강과 조수의 힘 활용: 재생 에너지 혁신에 대한 ORPC와의 대화

Ocean Renewable Power Company(ORPC)는 자유롭게 흐르는 강과 조수의 힘을 활용하여 재생 에너지 기술을 선도하고 있습니다. ORPC는 외딴 지역에서 지속 가능한 전력을 공급하는 솔루션을 개발합니다. 최근 ORPC의 수석 부사장 겸 CTO인 Jarlath McEntee를 인터뷰하여 엔지니어링 프로젝트에서 고급 시뮬레이션과 모델링을 최적화하기 위해 Rescale을 사용하는 방법을 알아보았습니다.

ORPC의 수석 부사장 겸 CTO인 Jarlath McEntee와의 Q&A

ORPC의 사명과 재생 에너지 산업에서 ORPC의 차별점은 무엇인지 알려주시겠습니까?

자르라스: 저희의 사명은 강과 조수에서 재생 에너지를 활용하여 세계가 전력을 생산하는 방식을 혁신하는 것입니다. 저희를 차별화하는 것은 댐이 필요 없이 자연스러운 물의 흐름에서 안정적이고 신뢰할 수 있는 전기를 생산할 수 있는 능력입니다. 예를 들어, 저희의 입증되고 상업적인 RivGen® 전력 시스템은 이미 원격 지역에서 디젤 발전기를 재생 전력으로 대체하고 있습니다. 저희는 현재 전 세계의 다양한 에너지 수요를 해결하기 위해 이 핵심 기술을 확장하고 있습니다. 저희의 모듈식 RivGen® 시스템을 사용하면 병원 및 폐수 처리 센터와 같은 중요한 인프라에 대한 그리드 정전 중에 전력을 공급할 수 있으며, 저희의 TidGen 시스템을 사용하면 온그리드 및 오프그리드 애플리케이션 모두에 조력 발전 솔루션을 제공합니다. 이는 가장 필요한 곳에 전력을 공급하는 지속 가능하고 적응 가능한 접근 방식입니다.

ORPC 엔지니어의 하루 일과, 특히 시뮬레이션 작업의 경우 어떤가요?

자르라스: 여기의 엔지니어들은 주로 교차 흐름 터빈을 설계하고 개선하는 데 중점을 둡니다. 우리는 새로운 터빈 설계를 개념화하기 위해 2D 시뮬레이션으로 시작한 다음 설계가 성숙해짐에 따라 3D로 확장합니다. 3D에서 우리는 메싱 도구를 사용하여 자세한 모델을 만들고 흐름 속도 및 난류 수준과 같은 다양한 작동 조건에서 터빈 성능을 평가합니다. 우리는 대부분의 전산 유체 역학(CFD) 시뮬레이션을 OpenFOAM을 사용하여 Rescale의 플랫폼에서 실행하여 여러 시뮬레이션을 병렬로 그리고 규모에 맞게 관리할 수 있습니다. 유체 역학을 넘어 구조 분석은 혹독한 환경에서 내구성을 보장하기 위해 수행되는 또 다른 중요한 엔지니어링 단계입니다.

설계에 시뮬레이션을 사용하는 데 있어 어떤 고유한 과제에 직면하게 됩니까?

자르라스: ORPC의 터빈은 고유한 교차 흐름 설계로 인해 빠르게 변화하고 불안정한 물 흐름에 직면합니다. 이는 흐름이 더 예측 가능한 기존 축 터빈과 다릅니다. 터빈이 회전함에 따라 각 포일은 끊임없이 변화하는 공격 각도를 경험하여 복잡하고 일시적인 흐름 패턴을 생성하여 시뮬레이션을 계산적으로 요구합니다. 이를 위해서는 세밀한 시간 단계와 매우 자세한 메시가 필요하며, 이는 리소스 집약적이지만 정확성에 필수적입니다. 이것이 Rescale이 이러한 어려운 시뮬레이션을 해결하기 위해 확장 가능한 계산 능력을 제공함으로써 우리에게 실제로 차이를 만들어내는 부분입니다.

ORPC는 제품 설계, 특히 엔지니어링 및 시뮬레이션과 관련하여 어떤 접근 방식을 취합니까?

자르라스: 당사의 제품 설계 철학은 견고성과 효율성의 균형을 맞추는 것입니다. 예를 들어, 외딴 지역에서는 최소한의 유지 관리로 장시간 작동할 수 있는 매우 회복성 있는 시스템이 필요합니다. 이를 위해서는 시스템의 구조적 및 운영적 스트레스에 대한 철저한 이해가 필요합니다. 시뮬레이션은 여기서 큰 역할을 하며, 난류 및 극한 온도와 같은 실제 세계의 과제를 모방한 가상 조건에서 설계를 테스트하고 개선할 수 있습니다.

