[CFD의 미래 3편] 향후 20년 동안 CFD에 가장 큰 영향을 미칠 단일 기술은 무엇입니까?

 [CFD의 미래 3편] 

향후 20년 동안 CFD에 가장 큰 영향을 미칠 단일 기술은 무엇입니까? 

향후 20년 동안 CFD에 가장 큰 영향을 미칠 단일 기술은 하나만 꼽기는 어렵습니다. 아마도 다양한 기술의 혼합과 시너지 상호작용이 될 것입니다. 

클라우드 기술 과 CFD를 산업 메타버스 에 통합하면 CFD의 사용 및 활용 방식이 바뀔 것입니다. 이와 관련된 추가적인 민주화와 향상된 접근성은 CFD 소프트웨어가 발전하고 엔지니어링 문제를 해결하는 데 사용되는 방식에 큰 영향을 미칠 것입니다. 이와 함께 엔지니어링 설계 공간에서 실시간 공동 제작 및 협업을 위한 인프라가 성장하는 것을 보게 될 것입니다. 이는 국제 팀과 학제간 팀 간의 아직 보이지 않는 교차 수분 능력을 통해 혁신을 더욱 촉발할 것입니다.  

위에서 논의한 것처럼 AI와 ML은 또 다른 게임 체인저가 될 것입니다. 

적층 제조(AM)는 더 이상 전통적인 제조 방법에 얽매이지 않는 제품 설계에 생명력을 불어넣는 새로운 방법을 열었습니다. 엔지니어는 CFD 기반 토폴로지 최적화를 활용하여 탁월한 고성능 흐름 솔루션 설계 가능성을 탐색할 수 있습니다. 과거에는 생산이 전혀 상상조차 할 수 없었지만 AM과 3D 프린팅은 새로운 엔지니어링 시대의 문을 열고 있습니다. AM 및 토폴로지 최적화는 실제 제품 디자이너의 흐름을 만들어 기존 디자인을 거꾸로 놓고 시뮬레이션하고 개선합니다. 

그러나 궁극적인 혼란은 (CFD) 시뮬레이션 공간에 양자 컴퓨팅을 성공적으로 도입함으로써 발생하게 될 것입니다. (CFD) 시뮬레이션을 통해 훨씬 더 빠르게 진행하면 아직 볼 수 없는 방식으로 혁신의 속도가 바뀔 것입니다.  

시뮬레이션 예측이 목적에 부합하는지 어떻게 확인할 수 있나요? - CFD 확인 및 검증 

CFD 시뮬레이션 도구에 대한 인증 및 검증 프로세스가 잘 확립되어 있습니다. 이는 CFD의 발전, 디지털 트윈에 대한 신뢰성과 신뢰, 새로운 영역에서의 확립에 중요한 요소로 남을 것입니다. 예측 시뮬레이션을 사용하면 비용이 많이 드는 측정 및 프로토타입 제작의 필요성이 지속적으로 줄어들지만, 실험을 통해 엄격한 CFD 방법과 모범 사례 검증이 계속 필요합니다.  

"전통적인" CFD 시뮬레이션과 비교하여 AI/ML 기반 유체 역학 예측에는 상당한 검증이 필요합니다. 추상화 수준(예: 지배 방정식, 분석 설명 등)이 부족하기 때문에 AI와 ML은 인증 프로세스에서 교육 범위 밖의 중요한 영역을 조사하기 위해 엔지니어의 판단이 필요합니다.  

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20년 동안 CFD가 가장 크게 기여할 수 있는 응용 분야는 무엇입니까? 

기술적인 관점에서 우리 인간이 일상 생활에서 무엇을 하든, CO2 및 관련 기후 가스의 (비)배출은 유체 역학과 반응 흐름의 열역학에 의해 핵심적으로 지배됩니다. 거의 모든 산업에서 감소, 완전한 완화 또는 이미 배출된 CO2의 사전 감소 등 열역학과 흐름 문제를 해결하는 것이 중요합니다. 이는 관련 시간 규모와 경제적 제약 내에서 이를 수행하기 위해 CFD를 광범위하게 사용한다는 것을 의미합니다.

에너지 생산, 운송, 인프라, 생산 등 지속 가능한 솔루션을 최대한 빨리 찾으려면 상상할 수 없는 규모의 유체 역학 시뮬레이션이 필요합니다. 따라서 CFD가 가장 큰 영향을 미칠 단일 응용 프로그램이나 산업은 없습니다.

이는 전반적으로 보다 자원 효율적인 생활 방식을 형성할 것입니다. 그리고 인류가 기후 변화를 막지 못하고 새로운 환경 상황에 적응해야 한다고 하더라도 유체 역학이 가장 중요할 것입니다. 

향후 50년 동안 CFD의 미래는 어떻게 될까요? 

20년 안에는 그런 일이 일어나지 않을 것이라고 가정해보자. 이 경우 50년 안에 발생할 수 있습니다. 병렬 컴퓨팅을 새로운 수준으로 끌어올릴 양자 컴퓨팅과 같이 아직 예측할 수 없는 하드웨어 기술 혁신은 CFD 및 엔지니어링에 미치는 영향에 막대한 영향을 미칠 것입니다.

 

100년은 어떨까요? 

의심할 여지없이 Navier-Stokes 방정식은 수학과 물리학의 뛰어난 조각입니다. 유체의 움직임을 예측할 수 있는 방식에 대한 영향과 해당 엔지니어 제품을 기반으로 한 것은 놀라운 성공입니다. 그러나 깊은 곳에서는 그것이 근사치로 남아 있다는 것을 우리 모두는 알고 있습니다. 유체의 운동을 연속체로 기술하는 것은 결국 현실에 대한 비분석적인 설명이므로 이론적 관점에서 볼 때 수십억 개의 분자의 복잡한 상호 작용으로 인해 발생하는 기본 요소를 놓칠 위험이 있습니다.

이제 충분한 계산 능력을 사용하면 각 분자에 대한 뉴턴 방정식을 풀 수 있으며 분자간 힘이 벌크 운동을 예측한다는 것을 알 수 있습니다. 오늘날의 전산 화학 코드는 정확히 이를 수행하거나 양자 효과가 관련되는 길이 및 시간 척도를 뛰어넘습니다. 그러나 향후 100년 내에 이것이 자동차의 외부 공기 역학에 대한 실현 가능한 솔루션을 기대하는 것은 다소 순진할 수 있습니다. 

그러나 앞으로 100년 안에 어느 날, 분자 역학과 연속체 설명 사이의 간격을 메우는 누군가가 그 사이에 맞는 무언가, 즉 Navier-Stokes를 더 일반화되고, 더 완전하고, 더 강력한 기술로 흡수한다면 어떻게 될까요? 

"우리는 미래를 결코 예측할 수 없지만 

그때까지는 흐름을 예측할 수 있습니다!"