알테어는 Microsoft Azure 클라우드에서 NVIDIA GPU 기반 알테어 솔버 벤치마크를 통해 최대 5~6배 빠른 성능을 입증하며, 엔지니어링 팀이 설계·시뮬레이션·분석을 더욱 효율적으로 수행할 수 있는 방법을 제시했습니다. Altair One®은 간편한 배포와 관리로 클라우드 HPC 환경을 지원하며, 시간 단축, 비용 효율, 유연한 확장성을 동시에 제공합니다.

 

컴퓨터 지원 엔지니어링(CAE)과 GPU의 역할

컴퓨터 지원 엔지니어링(CAE)은 현대 제조업에서 필수적인 요소입니다. 설계가 점점 더 복잡해짐에 따라, 엔지니어들은 더 큰 어셈블리를 시뮬레이션하고, 더 정밀한 메시를 적용하며, 유체역학(CFD), 구조역학, 열전달, 전자기학(EM) 등 다양한 물리 상호작용을 동시에 고려해야 합니다.

2025년 6월, 알테어와 마이크로소프트의 엔지니어들은 지금까지 가장 야심 찬 벤치마크 중 하나를 수행했습니다. 알테어 GPU 지원 솔버를 Microsoft Azure에서 실행하며, 14개 모델에 걸쳐 총 20회의 테스트를 진행했습니다.

본 글에서는 CAE에서 GPU의 핵심적 역할, Azure GPU 가속 인스턴스를 활용한 시뮬레이션의 장점, 그리고 Altair One®을 통해 엔지니어링 팀이 클라우드에서 손쉽게 시작하는 방법을 설명합니다. Altair One은 알테어의 클라우드 혁신 게이트웨이로, 팀 간 협업을 강화하고, Azure 클라우드에서 완전한 설계·시뮬레이션·분석 환경을 빠르게 실행 및 공유할 수 있게 합니다.

 

GPU와 시뮬레이션

2010년대 초반까지만 해도 CAE에서 GPU의 활용은 틈새적이고 실험적인 접근으로 여겨졌습니다. 그러나 부동소수점 성능의 비약적 향상, 대규모 모델을 지원하는 대용량 메모리, 그리고 더 빠른 인터커넥트 덕분에 GPU는 이제 엔지니어링 시뮬레이션의 주류로 자리잡았습니다.

오늘날 GPU 전용 솔버는 GPU의 대규모 병렬성을 최대한 활용할 수 있도록 특별히 설계된 알고리즘을 제공합니다. 이러한 솔버는 가용 GPU 수에 따라 모델을 자동으로 분할하여, 설정 부담을 줄이고, 시뮬레이션이 균형 있게 분배되어 최대 처리량을 확보할 수 있게 합니다.

성능은 모델과 시뮬레이션 유형에 따라 다르지만, 대규모 CFD 모델의 경우 GPU를 활용하면 CPU만 사용할 때보다 10~18배 빠른 속도를 낼 수 있습니다. 알테어는 CFD, 열해석, 구조해석, 전자기학 등 다양한 물리 분야에서 GPU 전용 및 GPU 가속 솔버를 제공하고 있습니다.

 

Azure GPU 가속 VM

Azure에서 시뮬레이션을 실행하면 대기업부터 중소기업까지 다양한 제조업체들이 큰 혜택을 누릴 수 있습니다. 클라우드를 활용하면 최첨단 하드웨어를 손쉽게 이용하고, 온프레미스 인프라에 구애받지 않고 대규모 시뮬레이션을 실행할 수 있습니다.

디자인 및 엔지니어링 팀은 다음과 같은 이점을 얻을 수 있습니다:

  • 최신 CPU 및 GPU의 온디맨드 접근
  • 컴퓨트 및 스토리지의 빠른 배포
  • 비즈니스 수요 변화에 따른 유연한 확장
  • 예측 가능한 가격과 유연한 사용 기반 과금 모델

마이크로소프트는 CAE에 적합한 다양한 GPU 가속 VM을 제공합니다. 대표적으로 HPC 최적화 ND-H100-v5와 ND-H200-v5 시리즈 VM은 각각 8개의 NVIDIA® H100 SXM™ Tensor Core, NVIDIA® H200 SXM™ Tensor Core GPU를 제공합니다.

