디자인 속도가 선두를 차지하다: 트렉 바이시클, 엔비디아 GPU로 개발한 자전거로 투르 드 프랑스 대회 출전
NVIDIA RTX는 디자인을 위한 새로운 사이클을 돌리고 있습니다. 트렉 자전거 는 GPU를 사용하여 디자인 컨셉에 생명을 불어넣고 있습니다.
위스콘신에 본사를 둔 이 회사는 세계에서 가장 큰 자전거 제조업체 중 하나로, 최고 품질의 장인 정신으로 자전거를 만드는 것을 목표로 합니다. 트렉 바이시클은 새로운 파트너인 국제 소매 체인점 리들(Lidl)과 함께 현재 리들-트렉 이라는 사이클링 팀을 소유하고 있습니다. 이 팀은 에몬다 , 마돈 , 스피드 콘셉트 등 트렉 자전거의 주력 라인업으로 매년 열리는 투르 드 프랑스 스테이지 레이스에 참가하고 있습니다 . 휠과 로드 레이스 헬멧과 같은 팀의 많은 액세서리와 장비도 트렉에서 디자인되었습니다.
자전거 디자인에는 복잡한 물리학이 개입되며, 공기역학적 효율성과 편안함 및 승차감 사이의 균형을 맞추는 것이 핵심 과제입니다. 이 문제를 해결하기 위해 트렉 팀은 NVIDIA A100 텐서 코어 GPU 를 사용하여 고충실도 전산 유체 역학(CFD) 시뮬레이션을 실행하여 편안하고 부드러운 핸들링을 제공하는 자전거의 공기 역학에 대한 새로운 벤치마크를 설정하고 있습니다.
디자이너와 엔지니어는 NVIDIA RTX A5500 GPU 및 듀얼 RTX A6000 GPU를 실행하는 Dell Precision 7920을 비롯한 Dell Precision 워크스테이션에서 NVIDIA RTX 기술을 사용하여 워크플로를 더욱 향상시키고 있습니다.
자전거 디자인을 실시간으로 시각화하기
제품 디자인 절차가 시작되면 팀은 사용자 조사를 통해 초기 디자인 컨셉을 만들고 여러 가지 제안을 수립합니다. 그 후 목업을 제작하고 필요에 따라 디자인을 수정합니다.
트렉은 자전거가 도로용이든 오프로드용이든 상관없이 라이딩 특성을 세심하게 검토하여 자전거의 전반적인 성능을 향상시키기 위해 노력합니다. 따라서 라파는 엘리트 선수들과 협력하여 라이딩 중 발생하는 진동의 심각성을 완화하기 위해 프레임의 강성과 유연성뿐만 아니라 기하학적 구성을 개선하는 등 필수적으로 수정할 수 있는 부분을 결정하기 위해 상당한 시간을 투자하고 있습니다.
디자이너들은 컴퓨터 지원 설계 워크플로우에 Adobe Substance 3D, Cinema 4D, KeyShot, Redshift 및 SOLIDWORKS를 비롯한 그래픽 집약적인 애플리케이션 툴을 사용합니다. CFD 시뮬레이션을 위해 트렉 퍼포먼스 리서치 팀은 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어의 Simcenter STAR-CCM+를 사용하여 GPU 처리 기능 을 활용합니다.
NVIDIA RTX 그래픽 프로세싱 유닛을 통합한 덕분에 Trek은 디자인 및 엔지니어링 분야에서 상당한 진전을 이룰 수 있었습니다. 시각화 팀은 이제 이 고급 기술을 보다 효율적으로 활용하여 다양한 디자인 옵션을 빠르게 반복하고 작업에서 더 많은 가능성을 보여줄 수 있게 되었습니다. 또한 RTX와 함께 Cinema 4D 및 Redshift를 모두 사용하여 고퀄리티 렌더링을 생성하고 실시간에 가까운 조건에서 여러 디자인 시나리오를 효과적으로 시뮬레이션할 수 있습니다.
트렉 바이시클의 디지털 비주얼 커뮤니케이션 책임자인 마이클 해먼드는 디자인 프로세스에서 개선과 반복을 위한 충분한 시간을 확보하는 것이 중요하다고 강조합니다. 그는 이미지와 애니메이션을 빠르게 수정하고 개선하기 위해서는 속도가 중요하지만, 디테일을 희생하거나 모델을 광범위하게 재구축해야 하는 상황을 피하기 위해 정확성도 유지해야 한다고 말합니다.
RTX A5500의 활용으로 Trek의 디지털 비주얼 팀은 크리에이티브 한계를 뛰어넘어 빠른 속도로 최종 디자인을 완성할 수 있게 되었습니다. 해먼드에 따르면 RTX GPU는 CPU 코어에서 수행되는 네트워크 렌더링보다 12배 빠르게 작동하여 2시간이 걸리던 렌더링 시간을 약 10~12분으로 단축했습니다. 이렇게 효율성이 향상되면 렌더링 및 애니메이션 프로세스를 더 광범위하게 반복하고 개선할 수 있어 단시간 내에 전반적인 품질이 향상됩니다.
CFD 시뮬레이션 가속화
지난 10년 동안 엔지니어와 장비 설계자 사이에서 전산 유체 역학(CFD)의 활용은 제작물의 동작에 대한 심층적인 이해를 제공하는 능력으로 인해 점점 더 널리 퍼져나가고 있습니다. 그러나 CFD는 분석 도구일 뿐만 아니라 설계를 반복할 때마다 많은 비용과 시간이 소요되는 물리적 테스트에 의존하지 않고도 설계를 개선할 수 있는 수단으로도 사용됩니다. 트렉이 개발 프로세스 워크플로우에 CFD를 도입한 것도 바로 이러한 이유 때문입니다.
트렉의 공기역학 팀은 각 자전거의 성능을 최적화하기 위해 Simcenter STAR-CCM+를 사용합니다. 편안한 승차감과 부드러운 핸들링을 제공하는 동시에 최고의 공기역학적 성능을 달성하기 위해 트렉 엔지니어 는 공기저항을 줄이면서 라이더의 편안함을 증가시키는 독특한 기능인 IsoFlow 를 사용하도록 최신 세대 마돈을 설계했습니다.
Simcenter STAR-CCM+ 시뮬레이션은 가속화된 GPU 컴퓨팅 의 속도를 활용했으며, 엔지니어들은 128코어 CPU 기반 HPC 서버에 비해 NVIDIA A100 GPU에서 4~5배 빠르게 CFD 시뮬레이션을 실행할 수 있어 시뮬레이션 런타임을 85일 단축할 수 있었습니다.
전산 유체 역학(CFD) 내에서 더 복잡한 물리학을 분석하여 실제의 불안정한 조건에서 공기의 움직임을 더 깊이 이해합니다.
트렉 자전거의 공기역학 책임자인 존 데이비스는 프로젝트 일정을 준수하면서 충실도가 높고 정밀한 전산 유체 역학(CFD) 시뮬레이션을 수행할 수 있어 풍동 테스트의 필요성을 줄여 상당한 비용을 절감할 수 있었다고 언급했습니다. 실제로 CFD 시뮬레이션에 GPU를 사용한 지 불과 2개월 만에 시뮬레이션 결과에 대한 신뢰도가 높아져 이전에 예정되어 있던 풍동 테스트를 취소할 수 있었습니다.
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