기후변화로 태풍 예측이 어려워지는 가운데, 실시간 위성 자료와 딥러닝 기술을 합쳐 더욱 정밀하게 태풍을 예측할 수 있는 기술이 개발됐다.
지구환경도시건설공학과 임정호 연구팀은 태풍 정보를 정확하게 분석하는 딥러닝 기반 예측 모델을 개발했다. 정지궤도 기상위성 자료와 수치모델 자료를 결합해 태풍 강도를 실시간으로 예측하는 방식이다.
연구팀이 개발한 Hybrid-Convolutional Neural Networks(Hybrid-CNN) 모델은 24시간, 48시간, 72시간 동안 태풍 강도를 객관적이고 정확하게 예측한다. 특히 24시간, 48시간 후 발달한 태풍에 대해 기존 예측보다 약 20% 향상된 성과를 보였다. 급격한 태풍 강화 상황에서도 우수한 예측 성능을 입증했다.
기존 태풍 관측 방식은 주로 정지궤도 위성 자료를 사용해 예보관이 이를 분석했다. 분석에 시간이 오래 걸린다는 한계가 있었다. 태풍 예측에 있어 수치 모델의 불확실성에 의존하는 문제점도 있었다. 그러나 Hybrid-CNN 모델은 태풍의 위성 관측 자료와 수치 모델의 예보장에서 태풍의 강도 변화와 관련된 정보를 객관적으로 추출해 모델링한다. 분석 속도를 높여 정확한 태풍 예보가 가능하다.
연구그림1. 천리안 1호와 천리안 2A호를 활용한 전이학습 기반 태풍 강도 추정 프레임워크
연구팀은 천리안 1호와 천리안 2A호 위성자료를 이용해 전이학습 기반의 태풍 강도를 추정했다. AI를 통해 태풍 강도 자동 추정 과정을 시각화하고 정량적으로 분석해 태풍 예보의 정확성을 높였다. 기존의 기상 데이터를 학습한 AI가 새로운 태풍 데이터를 신속하고 정확하게 분석한 것이다.
연구그림2. 위성 관측과 수치예보모델의 상호보완적 융합을 통한 태풍 강도 예측 프레임워크
태풍 강도 변화에 영향을 미치는 환경 요인을 객관적으로 추출하여 현업 예보 시스템에도 적용할 수 있다. 예보관들에게 신속하고 정확한 태풍 정보를 제공해 재난 대비와 피해 예방에 큰 도움이 될 것으로 기대된다.
임정호 교수는 “딥러닝 기반 태풍 예측 프레임워크는 예보관들에게 더욱 정확한 예측 정보를 제공함으로써 신속하고 효과적인 대책을 마련할 수 있게 해줄 것”이라고 설명했다.
이번 연구는 해양수산부, 과학기술정보통신부, 정보통신기획평가원 등의 지원을 받아 진행됐으며, 결과는 2024년 3월 GIscience & Remote Sensing과 5월 CellPress의 아이사이언스 (iScience) 저널에 게재됐다.
