서브서피스 스캐터링이란? 3D 렌더링의 SSS 설명

Introduction

서브서피스 스캐터링(subsurface scattering)이란 무엇입니까? 빛이 표면에서 단순히 반사되지 않고 재질 내부로 들어가 안쪽에서 퍼진 뒤 다른 지점으로 빠져나오는 현상입니다. 피부, 왁스, 대리석, 우유가 지금과 같은 모습으로 보이는 이유가 바로 이것이며, 이를 무시하는 렌더러는 재질이 플라스틱이나 금속처럼 보이는 결과를 내기 쉽습니다.

이 가이드는 물리 원리를 쉬운 말로 설명하고, 대부분의 셰이더가 사용하는 BRDF와 BSSRDF가 어떻게 다른지, 그리고 렌더러가 이를 근사하는 두 가지 방법 계열을 살펴봅니다. 이어서 Cycles, Arnold, V-Ray, Redshift, Corona가 각각 어디에 설정을 두는지, 서브서피스 스캐터링(SSS)이 왜 렌더 시간과 노이즈를 늘리는지, 긴 애니메이션에서 비용을 감당 가능한 수준으로 유지하는 설정은 무엇인지 다룹니다. 렌더러가 애초에 빛을 어떻게 추적하는지는 레이 트레이싱 vs 패스 트레이싱에서, 렌더링 자체가 처음이시라면 렌더링이란 무엇인가에서 시작하시기 바랍니다.

나란히 놓은 단면도: BRDF에서는 빛이 들어간 지점에서 그대로 나오고, BSSRDF에서는 빛이 한 지점으로 들어가 재질 내부에서 퍼진 뒤 다른 지점으로 나옵니다

서브서피스 스캐터링의 물리적 의미

기본 셰이더는 표면을 경계로 취급합니다. 빛이 한 지점에 도달하면 반사되거나 흡수되며, 투명한 유리라면 그대로 통과합니다. 그러나 실제 재질 중에는 다르게 동작하는 것이 많습니다. 빛의 일부가 경계를 넘어 내부 입자에 부딪혀 퍼지고, 일부 에너지는 흡수로 잃으며, 나머지가 표면 밖으로 되돌아옵니다. 이때 나오는 위치는 대개 들어간 곳에서 어느 정도 떨어져 있습니다.

Chaos는 서브서피스 스캐터링 해설(2026년 11월 10일 확인)에서 SSS를 빛이 반투명 표면으로 들어가 내부에서 산란한 뒤 다른 지점으로 다시 나오는 현상으로 설명합니다. 또한 유리 같은 투명 재질을 설명하는 굴절, 그리고 갓이나 나뭇잎 같은 얇은 재질을 설명하는 반투과(translucency)와 이 효과를 구분합니다. SSS는 피부, 왁스, 대리석, 우유처럼 두껍고 밀도가 높은 경우를 위한 개념입니다.

이 효과는 네 곳에서 확인할 수 있습니다.

부드러운 그림자 경계. 빛을 받는 쪽으로 들어온 빛이 그림자 쪽으로 새어 나가기 때문에, 명암의 경계가 플라스틱보다 부드럽게 보입니다.
색 번짐. 다시 나온 빛은 재질 내부의 색을 띠므로, 그림자 속 피부가 무채색 회색이 되지 않고 따뜻한 색조를 띱니다.
얇은 부분의 투과광. 강한 조명이 뒤에 있으면 귀, 손가락, 양초 왁스가 빛납니다.
미세한 디테일의 손실. 산란이 조명을 흐려 주기 때문에, 작은 요철이 불투명한 표면보다 완만하게 보입니다.

이러한 사실감의 대가는 계산 관리입니다. 렌더러는 셰이딩 중인 지점에 더 이상 있지 않은 빛까지 계산해야 합니다.

BRDF와 BSSRDF를 쉽게 비교하기

대부분의 셰이더는 BRDF(bidirectional reflectance distribution function, 양방향 반사 분포 함수)로 표면을 기술합니다. 한 지점에 대해 매우 좁은 질문에 답합니다. 이 방향에서 빛이 들어오면 저 방향으로 얼마나 나가는가? 여기에는 빛이 들어간 지점과 나오는 지점이 같다는 가정이 내장되어 있습니다.

