[디지털경제뉴스 박시현 기자] HPE가 미국 항공우주국(NASA)의 2024년 달 착륙 프로젝트인 ‘아르테미스 미션(Artemis mission)’에 기여하고 있다.
HPE는 지난 2019년 8월 아르테미스 미션을 포함해 NASA의 여러 과업을 지원하는 ‘에이트컨 슈퍼컴퓨터(Aitken Supercomputer)’을 구축했다. 최근에는 아르테미스 미션의 일환으로 진행한 에이트컨 슈퍼컴퓨터를 이용한 시뮬레이션에서, 로켓 발사 환경의 위험 요인을 사전에 확인하고 에너지 소비량을 획기적으로 감축시키는 등의 새로운 성과를 내는데 기여했다.
◆2024년 달 착륙 프로젝트의 더욱 안전하고 성공적인 우주선 제작 연구 지원 = 에이트컨 슈퍼컴퓨터는 케네디 우주 센터 내 로켓 발사 시의 추진체 분리 및 발사 환경에 대한 신규 연구를 진행하며 NASA의 엔지니어들이 더욱 안전하고 성공적인 우주선을 제작할 수 있도록 지원하고 있다.
HPE는 컴퓨팅 집약적인 모델링과 시뮬레이션용으로 제작된 HPE 아폴로 시스템(HPE Apollo Systems)을 바탕으로 NASA의 에이트컨 슈퍼컴퓨터의 성능을 한 단계 더 발전시켰다.
2세대 AMD 에픽(EPYC) 프로세서가 장착된 아폴로 시스템의 컴퓨팅 파워는 올해 1월부터 공기역학 현상 이해에 핵심적인 NASA의 컴퓨터 유체 역학(CFD: Computational fluid dynamics) 연구에 활용되고 있다.
빌 마넬(Bill Mannel) HPE HPC 사업 총괄은 “NASA의 연구원 및 엔지니어들은 HPE 아폴로 시스템을 바탕으로 NASA의 에이트컨 슈퍼컴퓨터 성능을 업그레이드함으로써 인사이트 도출을 가속화하고 있다”고 밝혔다.
NASA와 HPE가 함께 개발한 에이트컨 슈퍼컴퓨터는 모듈형 슈퍼컴퓨팅 시설(MSF: Modular Supercomputing Facility) 내 12개의 컴퓨터 모듈 안에 수용되어 전력 및 수자원 소비량을 획기적으로 감소시켰다.
가동 첫해에 냉각에 필요한 에너지의 단 16%만 소비하며 10만 달러의 비용과 140만 킬로와트의 전력을 절약할 수 있었다. 또 슈퍼컴퓨터를 냉각시키기 위한 물 사용량을 91%나 감소시켜 매일 약 370만 리터 이상(백만 갤런)의 물을 절약할 수 있었다.
에이트컨 슈퍼컴퓨터는 현재 △추진체 분리 시 위험상황에 대비하는 공기역학 데이터베이스 개발 △케네디 우주 센터의 발사 환경 조사 등의 영역에서 활용되고 있다.
◆‘에이트컨 슈퍼컴퓨터’, 추진체 분리 시 위험상황에 대비하는 공기역학 데이터베이스 개발 등에 활용 = 아르테미스 로켓 발사 시 본체에서 추진체가 분리되는 순간은 해당 프로젝트의 성공과 로켓에 탑승한 대원들의 안전과 직결된 매우 중요한 순간이므로, NASA의 엔지니어들은 유사시 발생할 만한 모든 상황에 대비해야 한다. 현재 NASA에서는 두 개의 고체 로켓 부스터(SRB: Solid rocket boosters)가 분리 시에 서로 충돌하거나 본체의 중심과 충돌할 가능성을 염두에 두고 있다.
NASA는 이에 따라 추진체 분리 시의 모든 변수들을 모델링 및 시뮬레이션하기 위해, 공기역학 데이터베이스를 개발해 추진체의 모든 위치를 파악하고 있다.
연구원들은 컴퓨터 유체 역학(CFD: Computational fluid dynamics) 툴을 활용해 고온 배기가스가 이동하는 22개의 로켓 엔진 기둥 움직임을 파악함으로써 추진체 발사 시에 선체 내에서 발생 가능한 모든 상황을 모델링할 수 있는 13개 독립변수들의 데이터베이스를 개발했다.
에이트컨 슈퍼컴퓨터의 향상된 성능은 더욱 정교하고 광범위한 데이터베이스 개발을 도와 안전한 본체 제작을 위한 분석 정확도를 높여줄 것으로 기대를 모으고 있다.
아르테미스 미션은 미국 플로리다 내에 위치한 케네디 우주 센터에서 발사될 예정이다. 로켓 발사 시에는 로켓 노즐로부터 빠르게 확장되는 가스로 인해 발생하는 점화 과압(IOP: Ignition overpressure) 및 덕트 과압(DOP: Duct overpressure) 파동 효과를 정확히 파악하는 것이 중요하다.
NASA에서 발사, 이륙 및 선체 공기역학(LAVA: Launch, Ascent, and Vehicle Aerodynamics)을 담당하는 팀은 에이트컨 슈퍼컴퓨터를 바탕으로 CFD 툴을 적용함으로써 이러한 파동과 발사체 간의 영향력을 시뮬레이션하며 잠재적 위험을 사전에 검사하고 있다.
NASA의 엔지니어들은 이같은 분석 과업들을 통해 더욱 발전된 로켓 발사 환경을 설계할 수 있게 된다. 특히 이번에 업그레이드된 에이트컨 슈퍼컴퓨터를 활용해 추가적인 컴퓨팅 파워를 확보함으로써 차세대 우주 발사 시스템(Space Launch System)용 발사대 제작을 위한 인사이트와 솔루션을 더욱 빠른 시간 내에 도출할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
