Siemens, 스타트업인 Space Perspective가 AWS 기능을 활용하여 우주 관광 개발의 속도를 높이도록 지원

스타트업인 Space Perspective는 AWS 파트너인 Siemens와 함께 혁신적이고 고급스러운 우주 관광용 캡슐을 만들기 위해 시뮬레이션 프로세스를 혁신하고 있습니다. Space Perspective는 Amazon Web Services(AWS)에서 Siemens 솔루션을 사용하여 캡슐 설계에 영향을 미치는 구조, 열 및 기타 요인에 대한 분석 시간을 1주에서 8~12시간으로 단축했습니다. Space Perspective는 전산 유체 역학(CFD) 모델링의 엄청난 처리 요구 사항을 처리할 수 있는 포괄적인 도구 세트가 필요했습니다. Space Perspective는 AWS 서비스와 함께 Siemens STAR-CCM+ 다중 물리학 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 AWS에서 동시 시뮬레이션을 실행함으로써 시간과 비용을 크게 절감할 수 있었습니다.

Space Perspective는 우주 관광 운송 수단을 이용해 민간 모험가들을 우주로 보내는 방안을 모색하고 있습니다. 우주에서 푸른 행성을 보는 일생일대의 경험을 제공함으로써 우주에서 새로운 관점으로 인류의 위치를 볼 수 있도록 합니다. 대형 우주 풍선에 매달린 고급스럽고 매우 편안한 가압 캡슐에서 8명의 승객과 조종사가 시속 12마일의 속도로 대기를 부드럽게 날아갑니다. 승객들은 매끄럽고 점진적인 하강 시간이 될 때까지 지구의 곡률을 바라보며 2시간 동안 10만 피트 상공에서 선회합니다. 캡슐이 바다에 착륙한 후에는 복귀 선박에 올라 여정을 마무리합니다. 

일반적인 우주선과 달리 캡슐과 비행체는 분리되지 않습니다. 선박의 캡슐과 풍선은 비행 내내 온전한 상태로 남아 있습니다. 이러한 유형의 역학은 Space Perspective에 세 가지의 과제를 안겨줍니다. 우주로 올라가는 동안 캡슐의 작동 방식, 우주에서 최대 순항 고도에 도달한 후 캡슐의 작동 방식, 부드러운 수상 착륙을 포함하여 지구로 내려가는 동안의 캡슐의 작동 방식을 해결해야 합니다. 이 프로젝트를 완수하려면 승객에게 안전하고 편안한 환경을 유지하면서 항공, 우주 및 수상을 통과하는 왕복 6시간 동안의 복잡한 하중과 CFD를 파악하기 위한 강력한 분석이 필요합니다. Space Perspective의 공동 CEO이자 Chief Technical Officer인 Taber MacCallum은 “안전하고 효과적으로 작동하도록 설계하려면 다양한 환경에서 우주선이 어떻게 작동하는지 이해해야 합니다. 이것 때문에 분석 부하가 아주 높은 것입니다”라고 말합니다. 

Space Perspective는 온프레미스에서 분석 부하를 실행하는 것이 비용과 시간 측면에서 만만치 않다는 사실을 빠르게 깨달았습니다. 시장 출시 시간을 단축하고 시뮬레이션 기능을 확장하기 위해 Space Perspective는 기업의 디지털 트랜스포메이션을 지원하는 AWS 파트너인 Siemens Digital Industries Software를 선택했습니다. Space Perspective가 직면한 과제는 가능한 한 많은 가상 도구를 사용하고 값비싼 프로토타입에 의존하지 않는 것이었습니다. 2021년 8월에 Space Perspective는 Siemens의 스타트업용 소프트웨어 솔루션을 도입했고 얼마 지나지 않아 AWS를 사용하여 시뮬레이션을 시작했습니다. 이 회사는 자체 애플리케이션을 만드는 데 도움이 되는 소프트웨어, 서비스 및 애플리케이션 개발 솔루션으로 구성된 포괄적이고 통합된 포트폴리오인 Siemens Xcelerator 포트폴리오를 사용합니다. MacCallum은 “이러한 질문에 답하기 위해 CFD를 사용할지 여부에 대한 전략적 결정이었습니다”라고 말합니다. “Siemens와 AWS를 결합한 솔루션이 없었다면 이 길로 가지 못했을 것입니다.”