BSSRDF(bidirectional scattering-surface reflectance distribution function, 양방향 산란 표면 반사 분포 함수)는 이 가정을 버리고, 한 지점에 도달한 빛과 다른 지점에서 나가는 빛을 서로 연결합니다. 교재 Physically Based Rendering(3판, 11.4절, 2026년 11월 10일 확인)은 이를 8차원 함수로 설명합니다. 두 지점 각각에 대해 표면 차원 2개와 각도 차원 2개가 필요하기 때문입니다. 모든 셰이딩 지점에서 이를 적분하는 것은 비용이 너무 크므로, 렌더러는 세 부분으로 이루어진 분리형(separable) 형태를 사용합니다. 빛이 표면을 떠나는 항, 들어오는 항, 그리고 두 지점 사이에서 빛이 얼마나 이동하는지를 나타내는 공간 프로파일입니다.

이 공간 프로파일이 바로 '빛이 얼마나 퍼지는가'를 나타내는 곡선이며, 재질의 반경(radius) 설정이 들어가는 자리입니다. 이 교재는 가장 단순한 버전이 국소적으로 평평한 표면과 비교적 균일한 재질을 가정하며, 곡률이 큰 형상에서는 정확도가 떨어진다고 밝힙니다. 아래의 두 번째 방법 계열이 존재하는 이유입니다.

평균 자유 행로와 반경: 룩을 결정하는 수치

모든 SSS 셰이더는 핵심 질문 하나를 던집니다. 빛은 산란하거나 빠져나가기 전에 이 재질 안에서 얼마나 멀리 이동하는가? 물리 용어로는 평균 자유 행로(mean free path), 즉 산란 사건 사이의 평균 거리입니다. 셰이더에서는 이를 반경으로 노출하며, 보통 스케일 배율과 색상이 함께 제공됩니다.

Autodesk의 Arnold 서브서피스 파라미터 문서(2026년 11월 10일 확인)는 반경을 빛이 표면 아래에서 산란할 수 있는 대략적인 거리이며 평균 자유 행로라고도 한다고 설명하고, SSS가 스케일에 매우 민감하다고 명시합니다.
Blender 매뉴얼의 Subsurface Scattering 노드 페이지(2026년 11월 10일 확인)는 반경을 빛이 표면 아래에서 산란하는 평균 거리라고 하며, 빨강, 초록, 파랑 값을 따로 두고 스케일을 그 전체에 곱하는 전역 계수로 설명합니다.
Maxon의 Redshift Standard Material 문서(2026년 11월 10일 확인)는 반경을 센티미터 단위로 설정하고, 여기에 Scale을 곱해 전체 산란 거리를 구합니다.

여기서 두 가지 결론이 나옵니다. 색상 채널마다 자체 반경을 가질 수 있으므로 셰이더는 일부 파장을 더 멀리 산란시킬 수 있고, 아티스트는 이를 이용해 피부의 따뜻한 번짐을 만듭니다. 또한 반경은 실제 거리이므로 씬 스케일이 룩을 결정합니다. 센티미터 단위로 만든 모델에서 부드러운 왁스처럼 보이던 값이 미터 단위로 만든 모델에서는 빛나는 덩어리가 됩니다. Chaos도 V-Ray에 대해 같은 점을 지적하며(산란 반경이 실제 단위를 사용하므로 씬 스케일을 확인해야 합니다), 피부에는 대략 5~20mm의 반경을 권장합니다.

디퓨전과 랜덤 워크

렌더러는 BSSRDF를 크게 두 가지 방식으로 근사하며, 대부분의 엔진이 두 방식을 모두 제공합니다.

디퓨전 및 프로파일 방식은 내부를 수학적 프로파일로 대체합니다. 대표적인 예가 2001년 SIGGRAPH 논문 "A Practical Model for Subsurface Light Transport"(Jensen, Marschner, Levoy, Hanrahan, 2026년 11월 10일 확인)의 다이폴 디퓨전 모델로, 우유, 대리석, 피부로 검증되었습니다. 이후의 예로는 Per Christensen과 Brent Burley의 Pixar Technical Memo 15-04(2015년 7월)가 있으며, 알베도와 평균 자유 행로로 결정되는 경험적 곡선으로 프로파일을 구성합니다. Blender는 이 방식을 Christensen-Burley라는 이름으로 제공합니다. 이 방식은 저렴하고 매끄럽지만 표면이 국소적으로 평평하다고 가정하므로, 얇은 부분, 급격한 곡률, 작은 형상에서는 부자연스럽게 보일 수 있습니다.

