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작성일 : 21-04-12 23:08
[공군] 제트엔진 설계 기술의 첫 관문
 글쓴이 : 떡국
조회 : 3,197  

하이급 전투기용 제트엔진을 개발(설계)하려면...
일단 제일 먼저 필요한 것은 최고 성능의 전용 슈퍼컴퓨터가 필요하겠죠...

보통 대학교 연구실이나 국책연구소 수준에서는
국가슈퍼컴퓨팅센터에서 운용하는 정부 소유의 슈퍼컴퓨터 사용시간을 예약해서 자원을 배당받아 사용하거나
아니면 자체 고성능컴퓨터(HPC)를 직접 맨들어서 마음 편하게 풀타임으로 돌리게 되는데...
문제는 둘 다 성능이 미달이죠.

국가슈퍼컴퓨팅센터가 가지고 있는 놈은 CPU 코어가 제온코어 56000개 정도 되는 놈인데 (누리온)
이건 어디 외국가서 말하기도 쪽팔리는(?) 수준이고
게다가 예약도 꽉 차 있어서 제트엔진 시뮬레이션용으로 사용할 자원을 할당받는 것도 사실상 불가능입니다.
때문에 사용할 수 없는 자원이나 마찬가지고요.

한국에서 제일 좋은 놈은 당연히 기상청이 가지고 있는데
거긴 뭐 일기예보 시뮬레이션 돌리기 바쁜 곳이라.. ㅎㅎ

그래서 직접 클러스터를 꾸며서 만들어야 하는데
구축비용만 해도 굉장히 부담스럽죠...
아무튼 슈퍼컴퓨터의 성능 = 시간단축 및 엄밀하고 자세한 결과 데이타를 얻을수 있느냐 싸움입니다.

* 스탠포드 대학교 프리젠테이션 사례
https://youtu.be/SzTq3jcXcxw
--> CPU 코어 100만개짜리 슈퍼컴퓨터로 엔진 노즐에서 배출되는 가스의 흐름과 소음을 멀티피직스 유체동역학 시뮬레이션한 경우

시뮬레이션을 위해서 사용하는 코드도 직접 다 개발해서 써야 합니다.
Ansys Fluent, StarCD 같은 상용으로 돈주고 사다 쓰는 해석툴은 이런 목적으로 쓰기에 부적합하고요.
(범용 툴이기 때문에)
아주 극단적인 조건에서 수렴이 제대로 되도록, 그리고 난류 영역에서의 유체 흐름을 최대한 자세히 풀어낼 수 있도록
직접 맞춤식으로 개발한 지배방정식을 계속 고쳐가면서 적용할수 있어야 하기 때문이죠.

이런 식으로 제대로 해석하지 않고 주먹구구식으로 또는 대략적인 기초 해석만 해서는
하이급의 극단적인 고성능을 내는 조건을 찾아내기가 힘들다고 봅니다.

한화의 경우를 생각해 보자면...
한화가 하이급 제트엔진을 직접 개발할 의지가 없다고 
고객사(GE)의 의심을 받지 않는 이유 중에 하나가
이런 수준의 슈퍼컴퓨터를 보유하고 있지 않기 때문이라고 생각이 되네요.
한화가 슈퍼컴을 도입하게 되면 아마 GE가 계약부터 다 끊을 지도 모르죠.

출처 : 해외 네티즌 반응 - 가생이닷컴https://www.gasengi.com


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이름없는자 21-04-12 23:18
   
전산유체역학에 수퍼컴퓨터가 필수이긴 하지만 요즘은 수퍼컴퓨터도 아마존 클라우드 컴퓨팅으로  빌릴 수 있습니다. 물론 이용료가 비싸지만 월간 이용시간이나 기간이 길지 않다면 클라우드가 경제적일 수도 있습니다.  IBM 도 비슷한 장사를 하고요. 수퍼컴퓨터는 워낙 비싼 물건이고 인력이나 관리 운영비용도 만만찮으니 경험없는 기업에는 처음부터 구입은 추천하지 않습니다. 본전을 뽑으려면 가동률이 중요하므로 일단 클라우드로 이용하다가 인력 양성도 되고 매달 이용료가 차라리 사는게 낫겠다 싶을 때 구입하면 됩니다. 학교에서도 연구실에서 빌려서 하는데 많습니다.
     
떡국 21-04-13 00:21
   
방산분야는 보안 때문에 퍼블릭 클라우드 서비스를 사용하기가 어렵습니다.
또 클라우드 서비스로 100만코어 정도를 수 개월간 풀타임으로 무정지로 돌아가도록 돈 주고 쓰는 경우도 없죠.
(가성비는 차치하더라도 그게 가능한 서비스가 존재하는지 궁금하네요.)
제트엔진 해석이라는게...  수억~십수억개 이상의 노드를 수만~십만분의 일초 단위로 쪼개서 수천~수만번 돌려야 됩니다.  그리고 최적화 과정에서는 그걸 반복적으로 조건 바꿔서 계속 돌려야 하기 때문에 엄청난 계산량과 저장공간이 요구됩니다.
최대한 엄밀한 조건과 방정식을 개발하여 난류 영역 내부에서의 와류 거동까지 가급적 정확하게 들여다봐야 하거든요.
그런식으로 데이타를 쌓아가는거죠.

물론 이런 익스트림한 경우 말고
그냥 일반적인 산업분야에서의 해석 수준 - CPU코어 수백~수천개 정도 수준이라면 클라우드 서비스를 이용하는 경우가 종종 있습니다.  국내 기업들의 경우라면 5년쯤 전부터 이런식으로 시도하는 업체들이 나오더군요.  이런 수준의 해석은 그냥 Ansys 같은 일반 범용 해석 코드를 돈 주고 사서 씁니다.
singularian 21-04-13 00:32
   
초보로서 항상 궁금했던 것인데, 라이센서 측의 지재권, 코어 diameter에 상관없이 독자설계 능력은 된다는 말씀인가요?
예를 들면 1,200mm diameter 등.

사실이라면, 상상해왔던 수준 이상이군요.
     
떡국 21-04-13 00:35
   
네, 재료나 해석용 컴퓨팅 등 동원되는 자원의 문제가 아니고
순수하게 이론적인 부분이라면 전혀 문제가 안된다고 생각이 됩니다.
GE라고 해서 어디 진짜 외계인의 4차원 기술을 쓰는 건 아니고 모두가 다 아는 물리학 범주 안에 있으니까요.
          
singularian 21-04-13 00:37
   
정말 좋은 정보 감사합니다.
여태의 상상이 희토류 소재와 카본섬유 그리고 유체 만 생각했지만,
우리의 수준이 그것을 넘어서 좋습니다.
               
archwave 21-04-13 00:47
   
차라리 이론적인 면이 모자란 것이 더 나을지도 모릅니다.
이건 더 익히면 되는거니까요.

하지만 위에서 말하는 슈퍼컴퓨팅 자원 부족은 답이 잘 안 보인다는 것이 문제.
예산 확보 가능하겠냐는 문제가 있죠.