6시간 전에 내릴 폭우 정확히 안다… AI 기반 초단기 강수 예측 ‘현실화’

홍영준 서울대 교수팀, 초단기 강수예측 AI 모델 개발
해외 모델 대비 계산량 20배 향상, 예측 정확도 높아져
한계도전 R&D 프로젝트 지원 결과… 한국형 기상환경 최적화

초단기 강수 예측 AI 모델 개념도. 연구재단 제공.

과거 1시간의 레이더 영상으로 향후 최대 6시간 뒤의 강수 분포를 정밀 예측할 수 있는 인공지능(AI) 모델이 개발됐다.

한국연구재단은 홍영준 서울대 수리과학부 교수 연구팀이 한국 기상청의 10분 간격, 4㎞ 해상도 레이더 관측자료를 활용한 '초단기 강수 예측 AI 모델'을 개발했다고 17일 밝혔다.

기존 글로벌 강수 예측 모델은 방대한 계산량으로 인해 실시간 대응에 한계가 있고, 한국 기상환경에 특화돼 있지 않을 뿐 아니라 데이터셋이 강수와 일반 강수를 균형있게 반영하지 못해 돌발적으로 발생하는 극단적 폭우에 대한 예측 정확도가 부족하다.

연구팀은 레이더 영상에서 비가 급격히 변하는 강수 패턴에 집중적으로 계산 자원을 할당하는 '국지적 주의 메커니즘'을 도입했다.

이를 통해 초단기(1∼6시간) 집중호우를 발생시키는 미세한 강수 정보를 정확하게 복원하면서 불필요한 계산을 최소화해 효율성을 높였다.

초단기 강수 예측 AI 모델의 높은 예측 정확도. 제미나이가 그린 일러스트.

개발된 AI 모델을 미국, 프랑스, 한국 기상청의 실제 관측 자료를 활용해 성능을 검증한 결과, 기존 최신 해외 모델과 비교해 높은 정확도를 보였다.

특히 한국의 극단적인 강수 상황에서 계산량이 20배 이상 향상돼 예측 정확도도 크게 개선됐다.

실제, 2023년 7월 충북 오송 지역 폭우 사례에 적용한 결과 폭우 발생 1시간 전에 위험 상황을 포착해 조기 경보와 선제작 재난 대응에 적용할 수 있음을 입증했다고 연구팀은 설명했다.

이번 연구는 과기정통부와 한국연구재단이 추진하는 '한계도전 R&D 프로젝트'의 지원으로 이뤄졌다.

홍 교수는 "이번 연구는 극한 기상 상황에서도 안정적으로 작동하는 AI 모델을 구현한 것으로, 재난 방지 시스템에 통합돼 국민 안전을 지키는 데 기여할 것"이라고 말했다.

최원춘 한국연구재단 한계도전전략센터 책임PM은 "이번 성과는 연구자의 과감한 도전과 책임PM 중심의 유연한 운영 시스템이 함께 만들어 낸 대표적인 성공 사례로, 국가적 재난 극복에 기여할 수 있는 공익적 기술들이 지속 창출될 수 있도록 지원을 아끼지 않겠다"고 밝혔다.

연구결과는 AI 분야 국제 학회인 '국제학습표현학회(ICLR) 2026'에 채택돼 다음달 발표될 예정이다.

이준기 기자 bongchu@dt.co.kr