랜덤 워크 방식은 프로파일을 쓰지 않습니다. 메시 내부를 따라 빛 경로를 추적하며, 경로가 밖으로 나올 때까지 무작위 거리와 방향으로 산란시킵니다. Arnold 문서에 따르면 randomwalk는 확산 이론에 기반한 경험적 방식과 달리 실제로 표면 아래를 추적하므로, 오목하거나 얇은 형상을 더 잘 처리합니다. 대신 닫히지 않은 메시에 민감합니다. 구멍, 입안 메시(mouth bag), 불필요한 내부 형상이 원치 않는 그림자를 만들 수 있습니다. Blender 2.80 릴리스 노트는 Random Walk를 얇고 휘어진 오브젝트에 더 정확한 결과를 주는 방식으로 소개했고, 2.93 노트는 노이즈를 줄이기 위해 Dwivedi 가이딩을 사용하게 되었다고 덧붙였습니다. 노이즈가 이미 알려진 약점이었음을 보여 줍니다.

두 개의 패널: 디퓨전은 진입 지점 주변의 매끄러운 프로파일로 내부를 대체하고, 랜덤 워크는 메시 내부에서 경로가 빠져나올 때까지 들쭉날쭉한 산란 경로를 추적합니다

렌더링 어디에나 있는 트레이드오프입니다. 프로파일은 빠르고 매끄럽지만 근사치이고, 랜덤 워크는 느리고 노이즈가 많지만 지오메트리의 실제 동작에 더 가깝습니다. 어느 쪽도 모든 샷에 맞는 것은 아닙니다.

Cycles, Arnold, V-Ray, Redshift, Corona의 SSS 노출 방식

이름은 다르지만 설정 항목은 서로 대응합니다. 각 행은 이 글에 링크된 벤더 문서에서 가져왔으며, 2026년 11월 10일에 확인했습니다.

렌더러	설정 위치	선택 항목
Cycles (Blender)	Principled BSDF의 서브서피스 입력 또는 Subsurface Scattering 노드	방식: Christensen-Burley, Random Walk, Random Walk (Skin). 반경, 스케일, IOR, 이방성
Arnold	`standard_surface`의 subsurface 그룹	가중치, 색상, 반경, 스케일, 이방성. 타입: diffusion, randomwalk, randomwalk_v2
V-Ray	VRayMtl 볼류메트릭 반투과, VRayFastSSS2, VRayAlSurface	산란 반경, 서브서피스 및 산란 색상, 위상 함수
Redshift	Standard Material의 Subsurface 그룹	모드: Point-Based Diffusion, Ray-Traced Diffusion, Random Walk. 반경, 스케일, 샘플
Corona	Physical Material의 Subsurface Scattering 및 Volumetric Scattering 그룹	비율, 반경, 산란 색상. 볼류메트릭 산란의 방향성

Cycles. Blender 매뉴얼은 Christensen-Burley를 Random Walk보다 정확도는 낮지만 상황에 따라 노이즈를 더 빨리 해소할 수 있는 방식으로 설명합니다. Random Walk는 얇고 휘어진 오브젝트에 적합하며 닫힌 메시에서 가장 잘 동작합니다. Random Walk (Skin)는 컬러 텍스처에 따라 반경을 조정합니다.

Arnold. 기본 타입은 randomwalk입니다. diffusion은 전체 randomwalk보다 평가 비용이 훨씬 저렴한 근사로 설명되며, randomwalk는 평균 자유 행로가 클 때는 상당히 빠를 수 있고 행로가 작은 밀도 높은 매질에서는 더 느릴 수 있습니다. randomwalk_v2는 원래 방식보다 렌더 비용이 높고 노이즈도 더 많으며, 이방성 컨트롤은 randomwalk에서만 작동합니다.

