니다.


- 플라즈마는 기본적으로 100MW이고 온도는 100만°C입니다.

- 이웃 보너스가 +100%인 경우 200MW를 전달하고 200만°C입니다.

- 이웃 보너스가 +200%이면 300MW, 300만°C가 됩니다.


과열된 플라즈마는 파이프로 들어갈 수 없습니다. 다른 핵융합로를 통과하거나 실제로 전기를 만드는 장치인 핵융합 발전기로 직접 흘러 들어가야 합니다.








핵융합 발전기





핵융합 발전기는 플라즈마에서 전기를 생성하고 같은 양의 따뜻한 냉각수를 반환합니다. 최대 출력은 50MW입니다.

100MW로 작동하는 보너스가 없는 단독 핵융합로의 경우, 핵융합 발전기 1대가 플라즈마의 절반을 소비합니다.


플라즈마가 더 뜨거우면 발전기는 같은 양의 전기를 만들기 위해 더 적은 양의 플라즈마를 소비합니다.


- 100% 효율의 원자로 1대는 100MW의 플라즈마를 생성하므로 모든 플라즈마를 완전히 사용하려면 발전기 2대가 필요합니다.

- 200% 효율의 원자로 2대는 각각 총 400MW의 플라즈마를 생성하므로 플라즈마를 사용하려면 8대의 발전기가 필요합니다.

- 각각 300% 효율의 원자로 3개를 합치면 총 900MW의 플라즈마가 생성되므로 18개의 발전기가 필요합니다.


물론 원자로가 각각 +200%인 경우 발전기가 반드시 18개일 필요는 없습니다. 그보다 적은 경우 시스템은 여전히 효율적이지만 최대 출력이 적고 일부 플라즈마가 완충됩니다. 또는 원자로가 최대 부하에서 공급할 수 있는 것보다 많은 발전기를 사용하여 전력 수요가 적을 때는 플라즈마가 완충되지만 갑자기 급격한 부하가 발생하면 더 많은 전기를 생산할 수 있도록 할 수도 있죠.


아무리 많은 발전기를 사용하기로 결정하더라도 플라즈마가 파이프로 이동시킬 수 없다면 어떻게 3개의 원자로에 그렇게 많은 발전기를 연결할 수 있을까요? 발전기에는 플라즈마 통과 연결부가 많이 있습니다.





이미 연결된 발전기의 끝과 측면에 추가 발전기를 연결하여 플라즈마를 공유할 수 있습니다. 선택할 수 있는 플라즈마 연결부가 꽤 많으므로 융합로 시스템을 배치하는 방법에 대한 다양한 레이아웃 옵션이 있습니다. 데워진 냉각수도 출력할 수 있는 방법이 있는지 확인해야 하지만 이쪽은 파이프를 사용할 수 있습니다.






가열된 냉각수를 다시 차가운 상태로 냉각시켜야 합니다. 이를 위한 특별한 기계가 있지만 다음 FFF에서 다루도록 하겠습니다.









개발 - 토로이드를 타고 돌다


저희는 강력한 게임 후반부 동력 시스템을 원했습니다. 게임에서 휴대용 핵융합로를 오랫동안 사용해 왔기 때문에 핵융합은 당연히 고려해야 할 사항처럼 보였습니다. 몇 가지 다른 옵션을 고려한 끝에 초기 프로토타입에 추가한 것이 바로 핵융합이었습니다.


제가 처음 만든 핵융합 시스템의 프로토타입 버전은 꽤 조잡했습니다. 이론상으로는 원래 버전이 지금의 시스템과 많은 유사점이 있었지만, 그 과정에서 오랜 우회과정을 거쳤죠.


새로운 프로토타입을 만들 때 게임 엔진과 싸우는 경우가 많습니다. 게임플레이 콘셉트를 더 대표적으로 표현하기 위해 스크립트를 사용하여 많은 것을 '가짜'로 만들 수 있습니다. 문제는 스크립트를 사용하면 성능이 저하될 수 있고 코딩하는 데 시간이 오래 걸린다는 점입니다.


