붐 슈퍼소닉, 클라우드 HPC 시뮬레이션으로 여객기를 하늘에 띄우다

 

배경과 과제

붐 슈퍼소닉(Boom Supersonic)은 항공 여행의 혁신을 주도하고 있는 항공우주 분야의 스타트업 중 하나입니다. 이곳에서는 샌프란시스코와 도쿄를 5.5시간 안에 이동할 수 있는 초음속 여객기를 설계 중으로, 항공 여행 분야를 혁신하고 침체된 항공 산업에 새로운 동력을 불어넣고 있습니다. 업력은 아직 몇 년에 불과하지만, 붐 슈퍼소닉은 탄탄한 투자를 바탕으로 세계 각지의 항공사로부터 75건 이상의 선주문을 확보한 상태입니다.

붐 슈퍼소닉의 혁신은 거의 40년이 넘어가는 콩코드기의 등장 이래 가장 주목받는 시도입니다. 기술공학적 쾌거이면서도 상업적 실패로 끝났던 콩코드기와 달리, 붐 슈퍼소닉은 클라우드 기술을 바탕으로 한 첨단 시뮬레이션 기술을 사용해 지속 가능한 사업 모델을 성공시킨다는 계획입니다. 항공우주 분야에서의 기술적 변혁이란 상당히 까다로운 일입니다. 보통은 수십억 달러의 R&D 투자와 수십 명의 엔지니어링 인원, 정교한 풍동 시험 장치, 그리고 수 년여의 개발 기간이 들어가야 합니다. 최근에는 첨단 유체유동 및 기계 응력 시뮬레이션 도구 덕분에 물리적인 테스트 요구 조건과 비용은 다소 줄었지만, 실제적 활용에는 고가의 전용 고성능 컴퓨팅(HPC) 자원이 필요합니다.

작은 스타트업인 붐 슈퍼소닉은 원대한 목표에 비해 자금의 한계가 불가피했고, 온프레미스 HPC 클러스터 구축에 드는 사전 비용을 부담하기 어려웠기 때문에 가장 먼저 공용 클라우드로 눈을 돌렸습니다. 온-디맨드 방식의 공용 클라우드에 연산 클러스터 운용이 가능하도록 자체 소프트웨어 인프라와 미들웨어를 개발하는 방법을 잠시 고려했지만, 여기에 필요한 IT 및 소프트웨어 개발 자원에도 결코 적지 않은 비용이 필요했습니다.

자체 SW/HW 인프라 구축에 드는 시간과 비용 없이 즉각적인 버스트 성능 및 사용량 기반 컴퓨트 클러스터에 액세스가 필요했던 붐 슈퍼소닉은 처음부터 Rescale의 기업용 대형 컴퓨트 플랫폼에서 모든 시뮬레이션을 운용하기로 했습니다. Rescale은 사실상 무한대에 가까운 연산 능력을 제공하면서 사내 IT 인프라에 대한 투자를 최소화할 수 있게 함으로써, 한정된 예산의 초기 스타트업으로서 큰 부담을 덜 수 있었습니다. 붐 슈퍼소닉의 혁신 기술과 사업 모델은 Rescale과 함께 마침내 이륙할 수 있게 된 것입니다.

Rescale 솔루션 현황

붐 슈퍼소닉은 기체 전체에 대한 공기역학 분석에 Rescale의 ScaleX® 플랫폼을 가장 우선적으로 사용합니다. 일례로 공기 유입속도를 늦추기 위해 설계된 초음속 흡입구의 경우, 시뮬레이션을 통해 제트 엔진에 최적화된 온도, 압력 및 속도값을 판단합니다. 설계팀은 NASA가 개발하고 애리온 테크놀로지(Aerion Technologies)가 라이선스를 제공하는 Cart3D, 그리고 Fun3D의 두 CFD 소프트웨어 애플리케이션을 사용합니다. 이 두 가지 외에도 ScaleX 클라우드 플랫폼에는 네이티브 방식으로 통합 최적화된 250개 이상의 소프트웨어 애플리케이션이 존재합니다.

Rescale이 첨단 엔지니어링 소프트웨어와 공용 클라우드 HPC 하드웨어를 연결하는 턴키 인터페이스를 제공하므로, 붐 슈퍼소닉은 IT 관리에 자원을 분배할 필요 없이 오직 핵심 엔지니어링 역량에만 집중할 수 있습니다.