V-Ray. Chaos는 굴절을 켜고 반투과를 볼류메트릭으로 설정한 VRayMtl, 산란 반경과 위상 함수를 갖춘 VRayFastSSS2, 피부용으로 만든 VRayAlSurface를 소개합니다. 배경 오브젝트에는 VRayFastSSS2를 권장하고, 볼류메트릭 SSS는 클로즈업 히어로 재질에 한정해 사용하라고 안내합니다.

Redshift. Standard Material 문서는 Point-Based Diffusion을 가장 빠르고 깔끔하지만 정확도가 가장 낮은 모드로 설명하며, 프로그레시브 렌더링에서는 작동하지 않습니다. Ray-Traced Diffusion은 더 정확하지만 더 느리고 노이즈가 많습니다. Random Walk는 기본값이자 가장 정확한 모드이며 다른 모드보다 느릴 수 있습니다. Samples 컨트롤은 Ray-Traced Diffusion과 Random Walk에만 적용됩니다.

Corona. Cinema 4D용 Corona Physical Material 문서(2026년 11월 10일 확인)는 Subsurface Scattering 비율, 반경, 산란 색상을 안내하며, 흡수 색상, 산란 색상, 방향성, 거리를 갖춘 별도의 볼류메트릭 그룹도 제공합니다. 방향성 값이 1이나 -1에 가까우면 이미지 노이즈가 증가한다고 경고합니다.

SSS가 렌더 시간과 노이즈를 늘리는 이유

Chaos는 SSS가 렌더 시간을 늘린다고 명시하며 VRayMtl의 볼류메트릭 SSS를 계산 비용이 큰 방식이라고 설명하지만, SSS를 선택적으로 사용하면 증가폭이 크지 않다고도 덧붙입니다. 비용 뒤에는 두 가지 메커니즘이 있고, 각각이 얼마나 중요한지는 방식에 따라 달라집니다. 그래서 경험칙보다 테스트 프레임이 더 믿을 만합니다.

픽셀당 경로 증가. 랜덤 워크는 오브젝트 내부에서 추적하는 패스(path)입니다. SSS 표면에 닿은 카메라 레이마다 빠져나오기 전에 여러 번의 산란 단계를 거치는 워크가 생길 수 있으므로, 샘플 하나가 더 많은 일을 하고 샘플마다 편차도 커집니다. 편차가 커지면 노이즈로 나타나고, 이를 정리하려면 더 많은 샘플이 필요합니다. 이 트레이드오프의 일반적인 설명은 레이 트레이싱 vs 패스 트레이싱에 있습니다.

반경이 클수록 샘플도 더 필요. Maxon 문서에 따르면 Ray-Traced Diffusion은 산란 반경이 클수록 깔끔한 결과를 위해 더 많은 샘플이 필요하며, SSS Samples 설정을 높이면 렌더 시간을 대가로 노이즈가 줄어듭니다.

SSS는 글로벌 일루미네이션(GI)에도 의존합니다. Chaos는 GI가 없으면 재질이 플라스틱처럼 보일 수 있으므로 GI를 켜라고 권하며, 산란을 드러내는 것은 역광이라고 설명합니다. 앰비언트 오클루전으로 씬을 조정해 오셨다면 둘은 무관하다는 점에 유의하시기 바랍니다. 오클루전은 한 지점이 볼 수 있는 주변광의 양을 근사하고, SSS는 빛이 재질에 들어간 뒤 어디로 가는지를 다룹니다.

이 비용은 모두 프레임마다 반복됩니다. 24fps로 10초짜리 샷이면 240프레임이므로, 프레임당 몇 분만 늘어나도 합계는 수많은 머신 시간이 됩니다.

긴 애니메이션에서 SSS 비용을 감당 가능하게 유지하기

아래 변경은 룩을 바꾸지 않으면서 비용을 줄이는 경우가 가장 많습니다. 각각은 시청자가 무엇을 볼 수 있는지에 대한 판단이므로, 직접 프레임으로 확인하시기 바랍니다.