우주 시대 DLC의 첫 번째 게임플레이 프로토타입은 모든 아이디어를 한데 모아 무엇이 효과가 있고 무엇이 효과가 없는지 확인하고 가장 좋은 부분만 골라낼 수 있도록 만든 것이었습니다. 게임플레이 프로토타입은 메인 요소(모든 사람이 플레이하고 게임에서 계속 사용하도록 설계된 것)를 위해 설계되었으므로 스크립트가 많은 핵융합로 시스템의 테스트 버전은 느리고 나중에 어차피 제거해야 하므로 불가능했죠. 또한 게임플레이 프로토타입은 매우 빠르게 제작되었으므로 스크립트가 필요한 부분이 있더라도 애초에 시간이 부족했을 것입니다.


대신, 아이템과 유체에 일어나는 단계를 표현하는 것만으로 융합 시스템을 조잡하게 표현해야 했습니다. 결국 조립기계나 화학 공장처럼 고정된 레시피를 가진 일련의 '제작 기계'가 되었습니다.





(*역주 : 적당히 대강 식질해봤음)



또한 기계가 전기를 만들면서 동시에 유체의 종류를 한 종류에서 다른 종류로 변환할 수 없었습니다. 발전기의 경우 유체 변환을 위한 제작 기계가 필요했지만, 전기를 만들기 위해서는 별도의 엔티티 애드온이 필요했습니다.


결국 시스템은 이상한 일을 하는 4개의 엔티티와 긴 툴팁으로 완성되었습니다. 툴팁은 테스터들에게 임시 대표 엔티티가 현재 어떻게 작동하는지, 최종 버전에서는 어떻게 작동하도록 되어 있는지 설명하여 사람들이 시스템이 무엇을 하려는지 이해할 수 있도록 했습니다. 간단히 말해서 임시 시스템은 혼란스럽고 최종 결과보다 훨씬 더 복잡해 보였기 때문입니다.


이는 최초의 소행성 수집기의 작동 방식과 유사합니다. 당시에는 소행성이 존재하지 않았기 때문에 소행성 덩어리를 생산하는 조립 기계와 같은 것이 있었고 아무 곳에나 배치할 수 있었습니다. 사람들이 도구 설명을 읽고 기계가 플랫폼 가장자리에만 배치되어야 제대로 테스트할 수 있다는 것을 이해하는 데 의존해야 했습니다. 이 때문에 일부 테스터는 배치 제한을 이해하지 못해 건설 자체를 시도하지 않거나 소행성을 무에서 유로 만들 수 있는지에 대해 혼란스러워하기도 했습니다. 적어도 해당 기계 장치를 시뮬레이션할 때는 4개가 아닌 독립된 개체 1개만 필요했습니다.


어쨌든 핵융합 시스템은 본질적으로 화력 발전기에 불과한 독립형 핵융합로로 단순화되었습니다. 하나의 엔티티를 사용하면 연료를 넣고 전력을 공급받기만 하면 됩니다. 유체도 없고, 폐기물도 없고, 다른 복잡한 문제도 없습니다. 이것이 최종 버전이 되기 위해 몇 가지 고려 사항이 있었지만 사용하기에는 정말 안 좋은 느낌이 들었습니다. 시스템이 너무 단순했습니다. 단순한 것이 좋은 경우도 있지만, 때로는 단순하지 않은 것이 좋은 경우도 있습니다.




왼쪽: 상호 작용할 수 있는 다양한 시스템. / 오른쪽: 차지하는 공간 대비 전력 생산 밀도는 인상적이지만 여전히 약간 아쉬운 느낌입니다.



사용할 곳이 몇 군데 없다면 경우에 따라 복잡한 시스템을 간단한 시스템으로 대체하는 것이 좋을 수 있습니다. 문제는 간단한 시스템이 복잡한 시스템을 모든 경우에 대체하는 경우입니다. 흥미로운 빌드를 모두 지루한 빌드로 대체해야 한다면 게임 전체에 해가 됩니다. 단기적으로는 좋지만 장기적으로는 나쁘거나 얕은 느낌이 들 수 있는데, 화력 발전기로서의 핵융합이 바로 그런 경우입니다.


