기후위기 시대, AI로 바다 예측한다

KIST, 대기-해양 상호작용까지 재현하는 AI 해양예측 모델 개발

[파이낸셜뉴스] 지구 표면의 약 70%인 해양은 엘니뇨·라니냐를 비롯한 계절 및 장기 기후 변동을 좌우하는 핵심 요소다. 이 같은 해양 예측하기 위한 인공지능(AI) 기반 모델이 개발됐다. 집중호우나 폭염, 태풍과 같은 극한 기상현상을 신속하게 예측해 다양한 기후 시나리오 분석이 가능해질 것이라는 기대다.

한국과학기술연구원(KIST) 기후탄소순환연구단 강대현 박사 연구팀은 AI 기반의 전 지구 해양 예측 모델인 KIST-Ocean을 개발했다고 26일 밝혔다. 이번 성과는 과학기술 기반의 기후변화 예측·대응을 위해 출범한 KIST 기후·환경연구소의 결실로, 방대한 관측 자료와 물리 기반 해석 역량이 요구되는 장기 해양·기후 예측 분야에서 AI 기술을 접목해 높은 정확도와 계산 효율을 동시에 구현했다는 점에서 의미가 있다.

연구진이 개발한 KIST-Ocean은 과거 수십 년간 축적된 전 지구 3차원 해양 데이터를 학습해 미래의 해양 상태를 예측하는 AI 모델이다. 전 지구 해양의 수온, 해류, 염분 등 다양한 물리 정보를 바탕으로 해양의 입체적인 상태를 5일 간격으로 예측하며, 수심 600m까지의 변화를 생성할 수 있다. 특히 최신 AI 기술을 적용해 그래픽처리장치(GPU) 한 대만으로 약 200일치 전 지구 해양 예측 결과를 단 몇 초 만에 생성할 수 있어 기존 수치모델 대비 계산 시간과 비용을 크게 줄였다. 이러한 높은 계산 효율은 다양한 기후 시나리오를 반복적으로 분석하거나 대규모 앙상블 예측을 수행하는 연구에도 효과적으로 활용될 것이라는 기대다.

실제 KIST-Ocean을 통한 가상의 바람 생성 실험에서는 대기 변화에 따른 해양 파동과 용승·침강 현상이 기존 해양물리 이론과 일치하게 나타났다. 이는 AI가 단순히 과거 데이터를 학습하는 수준을 넘어 대기와 해양 사이의 복잡한 물리적 상호작용까지 효과적으로 반영할 수 있음을 보여준다. 또 대표적인 기후 현상인 2015년 슈퍼 엘니뇨 사례에서도 적도 태평양의 해수면 온도 상승과 해양 내부 열 분포 변화 등 주요 발달 과정을 성공적으로 재현해, AI 기반 해양 모델의 예측 정확성과 신뢰성을 입증했다.

연구진은 KIST-Ocean이 기존의 단기 날씨 예측을 넘어 계절 및 연 단위 기후 예측으로 AI 활용 범위를 확대하는 기반 기술이 될 것으로 기대하고 있다. 향후 대기·해양·지면 등이 결합된 AI 기반 지구시스템 모델 개발의 토대가 될 뿐 아니라, 빠르고 경제적인 특성을 바탕으로 해양·기후 연구의 진입 장벽을 낮추고 다양한 기후변화 대응 연구를 가속화할 것으로 전망된다.

KIST는 이번 기술을 고도화해 기후 위기 시대에 국민 안전 확보와 사회·경제적 피해 최소화에 기여하는 선제적 예측 기술로 발전시켜 나갈 계획이다.

이번 연구는 과학기술정보통신부의 지원을 받아 KIST 주요사업, 초고성능컴퓨팅활용고도화사업(NRF-2022M3K3A1094114) 등으로 수행됐으며, 국제 학술지 'Science Advances(IF 13.9, JCR 분야 8.2%)' 최신 호에 게재됐다.

[email protected] 연지안 기자