스케일을 먼저 맞춥니다. 노이즈를 판단하거나 샘플을 조정하기 전에 실제 단위로 작업하거나 스케일 컨트롤을 의도적으로 설정합니다.
메시를 수정합니다. Blender는 Random Walk가 닫힌 메시에서 가장 잘 작동한다고 하고, Arnold는 randomwalk가 닫히지 않은 메시와 내부 지오메트리에 민감하다고 경고하며, Redshift는 지오메트리가 겹칠 때 아티팩트가 생길 수 있다고 안내합니다.
샷에 맞는 방식을 고릅니다. 카메라가 가까운 곳에는 비용이 큰 방식을, 먼 곳에는 저렴한 방식을 씁니다. 중거리와 배경 캐릭터에는 VRayFastSSS2나 Arnold diffusion, 프로그레시브 렌더링이 필요 없는 곳에는 Redshift Point-Based Diffusion, 얇은 형상이 있는 히어로 클로즈업에는 Random Walk를 사용합니다.
보이지 않는 곳에서는 SSS를 끕니다. SSS는 반경 거리에 걸쳐 빛을 흐립니다. 이 거리가 렌더 해상도에서 1픽셀보다 작다면, 아무도 보지 못하는 산란에 비용을 치르는 셈입니다. Arnold의 서브서피스 가중치는 기본값이 0이며 디퓨즈와 SSS 사이를 블렌딩하므로, 재질별로 설정하는 것이 일반적입니다.
이방성을 0 근처로 유지합니다. Corona는 방향성이 1이나 -1에 가까우면 노이즈가 늘어난다고 하며, Arnold의 이방성은 randomwalk에만 적용됩니다.
노이즈가 있는 곳에 샘플을 씁니다. 프레임 전체의 글로벌 샘플링을 올리는 대신, 노이즈가 보이는 재질의 SSS 샘플을 올립니다.
가장 무거운 프레임을 두 번 측정합니다. 부담이 큰 클로즈업 하나를 SSS 가중치 0으로 한 번, 최종 설정으로 한 번 렌더합니다. 그 차이가 프레임당 SSS 비용이며, 프레임 수를 곱하면 필요한 수치가 됩니다.

SSS 비용 추정 순서: 히어로 프레임 하나를 SSS 끔과 켬으로 렌더하고, 시간 차이를 구한 뒤, 그 차이에 프레임 수를 곱합니다

씬 전체의 렌더 시간을 줄이는 더 넓은 방법은 샘플링, 디노이징, 지오메트리, 라이팅을 다루는 렌더 시간 최적화 가이드를 참고하시기 바랍니다.

Super Renders Farm에서 SSS 씬 렌더링하기

SSS는 별도 기능이 아니라 재질 설정이므로, SSS를 사용하는 씬도 다른 씬과 마찬가지로 렌더팜에서 렌더링됩니다. 프레임은 배치 작업으로 병렬 처리됩니다. 달라지는 것은 프레임당 비용이며, 전체 시퀀스를 돌리기 전에 몇 분을 들여 테스트 렌더를 해 볼 가치가 있는 이유입니다.

Super Renders Farm은 풀 매니지드 렌더팜으로, 씬을 업로드하면 소프트웨어, 플러그인, 렌더 라이선스를 렌더팜이 처리합니다. Blender의 Cycles와 EEVEE, 3ds Max의 Arnold, V-Ray, Corona, Maya와 Cinema 4D의 Redshift는 별도의 설정 요청 없이 바로 사용할 수 있습니다. V-Ray for Blender나 Redshift for 3ds Max처럼 그 밖의 호스트와 엔진 조합은 요청 시 준비해 드리므로, 해당 조합에 의존하는 씬을 업로드하기 전에 문의하여 확인하시기 바랍니다.

Corona, 그리고 CPU 모드의 Arnold와 V-Ray는 CPU 노드에서 렌더링됩니다. Redshift는 GPU 노드에서 렌더링되며, 노드당 RTX 5090 두 장이 있고 카드당 VRAM은 32GB입니다. 메모리는 카드별로 할당되고 합쳐서 쓰지 않으므로, Redshift 씬은 32GB 안에 들어가야 합니다. 신규 계정에는 $25 상당의 무료 Render Credits가 제공되므로, 시퀀스를 확정하기 전에 가장 무거운 SSS 샷의 테스트 프레임을 렌더해 볼 수 있습니다. 현재 요금은 요금 페이지에서 확인하실 수 있습니다.

