FLYING WHALES는 AWS에서 CFD를 실행하여 환경 친화적인 화물 운송 비행선을 신속하게 출시합니다.

FLYING WHALES는 중량 화물 및 대형 화물 시장을 위해 60톤급 페이로드 화물 비행선을 개발 중인 프랑스 스타트업입니다. 이 프로젝트는 외딴 지역에서 목재를 수집할 수 있는 효율적이고 환경 친화적인 운송 수단을 제공하겠다는 프랑스의 야망에서 비롯되었습니다. FLYING WHALES의 수석 공기역학 엔지니어인 Guillaume Martinat는 “프랑스는 유럽에서 가장 큰 삼림 지역 중 하나지만 접근하기 매우 어려운 산속에 있습니다”라고 말합니다. “착륙하지 않고도 공중에 떠 있으면서 화물을 싣고 내릴 수 있는 비행선을 만들어야 하는 이유가 바로 여기에 있습니다.”

FLYING WHALES는 비행선을 설계하기 위해 모든 유체의 흐름을 수치적으로 시뮬레이션하는 도구인 복잡한 전산 유체 역학(CFD)과 대량의 컴퓨팅 파워가 필요한 구조 해석 시뮬레이션을 실행합니다. 비행선이 너무 커서 회사는 물리적 테스트를 수행할 수 없으며 테스트 비용이 너무 많이 들고 시간도 너무 많이 걸립니다. 대신 엔지니어는 비행선의 크기를 조정하고 모든 비행 단계의 워크로드를 정의하기 위한 데이터가 필요합니다. CFD는 엔지니어에게 부품을 제조하지 않고도 절실히 필요한 데이터를 제공하므로 설계 프로세스가 훨씬 빨라집니다. 그러나 각 계산에는 약 600개의 코어가 필요하고 하나의 모델을 생성하는 데 약 400개의 계산이 필요하므로 상당한 계산 리소스가 필요합니다.

처음에 이 회사는 사내 고성능 컴퓨팅(HPC) 클러스터를 사용하여 CFD 분석을 수행했습니다. 그러나 클러스터의 코어는 200개에 불과했고 회사에는 워크로드를 지원하는 데 필요한 확장성이나 유연성이 없었습니다. 또한 FLYING WHALES는 IT 환경을 비용 효율적으로 만들고 2021년도 모델 납품에 대비해야 했습니다. Martinat는 “스타트업으로서 자체적으로 마감일을 맞출 수 있는 리소스가 부족했습니다”라고 말합니다.

FLYING WHALES는 HPC 환경을 클라우드로 이전하여 Amazon Web Services(AWS)에서 CFD 워크로드를 실행하기로 결정했습니다. “여러 클라우드 공급자를 평가한 결과 AWS가 최고의 성능을 제공했습니다”라고 Martinat는 말합니다. 구체적으로 말하자면, FLYING WHALES 는 Amazon EC2 인스턴스 네트워크 인터페이스로 Elastic Fabric Adapter(EFA)를 지원하는Amazon Elastic Compute Cloud(Amazon EC2) C5n.18xlarge 인스턴스를 기반으로 실행하기로 결정했습니다. C5n 인스턴스는 FLYING WHALES가 CFD 워크로드에 필요한 성능과 확장성을 제공합니다. FLYING WHALES는 Amazon EC2 스팟 인스턴스를 사용하여 C5n 인스턴스를 프로비저닝합니다. 스팟 인스턴스는 최대 90% 할인된 가격으로 사용할 수 있는 여분의 Amazon EC2 용량입니다. FLYING WHALES는 스팟 인스턴스를 통해 HPC 클러스터의 비용을 64% 절감할 수 있었습니다. 

또한 이 회사는 AWS ParallelCluster를 사용하여 AWS에서 CFD 시뮬레이션을 실행하기 위한 HPC 클러스터의 배포 및 관리를 간소화합니다. 이제 FLYING WHALES는 NICE DCV를 사용하여 데이터 전송 비용을 크게 줄이면서 애플리케이션을 안전하게 스트리밍할 수 있으므로 엔지니어는 솔루션을 로컬로 다운로드하지 않고도 솔루션을 검사할 수 있습니다.

FLYING WHALES는 AWS Activate 프로그램을 통해 제공되는 재정 및 기술 지원도 활용했습니다. Martinat는 “AWS의 크레딧과 기술 지원 덕분에 회사가 단독으로 하는 것보다 더 빨리 일을 시작할 수 있었습니다”라고 말합니다.

