아마존웹서비스(AWS)와 포뮬러 원 그룹(Formula One Group, F1)이 달리는 레이싱 카의 기체역학을 분석하는 전산유체역학 연구(Computational Fluid Dynamics, 이하 CFD)를 완료했다고 3일 밝혔다. 이에 따라 2021년 포뮬러1 시즌의 차량 설계가 대폭 변경된다.

이번 연구는 5억5000만 개의 데이터 포인트로 구성된 1150개의 컴퓨팅 코어를 사용해 앞서 달리는 경주차의 후류가 다른 차량에 미치는 영향을 모델링해 분석했다. 

F1은 AWS를 통해 기존 분석 시간 60시간을 18시간으로 70% 단축시켰다. 아마존 컴퓨트 클라우드(Amazon Elastic Compute Cloud, 이하 아마존 EC2)를 이용해 6개월 간 지속되었으며, 슈퍼컴퓨터급 성능을 최소 비용으로 구현하는 데 그 의미가 있다고 설명했다.

이 연구는 초근접 레이싱을 구현시켜 팬들에게 더 큰 즐거움을 제공하기 위한 것이라고 F1 측은 설명했다. 

F1 경주차는 주행 중 아래쪽으로 누르는 공기의 힘(다운포스)이 차량 성능을 결정하는 요소가 된다. 이 다운포스는 고속 주행 시 바퀴가 미끄러지지 않게 해 코너에서 더 빨리 빠져나갈 수 있게 한다. 기존에는 초근접 후면 차량은 다운포스를 상실해 앞선 차량을 추월하기 어려웠다. 한 대 거리로 뒤에서 주행하는 차량은 다운포스를 최대 50% 상실한다.

F1은 다운포스 상실을 줄이려고 AWS를 통해 근접주행시 공기역학이 어떻게 상호작용하는 지를 관찰하고, 이를 바탕으로 기 제안된 2021년도 경주차 설계를 대폭 변경했다. 이를통해 다운포스 유실을 15%로 막을 수 있었다. 

이에 따라 프론트 윙, 서스펜션, 후면 설계, 바닥 터널, 휠 후류 제어 장치 등 전면 설계 변경이 이뤄졌으며, 최초로 18인치 휠의 로우 프로파일 타이어가 채택됐다.

특히 F1은 아마존 EC2의 AWS 패러렐클러스터(AWS ParallelCluster)를 사용해 OpenFOAM CFD 프레임워크를 실행하고, 아마존 심플 스토리지 서비스(Amazon Simple Storage Service, Amazon S3)를 이용해 데이터를 보관했다. 

F1은 클라우드의 확장성을 이용해 기존 보다 훨씬 많은 양의 코어에 대해 시뮬레이션을 실행할 수 있었다. 이에 따라 일주일 안에 분석할 수 있는 난기류 시뮬레이션 개수가 2개에서 5개로 늘어났다. 향후에는 2300여 개 코어로 확대하고, 아마존 세이지메이커(Amazon SageMaker)와 같은 AWS 머신러닝(ML) 툴을 도입해 더욱 최적화된 설계를 추진할 계획이다.

팻 시몬스 F1 최고기술책임자(CTO)는 “이번 연구는 앞선 차량의 뒤를 따라서 주행하는 차량의 공기역학이 어떻게 작용하는지를 탐구했다”면서 “AWS 기술을 이용해 여러 대의 차량이 동반된 공기역학 특성들을 이해할 수 있게 됐고, 그 결과 초근접 주행에 큰 진전을 이룰 수 있었다”고 말했다.

김태환 테크엠 기자 kimthin@techm.kr