WebGPU

개요

WebGPU는 WebGL의 후속으로, 웹에서 네이티브 수준의 GPU 접근을 가능하게 하는 최신 그래픽 및 병렬 컴퓨팅 API입니다. W3C와 GPU for the Web Working Group이 주도하고 있으며, Chrome, Safari, Firefox 등 주요 브라우저에서 점진적으로 지원이 확대되고 있습니다. WebGPU는 웹 기반 3D 그래픽뿐 아니라 머신러닝, 과학 시각화, GPGPU 연산 등 다양한 고성능 연산 처리에 활용되고 있습니다.

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1. 개념 및 정의

WebGPU는 웹 플랫폼에서 GPU의 그래픽 처리와 계산 능력을 직접 활용할 수 있도록 설계된 저수준 API입니다. 기존 WebGL이 OpenGL ES 기반인 반면, WebGPU는 Vulkan, Metal, Direct3D 12 등의 최신 API에 기반하여, 보다 효율적이고 현대적인 GPU 파이프라인 접근을 제공합니다.

WebGPU는 렌더링 외에도 병렬 행렬 연산, AI 연산, 실시간 시뮬레이션 등 다양한 GPU 가속 작업에 활용될 수 있습니다.

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2. 특징

항목	WebGPU	WebGL
API 기반	Vulkan/Metal/D3D12	OpenGL ES
연산 지원	렌더링 + 병렬 계산	렌더링 전용
성능 최적화	파이프라인 사전 설정, 버퍼 컨트롤 우수	상대적으로 낮음

WebGPU는 코드 복잡도는 증가하지만, 성능과 확장성 측면에서 현저한 이점을 제공합니다.

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3. 구성 요소

구성 요소	설명	예시
GPUAdapter	사용 가능한 GPU 선택	navigator.gpu.requestAdapter()
GPUDevice	실제 GPU 자원 접근 인터페이스	adapter.requestDevice()
GPUPipeline	렌더링 또는 계산 파이프라인 구성	vertex/fragment shader 파이프라인
GPUBuffer	데이터 전달용 메모리 버퍼	vertex 데이터, uniform 값 전달
GPUShaderModule	WGSL 또는 SPIR-V 기반 셰이더	GPUDevice.createShaderModule()

이러한 구성요소들은 JavaScript 및 TypeScript로 직접 제어되며, 개발자는 보다 세밀한 그래픽 및 연산 제어가 가능합니다.

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4. 기술 요소

기술 요소	설명	활용 분야
WGSL (WebGPU Shading Language)	WebGPU 전용 셰이더 언어	3D 렌더링, AI 연산 등
computePass	GPU 연산 작업을 실행하는 연산 경로	병렬 행렬 곱 연산
renderPass	전통적인 그래픽 렌더링 경로	실시간 3D 장면 구성
Async API	모든 호출은 Promise 기반 비동기 처리	UI 렌더링과 연산 분리 가능

WebGPU는 Rust, WebAssembly와 결합 시 브라우저 기반 고성능 앱을 구현할 수 있습니다.

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5. 장점 및 이점

장점	설명	기대 효과
네이티브급 성능	GPU 자원을 저수준에서 직접 제어	복잡한 3D 및 ML 연산 가능
범용성	렌더링 + 연산 모두 지원	GPGPU, 과학 시각화, 시뮬레이션 활용
브라우저 통합성	웹에서 실행되는 모든 플랫폼 지원	별도 앱 설치 없이 고성능 구현

WebGPU는 고성능 웹 애플리케이션의 차세대 표준으로 자리매김할 가능성이 큽니다.

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6. 주요 활용 사례 및 고려사항

분야	활용 사례	고려사항
머신러닝	브라우저 기반 Tensor 연산	텐서 엔진과의 최적화 필요
게임	AAA급 웹 게임, WebXR	메모리 관리 및 셰이더 최적화 필요
과학 시각화	실시간 데이터 렌더링	GPU 호환성 체크 필요

도입 전에는 브라우저 호환성, GPU 성능 편차, 개발 도구 생태계 등을 종합적으로 고려해야 합니다.

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7. 결론

WebGPU는 웹 그래픽 및 연산 처리의 패러다임을 바꾸는 기술로, 브라우저 상에서도 데스크탑 수준의 처리 성능을 가능하게 합니다. WebAssembly, AI, 실시간 데이터 시각화 기술과의 융합을 통해 차세대 웹 애플리케이션의 핵심 기반으로 자리할 전망입니다.