구글 딥마인드, 인공지능으로 열대 저기압 예측 혁신

Google DeepMind과 Google Research는 오늘 기상 예보용 인공지능(AI) 모델을 공개하며, 열대 저기압(일명 태풍, 회오리, 허리케인)의 경로, 크기, 강도를 최대 15일까지 예측할 수 있는 실험적인 AI 기반 모델을 선보였습니다. 이 모델은 기존 물리학 기반 모델들이 직면해 온 한계를 극복하여, 열대 저기압의 진행 경로와 강도를 동시에 정확하게 예측할 수 있다는 점에서 주목받고 있습니다. 열대 저기압은 지난 50년 동안 1.4조 달러의 경제적 피해를 입힌 위험한 자연 재해로, 정확한 예측은 수많은 생명을 구하고 피해를 최소화하는 데 결정적입니다. 그러나 기존의 물리학 기반 모델들은 전반적인 대기 조건을 근사화해야 하기 때문에, 열대 저기압의 진행 경로와 강도 모두를 정확히 예측하는 것이 어려웠습니다. 전역적이고 저해상도 모델들은 대규모 대기 유동 패턴을 포착하여 진행 경로를 잘 예측하지만, 지역적이고 고해상도 모델들은 소용돌이 중심부의 복잡한 난류 과정에 초점을 맞추어 강도를 더 잘 예측합니다. Google의 새 AI 모델은 이러한 한계를 해결하기 위해 두 가지 유형의 데이터를 학습합니다. 첫 번째는 지구 전체의 과거 날씨를 수백만 개의 관측 데이터로 재구성한 재분석 데이터이며, 두 번째는 지난 45년 동안 약 5,000개의 관측된 열대 저기압에 관한 상세 정보를 포함한 특화된 데이터베이스입니다. 이 두 데이터셋을 함께 학습함으로써, 모델은 열대 저기압의 진행 경로와 강도를 동시에 예측하는 능력을 대폭 향상시켰습니다. 내부 평가에서는 이 AI 모델의 5일 예측이 유럽 중기날씨예보센터(ECMWF)의 선두 글로벌 물리학 기반 앙상블 모델인 ENS보다 평균 140km 더 실제 열대 저기압 위치에 가까웠습니다. 더욱 놀랍게도, NOAA의 선두 지역적 고해상도 물리학 기반 모델인 HAFS(Hurricane Analysis and Forecast System)보다 강도 예측에서 우수한 성능을 보였습니다. 또한, 크기와 바람 반경 예측에서도 기존 물리학 기반 모델들과 비슷한 수준의 정확성을 보였습니다. 이 실험적인 AI 모델은 기존 물리학 기반 모델들에 비해 속도에서도 엄청난 효율성을 제공합니다. 전통적인 물리학 기반 모델들이 예측을 생성하는 데 몇 시간이 걸리는 반면, DeepMind의 모델은 단 한 개의 전문 컴퓨터 칩에서 약 1분 만에 15일 예측을 생성합니다. 이는 긴밀한 운영 기한을 충족시키는 데 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, National Hurricane Center(NHC)는 데이터 수집 후 6.5시간 내로 예측을 제공하도록 요청하였고, 이 AI 시스템은 이를 시간 내로 완료하였습니다. Google은 Weather Lab이라는 인터랙티브 웹사이트를 출시하여 이 실험적인 AI 기상 모델의 예측을 공개했습니다. Weather Lab에서는 사용자들이 다양한 AI와 물리학 기반 모델들의 예측을 비교할 수 있으며, 이는 기상청과 재난 대응 전문가들이 다양한 시나리오를 고려하여 더 효과적으로 대비할 수 있도록 돕습니다. 그러나 Google은 Weather Lab이 아직 연구 도구일 뿐, 공식적인 기상 예보나 경보에 사용되어서는 안 된다고 강조합니다. 공식적인 기상 정보는 여전히 현지 기상청이나 국가 기상 서비스에 의존해야 합니다. NHC와의 파트너십은 이 AI 기상 예보 모델의 실제 세계 적용을 검증하는 중요한 단계입니다. NHC의 예보 전문가들은 AI 예측 결과를 실시간으로 확인하여, 전통적인 방법들과 결합하여 활용할 계획입니다. 2025년 대서양 허리케인 시즌이 이미 시작되었기 때문에, 이 AI 모델의 실제 성능이 곧 시험대에 오를 것입니다. 예를 들어, 2023년 멕시코를 강타한 Hurricane Otis는 급격한 강도 증가를 보여 많은 전통적인 모델들이 그 위험성을 제대로 예측하지 못했지만, Google의 AI 모델은 이런 변화를 더 빨리 감지할 수 있었던 것으로 알려졌습니다. 이는 AI 모델이 실시간 예보에서 중요한 역할을 할 수 있음을 시사합니다. Google은 Colorado State University의 Cooperative Institute for Research in the Atmosphere(CIRA) 및 영국과 일본의 다른 연구자들과 협력하여 AI 기상 모델을 개선하고 있습니다. AI가 기존 물리학 기반 모델들을 보완하는 역할을 하는 것이 핵심이며, 점점 더 극단적이고 예측 불가능한 날씨 패턴이 나타나는 기후 변화에 대응하기 위해서는 새로운 데이터의 수집과 분석이 필수적임을 강조합니다. Google의 Peter Battaglia는 기상 서비스가 공공의 이익을 위한 것임을 인정하며, “우리는 공공 부문과 협력하여 이에 기여하려고 노력하고 있다”고 말했습니다. 이는 AI 기술이 기존의 기상 예보 시스템을 보완하여, 더 나은 재난 대비를 가능하게 할 수 있음을 시사합니다. 기후 변화로 인해 날씨 패턴이 더욱 극단적이고 예측 불가능해지는 상황에서, AI 기반 예측의 정확성이 향상되면 열대 저기압인 지역 사회를 보호하는 데 큰 도움이 될 것입니다. Weather Lab의 출시를 통해, Google은 AI가 기상 예보에서 실제로 어떤 역할을 할 수 있는지를 시연하며, 앞으로도 계속해서 기상 전문가들과 긴밀히 협력하여 이 기술의 실용성을 개선해 나갈 계획입니다. 2025년 허리케인 시즌 동안 이 AI 모델의 실제 성능이 어떻게 발휘될지 주목됩니다.