AI로 전 세계 강우 패턴 고해상도 분석 기술 개발

[이미디어= 황원희 기자] 전 세계적으로 폭우와 같은 극한 기상 현상이 빈번해지는 가운데, 독일 칼스루에 공과대학교(KIT) 연구진이 인공지능(AI)을 활용해 저해상도 기상 데이터를 고해상도 강수 지도로 변환하는 새로운 기술을 개발했다. 이 기술은 특히 기상 관측 인프라가 부족한 지역에서 극한 날씨를 더 정밀하게 분석·예측하는 데 활용될 전망이다. 연구 결과는 과학 저널 Climate and Atmospheric Science에 게재됐다.

KIT 캠퍼스 알핀의 기상기후연구소(IMK-IFU)에서 수문기상학 및 기계학습을 연구하는 크리스티안 차왈라(Christian Chwala) 박사는 “과거 몇십 년에 비해 세계 여러 지역에서 폭우와 홍수가 더 빈번하게 발생하고 있지만, 극단적인 날씨 현상에 대한 신뢰할 수 있는 지역별 평가는 여전히 부족하다”고 지적했다.

연구팀은 이 같은 한계를 극복하기 위해 'spateGEN-ERA5'라는 생성 AI 모델을 개발했다. 이 모델은 약 24km 간격의 공간 해상도를 가진 글로벌 기상 모델 데이터를 기반으로 학습했으며, 독일 전역의 고해상도 기상 레이더 측정을 통해 강수 패턴의 다양한 규모별 특성과 상관관계를 학습했다.

연구에 참여한 루카 글라위온(Luca Glawion) 박사과정 연구원은 “이 AI는 단순히 저해상도 데이터를 선명하게 만드는 수준이 아니라, 물리적으로 정합성을 갖춘 다양한 고해상도 강수 지도를 생성한다”고 설명했다. 이 모델은 2km 공간 해상도, 10분 시간 간격으로 상세한 강수 양상을 구현하며, 지역적인 집중 호우와 같은 극단적 사건의 불확실성까지도 통계적으로 반영할 수 있다.

특히 이 기술은 독일뿐만 아니라 미국과 호주의 기상 데이터를 바탕으로도 검증을 거쳤으며, 다양한 기후 조건에서도 안정적으로 적용 가능하다는 점이 확인됐다.

이번 연구의 공동 저자인 줄리어스 폴츠(Julius Volz) 박사는 “이 기술은 데이터 공백이 큰 글로벌 사우스 지역에서도 폭우와 홍수 발생 가능성이 높은 지역을 신뢰도 높게 평가할 수 있도록 해준다”며, “AI 기반의 강수 예측 기술은 재난 통제뿐 아니라 장기적 홍수 예방 대책 수립에도 기여할 수 있을 것”이라고 강조했다.