ORPC에서 HPC용 Rescale을 선택하게 된 이유는 무엇입니까?

자르라스: 우리는 광범위한 설정이 필요 없는 확장 가능하고 비용 효율적인 솔루션이 필요했습니다. Rescale은 전문적인 IT 지원이 필요 없는 접근 가능한 인터페이스를 제공했는데, 이는 소규모 팀인 우리에게 매우 중요했습니다. 이전에는 로컬 하드웨어에 의존하여 더 작은 모델로 제한했기 때문에 동시 시뮬레이션을 실행하기 어려웠습니다. Rescale은 확장성을 제공할 뿐만 아니라 작업 제출을 간소화하여 엔지니어가 컴퓨팅 리소스를 관리하는 것보다 분석에 더 집중할 수 있도록 합니다.

Rescale이 ORPC의 작업 흐름과 결과에 어떤 영향을 미쳤는지 설명해 주시겠습니까?

자르라스: 우리는 더 크고 더 자세한 시뮬레이션 모델을 처리할 수 있는 역량을 더 많이 얻었습니다. 이제 가상 테스트를 통해 성능 기대치를 더 명확하게 이해하고 다양한 하중 사례에 따라 설계 결정을 내릴 수 있어 더 빠르게 반복하고 더 정보에 입각한 설계 선택을 할 수 있습니다. Rescale을 사용한 이후로 유일한 과제는 엔지니어가 분석할 데이터가 더 많아졌다는 것입니다. 나쁜 문제는 아니지만, 결정에 더 자신감을 가질 수 있게 해줍니다. 

시뮬레이션은 귀사의 제품 개발, 특히 에너지 시스템의 효율성에 어떤 영향을 미쳤나요?

자르라스: 최신 세대 터빈은 이전 모델의 44% 효율성에서 크게 개선된 최대 35%의 효율성 수준에 도달했습니다. 성능이 40분의 XNUMX 증가한 것은 재료 사용량 감소와 구조적 저항 감소를 동반하며, 이는 운영 비용을 절감하고 신뢰성을 개선하는 데 필수적입니다. 이러한 효율성 향상은 경제적 생존력에 필수적인 에너지 평준화 비용(LCOE)에 직접적인 영향을 미칩니다. 전기 비용이 킬로와트시당 XNUMX센트를 초과할 수 있는 외딴 지역에서 효율성을 개선하는 것은 재생 에너지의 경쟁력을 높이는 데 중요한 단계입니다.

중요한 설계 결정으로 이어진 최근 시뮬레이션 프로젝트의 예를 들어주시겠습니까?

자르라스: 우리는 종종 시뮬레이션 결과를 사용하여 다양한 유량에서 토크 생성과 같은 터빈 성능 지표를 개선합니다. 최근에 우리는 토크 프로파일과 기타 부하 특성을 추출하기 위해 여러 터빈 회전을 시뮬레이션했습니다. 이 데이터는 성능 맵을 만드는 데 도움이 되어 다양한 유량 조건에서 터빈이 어떻게 작동할지 예측할 수 있습니다. 이 기능은 더 큰 시장을 위한 기술을 개발할 때 신뢰성과 최적의 성능을 보장하는 데 필수적입니다.

ORPC가 Rescale의 도움을 받아 특히 모색하고 있는 미래의 혁신을 공유해 주시겠습니까?

자르라스: 우리는 Rescale에서 유체-구조 상호작용(FSI)을 탐색하여 터빈에서 유체력과 구조적 반응 간의 상호 작용을 포착할 계획입니다. AI/ML을 통합하여 구조적 설계를 최적화하고 더욱 효율적으로 만들 수 있도록 지원할 예정입니다. 이러한 발전을 통해 설계를 더욱 개선하여 시스템을 더욱 비용 효율적으로 만들고 원격 커뮤니티를 넘어 더 큰 시장에 적합하게 만들 수 있습니다.

마지막으로, 지속 가능한 에너지 프로젝트를 위한 HPC 솔루션을 고려하는 엔지니어링 리더들에게 어떤 조언을 해주시겠습니까?

자르라스: 사용 편의성과 확장성을 균형 있게 갖춘 플랫폼을 선택하세요. 저희에게 Rescale의 간단한 인터페이스는 게임 체인저였으며, 엔지니어가 전문적인 IT 지원 없이도 빠르게 속도를 높일 수 있었습니다. 또한 솔루션이 시뮬레이션 규모를 처리할 수 있는지 확인하세요. 특히 재생 에너지와 같이 정확한 모델링이 성능과 비용 결과에 상당한 영향을 미칠 수 있는 분야에서 더욱 그렇습니다.