그리드 환경에서 항공우주 구조물의 가상설계 및 구현에 관한 연구

Abstract

3.연구의 내용 및 범위 본 연구에서는 VDD Grid 시스템을 구축하기 위한 핵심기반 기술들을 확보하기 위해서 서울대학교 항공우주 구조연구실의 자원을 활용한 DCG(Departmental Computing Grid) 시스템을 구축하였으며, 그리드 컴퓨팅을 위한 다양한 수치실험을 수행하였다. DCG 시스템은 크게 3개의 클러스터 시스템과 분산 컴퓨팅 환경의 PC Farm으로 크게 구성되어 있으며, 리눅스 시스템을 기본으로 하였다. 그리드 컴퓨팅을 위해서 MPICH, PACX-MPI 등의 병렬처리용 미들웨어들과 Globus (Ver. 1.1.4)와 Condor (Ver. 6.3.1) 등과 같은 시스템 관리용 미들웨어들이 설치되어 테스트되었다. 본 연구팀이 개발하여 보유하고 있던 초대형 구조해석을 위한 병렬 다중 프런트 해법을 그리드 환경에서 최적화하기 위한 연구가 수행되었다. 먼저, 그리드 환경에서 최적화된 통신패턴을 개발하기 위한 연구가 수행되었으며 그리드 시스템을 구성하는 각 구성요소들의 성능차이를 고려한 2단계 영역분할기법을 새롭게 제시하여 연구에 활용하였다. 그리고 그리드 환경에서 초대형 구조해석을 수행하기 위해 gmsh를 이용한 효율적인 유한요소 메쉬 모델링 기법을 확보하였다. DCG 시스템과 본 연구를 통해 확보된 그리드 컴퓨팅 기술을 본 연구팀이 개발하고 있는 새로운 비파괴기법인 TSA(Tapping Sound Analayis)의 개발에 활용하여 보았다. TSA 기법은 구조물의 성문(Sound Print) 데이터의 확보를 통해 구조물의 손상 정도를 파악하는 기법인데, 이러한 성문 데이터의 확보에 많은 양의 계산이 요구되게 된다. 본 연구에서는 DCG 시스템과 분산 그리드 컴퓨팅 기술을 적용하여 TSA를 위한 구조물의 성문데이터 획득을 효율적으로 수행할 수 있었다.

3.Contents and Scope In this year, DCG(Departmental Computing Grid) system was constructed to obtain the core technology about VDD Grid system. DCG system was utilized to run various numerical experiments. Three cluster systems and one PC-farm system comprise. Linux operating system was installed to each PC and MPICH, PACX-MPI were installed for parallel computing tests. Globus(Ver. 1.1.4) was installed for constructing GRID system and Condor(Ver. 6.3.1) was also installed for job-scheduling and submitting. The developed parallel multifrontal solver was modified to increase the performance in Grid computing environment. A new two-phase mesh-partitioning scheme was developed to consider the difference in performance. Also, the optimized communication pattern was investigated to minimize the communication cost in Grid environment. The finite element modeling methodology by utilizing gmsh software was studied for large-scale structural analysis. Finally, the distributed computing technology was applied to run huge computations required in TSA(Tapping Sound Anlaysis). TSA is a new NDE (Non-Destructive Evaluation) method, which determines the existence of subsurface defects by comparing the tapping sound of test structure with the tapping sound of original healthy structure. As a reference data, the tapping sound of original healthy structure is named sound print of the structure and is obtained by using high precision computation. Because many tapping points are required to obtain the exact sound print data, many times of tapping sound simulation are required. The simulation of tapping sound requires complicated numerical procedures. Therefore, TSA may not be a feasible methodology without inexpensive parallel processing technology. In this work, DCG(Departmental Computing GRID) system was utilized to run tapping sound simulations.