제트 엔진 기술은 오늘날 하늘에서 가장 발전된 추진 수단 중 하나입니다. 상업용 항공기부터 군용 전투기에 이르기까지, 이 거대한 엔진의 웅웅거리는 소리는 전 세계 여러 나라에서 들을 수 있습니다. 그러나 제트 엔진은 강력하고 계속해서 커지고 있지만 실제로는 모두 하나의 공통된 문제를 공유합니다. 작은 결함이 성능에 부정적인 영향을 미친다는 것입니다. 이는 2026년 1월 말까지 실제로 발견되지 않은 주요 결함입니다.
오크리지 국립연구소(Oak Ridge National Laboratory)에 위치한 세계 최초의 엑사스케일 슈퍼컴퓨터인 프론티어(Frontier)는 고해상도 시뮬레이션 중에 드러난 결함을 포착하는 역할을 담당하고 있습니다. 시뮬레이션을 통해 터보제트 엔진과 터보팬 엔진 모두에서 볼 수 있는 제트 엔진 터빈 블레이드의 표면 거칠기가 밝혀졌습니다. 이러한 거칠기는 연료 효율성의 손실과 더 많은 열 발생으로 이어질 수 있습니다. 시간이 지남에 따라 블레이드의 수명이 단축될 수 있으며 엔진 구성품의 오작동을 방지하기 위해 더 많은 유지 관리가 필요할 수 있습니다. 이러한 결함은 제조업체의 결함이 아니며 Frontier가 이를 발견하는 데 소요된 엄청난 컴퓨팅 성능으로 인해 이전에 이를 발견하는 것은 불가능했을 것입니다.
그러나 Frontier의 발견은 이제 미래의 제트 엔진 설계 및 제작에 정보를 제공하는 데 사용되고 있으므로 문제를 식별하는 것은 첫 번째 단계일 뿐입니다. 모든 표면 결함을 완전히 제거하는 것은 불가능할 수 있지만 결함을 보완하고 극복하도록 터빈을 설계할 수 있습니다. 또한 Frontier가 수집한 데이터 덕분에 이제 제트 엔진의 터빈 블레이드 냉각에 더 중점을 둘 것입니다.
제트 엔진을 뛰어넘는 프론티어의 능력
제트 엔진 결함에 관한 Frontier 슈퍼컴퓨터의 발견은 미국 에너지부(DOE)의 이론 및 실험에 대한 혁신적이고 새로운 계산 영향(INCITE) 프로그램의 결과입니다. 그러나 2025년 DOE가 81개의 다른 프로젝트를 선정했기 때문에 제트 엔진 연구가 INCITE on Frontier를 통해 수행되는 유일한 작업은 아닙니다. 이러한 프로젝트에는 우주선 수송 및 양자 AI를 사용한 약물 발견을 포함한 다양한 분야의 연구가 포함됩니다.
Frontier는 초당 100경 계산을 수행할 수 있는 능력으로 인해 수요가 높습니다. 이는 천문학적인 양의 계산 능력이며 프론티어를 이전 슈퍼컴퓨터보다 더 뛰어난 성능으로 만듭니다. 한 번에 너무 많은 복잡한 데이터를 처리할 수 있어 물리학, 기계 학습 등의 분야에 새로운 문이 열리게 됩니다. 그러나 프론티어는 연구자들이 엄청난 발전을 이룰 수 있도록 돕고 있기 때문에 그 과정에서 많은 에너지를 사용하고 있습니다.
Frontier의 고급 설계에도 불구하고 8메가와트에서 30메가와트의 전기를 소비합니다. 이는 수천 채의 주택에 전력을 공급할 수 있는 양입니다. 그 정도의 에너지는 엄청난 양의 열을 발생시키며, 이는 복잡한 냉각 시스템을 통해 해결됩니다. 이 시스템은 폐쇄 루프 설계로 분당 약 2,378~6,000갤런에 달하는 물을 펌핑하여 모든 것이 원활하게 작동하도록 합니다. 그러나 낭비되는 열은 쉽게 방향 전환이 되지 않아 결국에는 안타깝게도 상당수가 재사용되지 못하게 됩니다.