캡슐, 리깅, 풍선과 바람, 파도와 같은 자연 요소의 상호 작용은 최대 수백 개의 처리 코어를 동시에 사용하는 복잡한 CFD 모델로 연결됩니다. Siemens는 AWS 솔루션을 사용하여 Space Perspective에서 우주선 구조 설계의 기반으로 사용할 수 있을 만큼 충분히 빠르게 분석을 반복할 수 있는 대규모 병렬 처리 도구를 개발하도록 지원했습니다. Space Perspective는 Xcelerator 포트폴리오 내에서 Siemens가 개발한 다중 물리학 시뮬레이션 소프트웨어인 Simcenter STAR-CCM+를 사용합니다. 엔지니어들은 STAR-CCM+를 사용하여 실제 조건에서 작동하는 제품을 시뮬레이션할 수 있었고, 이를 통해 팀은 더 나은 설계 결정을 더 빠르게 내리고 궁극적으로 시장 출시 시간을 단축할 수 있었습니다. 다중 물리학 CFD 모델링을 효율적으로 실행하려면 정교한 처리가 필요하기 때문에 STAR-CCM+는 고대역폭 네트워크 상호 연결로 연결된 노드라고 하는 별도의 서버 모음인 고성능 컴퓨팅 클러스터에서 실행됩니다.

AWS는 최근 AWS 기반 CFD 워크로드의 성능과 확장성을 개선하는 새로운 고성능 컴퓨팅 서비스를 도입했습니다. STAR-CCM+는 안전하고 크기 조정이 가능한 컴퓨팅 용량을 제공하여 거의 모든 워크로드를 지원하는 Amazon Elastic Compute Cloud(Amazon EC2)에서 100Gbps로 실행됩니다. 특히 이 애플리케이션에 사용되는 Amazon EC2 C5 인스턴스는 컴퓨팅 집약적인 고급 워크로드를 실행하는 데 필요한 비용 효율적인 고성능 컴퓨팅 파워를 저렴한 컴퓨팅당 가격 비율로 제공합니다. 이전에 Space Perspective는 시뮬레이션 한 건을 실행할 때 8개 코어의 로컬 컴퓨터에서 100만 개의 셀을 사용하여 약 1주일에 걸쳐 시뮬레이션을 실행해야 했습니다. 

Space Perspective는 AWS 고성능 컴퓨팅 서비스를 사용하여 평균 72개의 코어에 액세스할 수 있었고 평균 10시간 내에 동일한 시뮬레이션을 실행할 수 있었습니다. Space Perspective에서 여러 시뮬레이션을 실행하면서 각각 다른 형상, 속도 및 모양을 가진 물리적 프로토타입을 제작해야 한다면 수백만 USD의 비용이 발생할 것입니다. 대신 회사는 AWS에서 여러 시뮬레이션을 동시에 실행하여 상당한 비용을 절감합니다. 시뮬레이션은 Space Perspective가 분석을 통해 밝혀진 최상의 시나리오를 기반으로 프로토타입을 만드는 데 도움이 됩니다. MacCallum은 “분석에 더 많은 처리 능력을 제공할 수 없다면 일정을 유지할 수 없었을 것입니다. 우리가 하고 있는 작업의 병렬 처리를 수행하는 방법을 알아보기 위해 AWS에 연락했습니다. 이 프로젝트는 진행 중이며 여전히 많은 분석 작업을 진행하고 있습니다”라고 말합니다.

Space Perspective는 가능한 가장 안전하고 고급스러운 승차감을 개발하기 위해 분석 프로세스를 계속 진행하고 있습니다. 육지에서 대기를 거쳐 우주의 가장자리로 이동하고 지구로 돌아와 수상 착륙을 하려면 캡슐에 엄청난 스트레스 요인이 발생합니다. Space Perspective는 디지털화된 접근 방식을 통해 이러한 다양한 환경의 동작을 높은 정확도로 모델링하여 개발 시간과 주요 비용을 절감합니다. “우리가 하는 엔지니어링 작업의 전략이자 프로세스는 이전에 생산된 적이 없는 우주선을 만들고, 이전에 제공된 적이 없는 유형의 비행을 하는 것입니다. Siemens와 AWS는 우주 관광에 대한 당사의 비전을 실현할 수 있도록 돕고 있습니다”라고 MacCallum은 덧붙입니다.