한동안은 핵융합로가 게임에서 완전히 사라질 가능성이 높아 보였고, 건물을 디자인할 때가 되었을 때도 마찬가지였습니다. 핵융합이 게임에 존재하려면 그 존재에 대한 명분이 훨씬 더 필요하다는 것이 분명해졌습니다.


그래서 콘셉트 아트를 시작하기 전에 시스템의 원래 비전으로 돌아갔습니다. 원래 프로토타입에는 몇 가지 좋은 기능이 있었지만 더 많은 것을 할 수 있을 것 같았어요.


저는 핵융합로를 모듈식 건물처럼 만들자는 아이디어를 떠올리기 시작했습니다. 파이프로 분리할 수 없도록 서로 직접 연결되는 일련의 구조물. 다양한 옵션과 배열을 시도한 결과 많은 가능성을 보여주는 일련의 패턴을 발견했습니다. 이 옵션 중 하나가 기존 엔티티 크기에 적합했기 때문에 테스트를 시작했죠.





배치를 한계까지 테스트하는 모습(블록당 1.4TW). 한 번에 많은 옵션을 빠르게 프로토타입화하기 위해 미래의 엔티티의 가장자리 박스를 벨트로 표현하고 연결 지점을 나타내는 데 펌프를 사용했습니다.



배열이 성공했다면 다음 장애물은 이 옵션이 구조물에 적합한 설계와 함께 작동할 수 있는지 확인하는 것입니다. 설계에는 여러 가지 제약이 있었지만 가장 큰 제약은 유체와 플라즈마의 모든 연결 지점이었습니다. 이는 팩토리오에서 종종 발생하는 문제이지만, 핵융합로는 이를 새로운 차원으로 끌어올렸습니다.


일반적인 모범 사례 외에 다른 제약 조건은 주 반응로 건물에 토카막(자기 격납 시스템)을 나타내는 도넛 모양이 있어야 한다는 것이었습니다. 또한 게임의 역사의 일부인 휴대용 핵융합로 아이콘을 연상시키는 중앙 타워가 있었으면 했습니다.


핵융합 발전기는 다른 발전기보다 증기에 덜 초점을 맞추었기 때문에 발전 시스템의 방향 및 가동 여부를 더 강조하는 방향으로 디자인해야 했습니다. 또한 발전기는 다른 발전기처럼 회전이 2개만 있을 수 없고 4개가 필요하며, 방향이 건물에 매우 중요하기 때문에 한 눈에 방향을 알 수 있어야 합니다.





초기 스케치 설계.



설계를 시작했으니 다음 단계는 Lua 스크립팅에 크게 의존하는 전체 핵융합로 시스템의 데모였습니다. 처리 단계에 대한 레시피가 있는 적절한 엔티티를 사용하는 대신, 원래 프로토타입과는 반대로 모두 스크립트로 적당히 제작했습니다. 심지어 중요한 연결 및 상태 정보를 대체 모드로 엔티티 위에 그려서 무슨 일이 일어나는지 쉽게 확인할 수 있었습니다. 이 때문에 성능이 형편없었지만 게임의 나머지 부분에 통합되지 않고 독립형 데모에 불과하므로 괜찮다고 생각했습니다.


이 데모를 통해 프로세스의 정확한 수와 엔티티, 올바른 연결 보너스 및 제한, 파이프 사용 불가, 커스텀 툴팁 오버레이 등을 통해 시스템의 현실적인 느낌을 얻을 수 있었습니다. 또한 게임을 완성했으니 해당 부분에서 어떤 시스템을 사용하면 재미있을지 더 잘 이해할 수 있게 되었죠.





컨셉 아트 버전 1. 900MW 시스템. 스포일러 없음 :)



이를 통해 시스템을 훨씬 더 이해하기 쉽게 만들었기 때문에 데모를 v453000에게 보여줬고 호평을 받았습니다. 거기서부터 시스템의 세부적인 부분을 개선했습니다. 가장 큰 변화는 핵융합로의 크기와 연결 지점을 변경하는 것이었습니다. 원래 설계에는 입력과 반대편에 플라즈마 출력 연결 지점이 없었기 때문에 애드온이 항상 90도에 있어야 했지만 v453000은 설계 옵션을 많이 제한한다고 느꼈습니다. 쉬운 선형 배열도 잘 작동하지 않았기 때문에 우리는 한동안 다양한 배열을 시도했습니다....