또한 FLYING WHALES는 AWS의 전문 지식을 활용하여 HPC 솔루션의 도입 시기를 앞당겼습니다. FLYING WHALES는 AWS에서 HPC 환경을 운영하면서 CFD 워크플로를 이전보다 빠르게 전환할 수 있습니다. Martinat는 “Amazon EC2 C5n.18xLarge 인스턴스와 EFA를 사용하여 얻을 수 있는 컴퓨팅 성능과 노드 간 네트워크 성능 덕분에 AWS에서 CFD 워크플로 작업을 15배 더 빠르게 실행할 수 있습니다”라고 말합니다. “그 결과 몇 개월이 걸리던 작업을 며칠 만에 완료할 수 있게 되었습니다.”

또한 필요에 따라 리소스를 사용할 수 있어 FLYING WHALES 엔지니어는 각 작업을 순차적으로 수행하지 않고 많은 계산을 동시에 수행할 수 있습니다. 따라서 엔지니어는 인프라를 관리하는 대신 데이터를 분석하고 지적 재산을 만드는 데 더 많은 시간을 할애할 수 있습니다. 이러한 역량과 AWS의 직접적인 지원을 통해 FLYING WHALES는 계획대로 2024년에 첫 비행선을 인도할 수 있게 되었습니다.

FLYING WHALES는 AWS를 활용하여 HPC 환경을 신속하게 확장하여 각각 6TB 크기의 600코어 컴퓨팅 모델을 지원하고 있습니다. Martinat는 “AWS의 컴퓨팅 파워는 거의 무제한으로 제공되기 때문에 전국적인 슈퍼컴퓨터의 성능과 거의 동일한 수준의 확장성을 제공합니다”라고 말합니다. “6,000개의 코어가 필요하면 모든 코어를 사용할 수 있습니다. 즉, 필요할 때마다 모든 계산을 동시에 수행할 수 있습니다.” 또한 이 회사의 엔지니어들은 시뮬레이션을 수행하기 위해 작업 대기열에서 기다릴 필요가 없어 매주 수십 시간을 절약하고 있습니다.

FLYING WHALES는 빠른 확장 기능을 사용하여 이전보다 더 많은 작업을 완료하고 있습니다. 다양한 AWS 인스턴스 유형을 사용할 수 있기 때문에 회사는 온프레미스 환경에서는 불가능했던 복잡한 시뮬레이션을 수행할 수 있습니다. 예를 들어 비행선 규모를 결정하는 데 중요한 일부 지상 효과 계산을 수행하려면 회사가 몇 주 동안 전체 온프레미스 클러스터를 차단해야 했을 것입니다. 이제 다른 작업을 지연시키지 않고도 이러한 계산을 신속하게 수행할 수 있습니다. Martinat는 “컴퓨팅 리소스가 부족해서 수행할 수 없었던 연구도 있었습니다”라고 말합니다. “이제 우리는 원하는 모든 것을 할 수 있습니다. AWS를 통해 속도를 높이는 것 뿐만 아니라 작업을 완료할 수 있는 능력도 중요합니다. 또한 사용 가능한 다양한 인스턴스 유형 중에서 고용량 메모리 하드웨어를 선택함으로써 이제 온프레미스보다 더 미세하고 무거운 메시를 원격으로 생성할 수 있어 CFD 정확도가 향상되었습니다.”

AWS ParallelCluster의 유연성 덕분에 회사의 엔지니어들은 서버를 구입, 구성 및 관리하는 데 몇 개월을 소비하지 않고도 15분 만에 HPC 작업을 시작하고 실행할 수 있습니다. “AWS ParallelCluster를 사용하면 CFD 작업 규모에 맞게 인스턴스를 조정할 수 있습니다”라고 Martinat가 말합니다. 예를 들어 회사에 큰 컴퓨팅 파워가 필요하지 않은 경우 엔지니어는 비용이 더 저렴한 인스턴스 유형을 선택한 다음 필요할 때 확장할 수 있습니다. “이 솔루션을 사용하여 유연성을 얻고 비용을 절감할 수 있습니다. 리소스가 제한된 스타트업인 우리에게 이것이 핵심이었습니다”라고 Martinat는 말합니다.

AWS의 확장성과 유연성 덕분에 이제 FLYING WHALES는 핵심 사업인 혁신적인 화물 비행선 설계에 집중할 수 있게 되었습니다. “우리 회사를 위한 AWS의 강점은 HPC 클러스터를 확장하고 사용자 지정하여 항상 성능이 우수하고 CFD 워크로드에 대응하는 환경을 유지할 수 있다는 것입니다”라고 Martinat는 말합니다. “이를 통해 제품을 제시간에 출시할 수 있을 뿐만 아니라 회사 성장에도 도움이 될 것입니다.”