기상과 AI

날씨와 인공지능의 만남
왜 날씨인가?

2023년 네이버 검색어 1위는 ‘날씨’
기후 변화, 일상 계획, 재해 대응까지—날씨는 단순한 정보가 아닌 생존과 밀접한 변수다. 하지만 여전히 많은 사람들이 예보 정확도에 아쉬움을 느낀다. 과연 날씨 예측은 얼마나 더 정확해질 수 있을까?

AI, 기상과 만나다
AI는 1956년 다트머스 회의에서 태동했고, 날씨 예보는 1950년대 컴퓨터 시대와 함께 수치 모델로 도약했다. 그리고 오늘날, AI는 날씨 예보의 한계를 넘어서기 위한 새로운 도구로 자리 잡고 있다. 이 책은 AI가 날씨를 ‘학습’하고 ‘예측’하는 방식과 그 역사적 발전을 흥미롭게 따라간다.

날씨 예보의 과거와 현재
아리스토텔레스의 《기상론》에서 세종의 측우기, 프린스턴의 수치 모델까지—날씨를 예측하려는 인간의 노력은 철학에서 과학으로, 수학에서 데이터로 진화해 왔다. 각 시대의 기술은 날씨 예보를 한층 더 정교하게 만들었다.

미래를 향한 도전
오늘날, AI는 딥러닝 기반의 고도화된 예측 시스템으로 발전하고 있다. 미국기상학회 AI4ES 컨퍼런스의 변화, 기상청의 ‘알파웨더’ 개발, 생성형 AI의 가능성까지—이 책은 날씨 예측의 기술적 전환점과 미래를 전망한다.

이 책은 과학, 기술, 역사, 인간의 상상력이 교차하는 지점에서, 우리가 매일 마주하는 ‘날씨’의 과거와 미래를 새롭게 조망한다.

인공지능은 인간의 복잡한 문제를 해결하기 위한 도구로 발전해 왔다. 그리고 2024년 현재 이 단어가 언급되지 않은 연구 주제를 찾아보기 어려운 상황이 되었다. 날씨도 그렇다. 한국 기상청에서도 2019년부터 기상 빅데이터와 인공지능 기술을 융합한 알파웨더를 개발해 2025년부터는 인공지능을 이용한 초단기 강수 예측에 활용할 계획을 발표했다. 최근 획기적인 기술적 발전을 이끌고 있는 인공지능이 과연 초단기 강수 예측에서도 기존의 한계를 극복하고 우리가 만족할 만한 예보 정확도를 보일 수 있을지 기대가 된다.

최예지
디아이랩(주) 연구소장이다. 연세대학교에서 대기과학을 전공하고 동 대학원에서 박사 학위를 받았다. 학위 논문으로 마이크로파 기상 위성을 활용한 강우 강도 산출 알고리즘 개발을 연구했다. 박사후연구원으로 한국과학기술정보연구원에서 인공지능 연구를 시작했으며, 이후 (주)에스아이에이에서 기상기후팀 팀장으로 인공지능 기반 기상서비스의 연구 개발을 총괄했다. 에이아이프렌즈 이사로 활동하고 있으며, NVIDIA의 Deep Learning Institute Ambassador와 UN의 Shespace 멘토로 기후 변화, 인공지능, 위성 영상 분석 관련 강의를 진행했다. 저서로 『인류와 공존하는 미래, 인공지능』이 있으며, 인공지능 기법을 기반으로 위성과 기상 관측 데이터를 활용한 대기 상태 분석 및 예측 연구에 관심이 많다. 관련 연구를 SCI급 국제 학술지와 인공지능 분야 최상위 학술대회에 발표했다.

날씨와 인공지능의 만남

01 컴퓨터와 기상
02 내일의 날씨를 설명하는 방정식
03 디지털 데이터와 기상
04 기상 패턴을 배우는 인공지능
05 나비 효과와 인공지능
06 빅테크 기업의 기상 예측 경쟁
07 기후 변화와 인공지능
08 가상 데이터와 기상
09 미래의 스마트 기상 서비스
10 기상학자와 인공지능의 협력

1980년대 기상학 분야에서는 인공 신경망을 이용한 기상 예측 연구가 시작되었고, 최근 딥러닝 기반 모델들을 활용한 기상 예측, 분석 연구가 활발하다. 전통적인 규칙 기반의 초창기 인공지능이 아닌, 오늘날 주로 사용되는 데이터 기반의 학습 방법을 사용하는 인공지능 연구의 실제 사례와 관측 데이터를 통해 기상 현상을 예측하려는 시도를 소개한다.
－04_“기상 패턴을 배우는 인공지능” 중에서

구글, IBM, 마이크로소프트, 화웨이, NVIDIA와 같은 많은 빅테크 기업들이 기상 예측 기술 개발에 열을 올리고 있다. NVIDIA는 디지털 어스를 개발하고자 하고, 화웨이는 세계에서 가장 정확한 예측 모델을 보유한 유럽중기예보센터(ECMWF) 웹 플랫폼에 자사의 인공지능 모델을 탑재했다.
－06_“빅테크 기업의 기상 예측 경쟁” 중에서

기상학 분야에서는 오랜 시간 기상학자들이 컴퓨터를 활용해 계산, 분석, 예측을 진행해 혁신적인 발전을 이루어 왔다. 인공지능이 기상 현상을 분석하고 이해하는 새로운 도구로 자리 잡아 가고 있는 시점에 인공지능이 기상 예측 및 의사 결정에 기상학자들과 어떻게 협력해 기여할 수 있을지 살펴본다.
－10_“기상학자와 인공지능의 협력” 중에서