요약: 샷별 권장 SSS 방식

샷 또는 재질	적합한 방식	이유
히어로 클로즈업, 얇거나 휘어진 형상(귀, 손가락)	랜덤 워크	평평한 표면을 가정하지 않음
중거리 또는 배경 캐릭터	디퓨전 또는 빠른 SSS 셰이더	매끄럽고 저렴하며 차이를 알아보기 어려움
왁스, 대리석, 우유	디퓨전 우선, 가장자리가 어색하면 랜덤 워크	두꺼운 재질에는 프로파일 방식이 적합
테스트 프레임 후에도 SSS 노이즈가 많을 때	스케일, 메시, 이방성을 확인한 뒤 샘플 조정	비용이 낮은 수정부터

FAQ

Q: 서브서피스 스캐터링을 쉽게 설명하면 무엇인가요? A: 서브서피스 스캐터링은 빛이 반투명 재질 안으로 들어가 내부에서 퍼진 뒤 다른 지점으로 빠져나오는 현상입니다. 피부, 왁스, 대리석, 우유가 평면적인 플라스틱이 아니라 부드럽고 은은하게 빛나는 것처럼 보이는 이유입니다. 서브서피스 셰이더는 이러한 빛의 퍼짐을 모델링합니다.

Q: BRDF와 BSSRDF의 차이는 무엇인가요? A: BRDF는 빛이 도달한 지점과 같은 지점에서 표면을 떠나는 빛을 기술합니다. BSSRDF는 한 지점으로 들어가 재질 내부에서 산란한 뒤 다른 지점에서 나가는 빛까지 다룹니다. 두 지점을 연결해야 하므로 렌더러는 디퓨전 프로파일이나 랜덤 워크 같은 근사를 사용합니다.

Q: SSS에서 평균 자유 행로란 무엇인가요? A: 평균 자유 행로는 빛이 재질 내부에서 산란 사이에 이동하는 평균 거리입니다. 렌더러는 이를 SSS 반경으로 노출하며, 보통 스케일 배율이 함께 제공됩니다. 반경이 클수록 더 부드럽고 왁스 같은 룩이 되며, 실제 거리이기 때문에 씬 스케일에 따라 달라집니다.

Q: 서브서피스 스캐터링은 렌더 시간을 늘리나요? A: 그렇습니다. Chaos는 SSS가 렌더 시간을 늘린다고 밝히고 있으며, Maxon은 산란 반경이 클수록 깔끔한 결과를 위해 더 많은 샘플이 필요하다고 문서화하고 있습니다. 증가는 재질 내부의 추가 빛 경로와 그에 따른 노이즈에서 비롯되므로, 방식, 반경, 해당 재질이 프레임에서 차지하는 비중에 따라 달라집니다.

Q: SSS에는 랜덤 워크와 디퓨전 중 무엇을 써야 하나요? A: 얇거나 휘어진 지오메트리의 클로즈업처럼 정확도가 중요한 곳에는 랜덤 워크를, 배경 오브젝트처럼 속도가 중요한 곳에는 디퓨전을 사용합니다. Arnold, Blender, Redshift는 두 방식을 모두 제공하며, Arnold는 어느 한쪽이 항상 더 빠른 것은 아니라고 밝히고 있으므로 각 방식으로 테스트 프레임을 하나씩 렌더해 보시기 바랍니다.

Q: 서브서피스 스캐터링 렌더에 노이즈가 많은 이유는 무엇인가요? A: 랜덤 워크 방식은 메시 내부의 경로를 추적하므로 편차가 커집니다. 흔한 원인은 큰 반경, 닫히지 않은 메시, 극단적인 이방성, 부족한 SSS 샘플입니다. 먼저 스케일과 지오메트리를 바로잡고, 이어서 이방성을 낮춘 다음, 해당 재질의 샘플을 올립니다.

Q: 서브서피스 스캐터링 씬도 렌더팜에서 렌더링할 수 있나요? A: 가능합니다. SSS는 재질 설정이므로 다른 씬과 마찬가지로 배치 프레임으로 렌더링됩니다. Super Renders Farm에서는 Blender의 Cycles와 EEVEE, 3ds Max의 Arnold, V-Ray, Corona, Maya와 Cinema 4D의 Redshift를 별도의 설정 요청 없이 바로 사용할 수 있습니다. 그 밖의 호스트와 엔진 조합은 요청 시 준비해 드리므로, 업로드하기 전에 문의하여 확인하시기 바랍니다.