블렌더에서 다양한 옵션을 테스트하고 있습니다.



결국 빌드 옵션 수에 모두 만족하는 3x5 크기의 디자인을 찾았습니다. 새로운 크기로 인해 새로운 종횡비와 연결 위치에 맞게 컨셉 그래픽을 약간 다시 디자인해야 했지만 나쁘지 않았습니다. 그리고 통계의 균형을 조금 더 조정한 후 마침내 팀에 선보일 준비가 되었습니다.





업데이트된 컨셉 아트. 9GW 시스템(전설적인 경우 22.5GW)을 위한 핵융합 시스템.



프레젠테이션은 순조롭게 진행되었고 제안이 받아들여졌습니다!


Boskid는 제 데모를 바탕으로 새로운 시스템을 코딩했습니다. 그런 다음 컨셉 아트를 플레이스홀더 품질에서 다음 제작 단계에 사용할 수 있도록 좀 더 세부적인 버전으로 업그레이드했습니다. 최종 그래픽은 Jerzy가 만들었는데 정말 멋집니다. 디자인 단계에서 가능할지 확신하지 못했던 연결 패치에서 애니메이션 효과를 얻는 방법도 알아냈죠.


한 가지 예외를 제외하면 시스템은 크게 달라지지 않았습니다. 원래 버전에는 유체 버퍼 시스템이 있었는데, 핵융합로가 몇 %가 가득 찰 때까지 유체를 통과시키지 않았습니다. 즉, 체인이나 트리 패턴으로 채워지고 빛나는 융합로의 %가 사용 중인 % 용량으로 표시됩니다. 이 기능은 이제 유체 시스템 재작업으로 모두 동일한 플라즈마 '구간'에서 균일하게 추출되므로 사라졌죠.







휴대용 핵융합로


이 FFF는 이미 충분히 길지만 휴대용 버전을 건너뛰는 것은 옳지 않을 것입니다. 이전 휴대용 핵융합로는 나우비스의 것이지만 새로운 핵융합 시스템은 우주 시대 후반부이므로 분명히 무언가 변경이 필요했습니다.


1.1의 구형 휴대용 핵융합로는 "휴대용 핵분열로"로 이름이 바뀌었고, 이를 더 잘 표현하기 위해 멋진 새 아이콘이 생겼습니다. 우라늄 연료 전지를 사용하도록 레시피가 업데이트되었습니다. 여전히 750kW, 전설적인 경우 1.875MW에 달합니다.






핵융합 시스템과 함께 새로운 "휴대용 핵융합로"가 잠금 해제됩니다. 기본 품질에서 2.5MW, 전설적인 경우 6.25MW로 핵분열 버전의 더욱 강력해진 업그레이드입니다.










결론


핵융합 시스템은 비교적 작은 공간에서 많은 전력을 생산합니다. 냉각수는 대부분 재활용되고 핵융합 동력 셀은 에너지 밀도가 매우 높기 때문에 시스템이 계속 작동하는 데 필요한 입력이 매우 적습니다. 따라서 작은 설치 공간, 낮은 입력, 높은 출력으로 인해 우주 플랫폼에 적합합니다. 전력에 제한받지 않는 우주 플랫폼에서 우주를 날아다닐 수 있다는 것은 좋은 일입니다.


또한 많은 전력이 필요한 행성에 적합한 시스템이지만, 연료는 수입에 의존해야 하고 제작하기엔 간단하지 않기 때문에 모든 곳에서 항상 최선의 선택은 아닙니다.





많은 경우 핵융합로 시스템의 효율성을 극대화하면 필요한 것보다 훨씬 더 많은 전력을 얻을 수 있고, 이것도 재미있는 점이죠.



항상 그렇듯이, 평소와 같은 장소에서 생각을 융합하세요.