《TBN제주매거진》예보 시간 앞 당기는 슈퍼컴퓨터! (2024년 11월 7일 17:06 방송) > 칼럼/기고

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[ 예보시간 앞당기는 슈퍼컴퓨터! ]

2024년 11월 7일 17:05분 방송

사단법인 한국자연재난협회 제주도지부 유종인 회장

오늘은 기상예보에 있어서 없어서는 안될 슈퍼컴퓨터에 대한 이야기 해 주신다고요.

예, 우리나라 ‘제1호 기상캐스터’로 알려진 故 김동완 기상통보관이 활동하던 1980년대만 해도 사람이 관측하고, 일기도를 묘화하면서 예보생산을 하였습니다. TV에 출연해서 일기도를 직접 그리고, 시청자 귀에 쏙쏙 들어오는 문구를 활용해 예보 전달력을 높이는데 주목했죠. 이렇듯 사람이 하던 일을 이제는 기상 예보의 정확성을 높이고 예보 시간을 단축시키기 위해 슈퍼컴퓨터가 중요한 역할을 하고 있습니다.

1. 기상예보를 위해 사용하는 슈퍼컴퓨터는 어떤 특별한 점이 있나요?

슈퍼컴퓨터를 한마디로 정의하면 “당대의 컴퓨터들 중에서 가장 빠른 계산 성능을 갖는 컴퓨터들” 이라고 할 수 있습니다. 수백만 개의 프로세서를 동시에 사용하여 복잡한 계산을 빠르게 처리할 수 있습니다. 따라서 이러한 슈퍼컴퓨터는 기상 예보뿐만 아니라 과학 연구, 공학, 금융, 의료 등 다양한 분야에서 활용되고 있다고 말씀드릴 수 있습니다. 기상 예보에서 슈퍼컴퓨터는 대기 상태를 시뮬레이션하고 미래의 날씨를 예측하는 데 사용됩니다. 이는 수치 예보 모델을 통해 이루어지며, 이 모델은 대기의 물리적, 화학적 과정을 수학적으로 표현한 것인데요, 여기에 사람이 할 수 없는 엄청난 계산이 필요한 것이며, 슈퍼컴퓨터는 이러한 수치 예보 모델을 빠르게 계산하여 현재의 대기 상태를 분석하고, 미래의 날씨를 예측하는 것입니다.

2. 이런 슈퍼컴퓨터의 사용으로 기상예보도 급격한 발전이 있었겠어요?

예, 기상 예보는 고대부터 존재했지만, 기상관측 도구의 발명, 일기도 고안 및 전신 등 통신기술 발달에 따라 1800년대 중반 이후 일기도 기반의 일일 예보 등 근대적 일기예보 체제인 과학적 기상 예보가 시작되었습니다. 초기에는 기상 관측 자료를 바탕으로 예보관이 경험과 직관에 의존하여 예보를 했습니다. 그러나 20세기에 들어서면서 컴퓨터의 발명과 함께 수치 예보 모델이 개발되었고, 기상 예보의 정확성이 크게 향상된 것입니다. 사실 1950년대에는 최초의 컴퓨터를 이용한 수치 예보가 성공적으로 이루어졌습니다. 그러나 이 당시 수치 예보는 정확도에 있어서 적중률이 낮았습니다. 이후 슈퍼컴퓨터의 발전과 함께 기상 예보의 정확도와 예보 시간이 점점 더 개선되었는데요, 현재는 고해상도의 수치 예보 모델과 강력한 슈퍼컴퓨터를 통해 매우 정밀한 기상 예보가 가능해진 것입니다.

3. 현재 우리나라 기상청에서도 슈퍼컴퓨터를 적극적으로 이용하고 있죠?

예, 우리나라 기상청은 기상 예보 분야에서 슈퍼컴퓨터를 적극적으로 활용하고 있으며, 2021년에 한국형 수치 예보 모델을 개발하여 기상 예보의 정확성을 크게 향상시키고 있습니다. 모델은 전 세계에서 독자적인 날씨 예측 모델을 가진 10개국 중 하나로, 한국의 기상 상황에 최적화 되어 있습니다. 기상청은 또한 슈퍼컴퓨터 5호기를 도입하여 기상 예보의 정확도를 높이고 예보 시간을 단축시켰습니다. 이 슈퍼컴퓨터는 5km 단위의 지역 날씨를 10분 간격으로 예보할 수 있으며, 강수량도 5mm 단위로 구체적으로 예측할 수 있습니다. 기존 10km 단위에서 1시간 간격으로 예보하던 것을 대폭 세밀하고 정확한 예보를 생산할 수 있는 것입니다.

4. 2021년에 한국형 수치예보 모델을 개발했다고 하셨는데, 수치 예보는 뭔가요?

수치예보는 일기예보 방식의 하나로써, 대형 컴퓨터를 사용하여 대기의 운동과 기온의 변화, 수증기량의 변화 등 기상 관측 값을 기초로 수치를 계산하여 일기를 예측하고 예보하는 방식입니다. 즉, 관측 자료로부터 수치적 계산에 의해 미래의 날씨를 정확하게 예측할 수 있을 것이라는 생각에서 출발하였는데, 이를 실현하기 위한 도구가 수치예보 모델이며, 이 때 엄청난 계산량을 매우 빠르게 계산해 내는 슈퍼컴퓨터라는 하드웨어가 필요한 것입니다. 20세기에는 컴퓨터의 발명과 수치예보 이론의 발전에 힘입어 일기예보가 보다 과학적인 방법으로 다시 한번 도약하였다고 할 수 있습니다. 미래의 날씨를 모의하기 위해 사용되는 수치예보모델은 종류나 규모, 해상도 등에 따라 제한된 시간 이내에 수백 조번 이상의 수치 연산을 필요로 하는 경우도 많기 때문에 고성능 수치계산을 목적으로 만들어진 슈퍼컴퓨터가 필요한 것이죠.

5. 이외에도 기후변화 상황에도 슈퍼컴퓨터가 큰 도움이 되고 있다고요.