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모델·기술노트 / v0.1

GeoAI-THM Studio

말로 요청하면 지하 다중물리 모델을 만들고 계산합니다

요약

GeoAI-THM Studio는 지하의 열, 지하수 흐름, 변형과 물질 이동을 함께 다루는 해석 모델을 말로 요청해 만들고 계산하는 에이전트입니다. 이름의 THM은 열(Thermal)·수리(Hydraulic)·역학(Mechanical)의 머리글자입니다. 에이전트가 형상, 물리, 재료, 경계조건, 격자, 계산 설정을 차례로 정해 공개 해석 프로그램 OpenGeoSys로 계산하고, 결과 값을 검증 근거와 함께 보고합니다. 비상업적 이용은 무료입니다.

v0.1 · 2026.10상업적 이용 불가 · PolyForm Noncommercial 1.0.0 · CC BY-NC 4.0이용 조건

01

요청 예시: 점토층 압밀 침하

요청

10 m 두께 연약 점토층에 50 kPa 하중을 올리면 1년 뒤 지표가 얼마나 가라앉을까?

에이전트가 정한 해석 조건

  • 기하: 1 m × 10 m 점토 기둥
  • 물리: 수리-역학 결합(압밀)
  • 재료: 예제 기본값(답변에서 기본값임을 밝힘)
  • 경계조건: 윗면 하중 50 kPa, 윗면 배수
  • 격자: 윗면 쪽으로 조밀, 품질 검사 통과
  • 해석·계산: 1년, 시간 간격 점증
계산 결과
계산 결과값
지표 침하, 1년−18.6 mm

이 계산은 검증을 마친 HM-2D 구성(지하수 흐름과 변형을 함께 푸는 2차원 압밀 해석)으로 수행했습니다. 이 구성은 Terzaghi 압밀 해석해와 비교한 검증에서 최대 오차 0.81 %였습니다.

02

작동 방식

언어 모델은 해석 프로그램의 입력 파일을 직접 쓰지 않습니다. 약 스무 개의 도구로 형상, 물리, 재료, 경계조건, 격자를 정해진 형식의 모델 트리에 채우고, 검증된 변환기가 이를 OpenGeoSys 입력 파일로 바꿉니다. 작업 순서가 정해져 있어 앞 단계의 검사를 통과하지 못한 모델은 계산 단계로 넘어가지 않습니다.

격자도 별도 단계로 다룹니다. 요소 크기, 경계와 계면 쪽으로 점점 조밀해지는 배치, 국부 세분, 품질 검사, 해상도 권고, 격자 수렴 비교를 지원합니다.

Axisymmetric mesh of a canister in a bentonite-filled deposition hole in rock, refined at the hole wall
처분공 시연 모델의 격자. 처분용기, 벤토나이트 완충재, 암반 영역과 계면이 이름으로 붙고, 처분공 벽 쪽으로 요소가 조밀해집니다.

03

검증 결과

구성마다 해석해나 OpenGeoSys 공식 입력과 비교한 사례가 있고, 허용 오차는 미리 정했습니다. 사례 27개 가운데 21개는 오차 1 % 이내, 모두 2.5 % 이내입니다.

Elder 문제의 소금 농도, 1·2·4년. 위는 GeoAI-THM Studio, 아래는 OpenGeoSys 공식 벤치마크
Elder 문제: 위에서 스며든 소금물이 손가락 모양으로 가라앉는 밀도 흐름입니다. 에이전트의 모델 트리로 만든 2D 계산과 OpenGeoSys 공식 벤치마크 출력이 1, 2, 4년 모두 격자점 차이 2.3 % 이내로 같습니다.

표의 구성 이름에서 T는 열, H는 지하수 흐름(수리), M은 변형(역학), C는 물질 이동을 뜻합니다. 예를 들어 HM은 지하수 흐름과 변형을 함께 푸는 압밀 해석이고, THM은 셋을 모두 함께 풉니다.

구성별 검증 사례
구성무엇을비교 기준
H지하수 흐름(2D, 우물, 3D)Theis, 층상 흐름, 정수압
T열전도(2D, 3D)erfc 해, 발열 평판, 방사 전도
TH지하수에 실린 열이류-전도 해
HC물질 이동, 흡착, 붕괴, 밀도 흐름Ogata–Banks, Cs-135, Elder
HM압밀Terzaghi, Biot
TM열팽창과 열응력열탄성 엄밀해
THM포화 암반 속 점 열원, 처분공(시연)Booker & Savvidou

위의 Elder 그림이 이 표의 HC 구성 가운데 밀도 흐름 사례입니다.

04

설치와 실행

지원: macOS 15 이상(Apple Silicon), Python 3.12. 실험적 지원: Linux x86_64(에뮬레이션에서만 시험). Windows는 지원하지 않습니다. 소프트웨어는 비상업적 이용에 무료이지만, 대화 에이전트가 쓰는 OpenAI API 사용료는 사용자 계정에 청구됩니다.

pip install "geoai-thm-studio[mesh-gmsh] @ git+https://github.com/geoaialignment/geoai-thm-studio@v0.1.0"
thmstudio chat          # OPENAI_API_KEY
thmstudio examples      # 13 examples
thmstudio verify        # repeat the verification

대화 화면 대신 Claude Desktop 같은 MCP 클라이언트(AI 앱에 외부 도구를 연결하는 표준을 지원하는 프로그램)에서 쓰려면 thmstudio mcp를 서버로 추가합니다.

05

문서

코드, 검증 기록, 문서는 Zenodo에 보관되어 있습니다: zenodo.org/records/23806977

06

적용 범위

이 버전은 반응 화학, 이상유동·불포화 흐름, 벤토나이트 팽윤, 균열, 동결, 소성, 3차원 역학, 실제 부지와 대형 모델을 계산하지 않습니다. 결과는 학습과 초기 추정용입니다. 이런 해석이나 인허가용 평가가 필요하면 GeoAI Alignment에 문의해 주십시오.

GeoAI Alignment에 문의하기

07

이용 조건과 인용

코드는 PolyForm Noncommercial 1.0.0, 문서와 예제는 CC BY-NC 4.0. 상업적 이용은 허용하지 않습니다. OpenGeoSys 6.5.8(BSD-3) 기반이며, gmsh(GPL)는 별도 프로그램으로 실행합니다.

개발·공개: GeoAI Alignment, Inc. (대한민국 대구 소재)

참고문헌

  1. [1]Park, E., Kim, T., & Park, J. (2026). GeoAI-THM Studio (Version 0.1.0). GeoAI Alignment, Inc. https://doi.org/10.5281/zenodo.23806977

인용

Park, E., Kim, T., & Park, J. (2026). GeoAI-THM Studio (Version 0.1.0). GeoAI Alignment, Inc. https://doi.org/10.5281/zenodo.23806977

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