Rescale은 붐 슈퍼소닉의 자체 IT 인프라 구축의 부담을 덜어줄 뿐만 아니라, ScaleX Enterprise 관리 포털을 통해 IT 전반에 대한 관리업무를 크게 간소화합니다. 프로젝트와 팀별 예산에 따르는 비용을 관리하고, 각 팀에 필요한 HW/SW 사용권한을 설정하며, 다중 인증 및 SSO(통합 인증)와 같은 기능으로 보안을 강화할 수 있도록 지원하고 있습니다. 또한 붐 슈퍼소닉은 ITAR(국제무기거래규정)이 요구하는 항공우주 및 방위산업 분야의 추가적인 보안 정책 준수를 위해 모든 시뮬레이션을 Rescale 전용 ITAR 호환 플랫폼에서만 실행합니다.

붐 슈퍼소닉은 항공기의 한계범위, 특히 양력과 관계된 기체의 상태에 대해서는 Rescale의 ScaleX 플랫폼을 사용해 나비에-스토크스 비정형 CFD 시뮬레이션을 운용합니다. 날개 위쪽의 와류를 시뮬레이션으로 재현하려면 흔히 200억 개 이상의 셀로 촘촘한 메쉬를 생성해야 하므로 HPC는 필수입니다.

“”Rescale 클라우드 플랫폼은 엔지니어링의 게임 체인저입니다. 대형 온프레미스 HPC 센터를 직접 구축한 것과 맞먹는 컴퓨팅 자원을 얻고 있죠. Rescale이 있기에 저희는 최소의 자본투자와 간접비용만으로 민첩하게 움직일 수 있습니다.” 조슈아 크롤(Joshua Krall), 붐 슈퍼소닉 공동창업주 겸 CTO

붐 슈퍼소닉은 ScaleX 플랫폼을 통해 맞춤형 클러스터에서 이러한 업무를 수행하며, 복잡한 정도에 따라 다소 차이는 있지만 수 분에서 수 시간 안에 고도의 연산 작업을 완료합니다. 또한 날개 전체에 대한 파라메트릭 설계 탐색을 함으로써 설계 목표 달성을 위한 다양한 기하학적 대안을 검증하고 있습니다.

이와 같은 고도의 연산 시뮬레이션을 구현하려면 실제 HPC 클러스터를 필요로 하며, 붐 슈퍼소닉은 Rescale의 빅 컴퓨트 플랫폼을 통해 해당 작업들을 수행할 수 있습니다. 클라우드 하드웨어 구성은 확장이 가능하며 사용량에 따라 비용이 발생하므로, 기업 입장에서는 충분히 확장된 시뮬레이션을 준비한 후 예산과 프로젝트 기간 제약에 맞게 실행 시간을 단축할 수 있습니다. 붐 슈퍼소닉은 보통 512 코어로 시뮬레이션을 돌리지만, Rescale의 글로벌 클라우드 자원 네트워크는 그보다 훨씬 큰 규모도 실행이 가능합니다.

이점

붐 슈퍼소닉은 Rescale 기술을 바탕으로 혁신적 공학 설계를 선보임으로써 정체된 항공우주 부문에 새바람을 일으키고 있습니다. 린 스타트업으로서 이들이 거둔 성과와 진전은 보잉이나 에어버스와 같은 초거대 기업과 경쟁하려면 반드시 막대한 사전 자본이 필요하다는 과거의 고정관념을 멈추게 만듭니다.

붐 슈퍼소닉은 온-디맨드로 시뮬레이션을 확장하고 사용량 기반 이용료로 지출을 제어하게 되면서 다음과 같은 일들이 가능해졌습니다.

• 시뮬레이션 처리량 증대, 출시 소요기간 단축: 붐 슈퍼소닉의 각 엔지니어들은 동시에 100개의 설계 구성안을 평가할 수 있으며, 이로써 종전 워크스테이션과 비교해 작업별로 약 6배 빠른 진행이 가능합니다. 업무의 병렬화는 시뮬레이션 소요시간을 극적으로 향상시킵니다.
• 신속한 사업 확장: 회사가 빠르게 성장할수록 엔지니어의 온보딩 시간은 계속 최소화하고 시뮬레이션은 속도를 높이는 것이 중요합니다. 결정적으로 Rescale ScaleX 플랫폼 기반의 시뮬레이션 워크플로우 자동화와 중앙화된 데이터 관리에 힘입어, 신규 임직원이 경험할 가파른 학습 곡선을 줄일 수 있었습니다.
• IT 간접비용 절감: 데이터를 관리할 사내 IT 전담 부서의 개발과 운용을 생략하고, 오직 제품 개발에만 100%의 역량을 집중할 수 있습니다.