  • Standard_ND96isr_H100_v5: 96 vCPU, 1,900GB 시스템 메모리, 8 x NVIDIA H100 GPU (각각 80GB HBM3 메모리, 대역폭 3.35 TB/s)
  • Standard_ND96isr_H200_v5: 8 x NVIDIA H200 GPU (각각 141GB HBM3e 메모리, 대역폭 4.8 TB/s)

 

벤치마크

알테어와 마이크로소프트 엔지니어들은 Altair One에서 제공되는 3가지 GPU 지원 솔버를 활용해 20회의 테스트를 수행했습니다. 각 모델은 H100 및 H200 VM에서 GPU 수를 달리하며 실행되었으며, 일부 모델은 타임스텝 및 공간 해상도를 바꿔가며 여러 번 실행되었습니다.

  • 첫 번째 테스트에서는 격자 볼츠만 방법(LBM)을 활용하는 GPU 전용 솔버 Altair® ultraFluidX®로 공기역학적 특성을 빠르게 예측했습니다.
  • 두 번째 테스트에서는 입자 유체역학(SPH) 기반 GPU 솔버 Altair® nanoFluidX®로 복잡한 이동 기하 구조 주변의 유체 흐름 거동을 예측하며, 다섯 가지 모델을 대상으로 11건의 벤치마크를 수행했습니다.
  • 마지막 테스트에서는 이산 요소법(DEM) 기반 솔버 Altair® EDEM™을 사용해 대량 및 입상 재료의 취급을 시뮬레이션했으며, 일곱 가지 표준 알테어 모델을 적용했습니다.

 

Azure 클라우드에서의 성능

ultraFluidX 결과

  • ARC SUV 모델(0.05초 구간)과 Ford OCDA 모델(0.19초 구간)을 시뮬레이션.
  • ARC 모델의 경우, 단일 H200 GPU에서 2,744초(45분 44초) 걸리던 연산이 8개의 H200 GPU에서는 470초(7분 50초)로 단축됨 → 5.83배 성능 향상, 73% 효율.
  • H200은 HBM3e 메모리 대역폭(4.8 TB/s) 덕분에 동일 조건의 H100 대비 약 1.14배 성능 개선을 보임.

nanoFluidX 결과

  • 10개 벤치마크에서 단일 H100 → 8개의 H200 GPU로 확장 시 평균 5.74배 속도 향상(72% 효율).
  • “워터 웨이딩(water wading)” 시뮬레이션에서는 CX-1 차량이 물길을 통과하는 상황을 15초간 재현.
  • 8개의 H200 GPU를 사용해 런타임이 12,869초(3시간 34분)에서 3,605초(1시간 5초)로 단축됨 → 3.57배 성능 향상.

EDEM 결과

  • EDEM은 GPU 가속 효과가 극대화되는 솔버.
  • 8개의 H100 GPU 사용 시 평균 3.90배, H200 GPU 사용 시 평균 3.95배 성능 향상.
  • Powder Mixer 모델은 단일 H100 대비 8개의 H200 GPU에서 5.31배 빠른 성능을 기록, 45분 걸리던 계산을 8분 만에 완료.

 

결론: Azure에서 Altair One 기반 GPU 시뮬레이션을 실행하면 획기적인 성능 향상과 비즈니스 민첩성을 동시에 달성할 수 있습니다.

  • 시간 단축: CFD 및 EDEM 테스트에서 최대 5~6배 속도 개선.
  • 경제성 확보: ND-H100-v5 VM은 대부분의 워크로드에서 최적의 성능-가격 비율 제공. ND-H200-v5는 대규모 메시와 AI 워크로드에 추가 메모리 및 대역폭을 제공.
  • 간편한 확장과 관리: Altair One은 Azure HPC의 복잡성을 추상화해 몇 분 만에 클라우드 인프라를 배포하고 시뮬레이션을 실행 가능. IT 부서는 지출과 자원 거버넌스를 완벽히 제어 가능.

 
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Altair One은 Azure 클라우드 기반의 혁신적인 협업 엔지니어링 서비스로, 시뮬레이션을 위한 강력한 HPC 인프라를 제공합니다. Altair One 포털을 통해 수백 가지 설계·엔지니어링·분석 툴에 접근할 수 있습니다. 아래 링크를 통해 확인해보세요.