세계적 수준의 수치모델링 연구로 국가 위상 제고
일기예보 및 기후 예측 정확도 높여 삶의 질 높인다
2010-08-12 공동취재단
독자적인 수치예보모델 개발에 매진
홍성유 교수는 “수치모델링은 대기의 운동을 지배하는 역학과정과 물리 법칙들을 표현하는 수학적인 식으로 구성된 수치모델을 개발하는 것입니다. 최근 세계 도처에서 발생하는 지구 온난화로 인한 기상 이변으로 인해, 일기 예보에 대한 사람들의 관심이 높아지면서 좀 더 정확한 수치모형 개발 의존도 또한 증대되고 있습니다”라고 말했다.
모델 성능의 우수성은 대기를 얼마만큼 현실적으로 표현할 수 있느냐에 따라 결정된다. 이에 관측과 이론을 바탕으로 현실에 가까운 수식을 개발하고 보완하는 과정의 반복이 요구된다. 이 때 그 모델과 모델에 장착된 알고리즘의 개발자가 직접 관여하게 된다면 모델 개별 요소 자체 에러의 규명과 수정이 훨씬 수월하게 된다. 금세기의 이상기후와 더불어 매일 매일의 일기현상은 점점 더 복잡해졌다. 그러므로 이를 시시각각으로 반영할 수 있는 효율적인 독자 모델의 확보야말로 기상 예측의 불확실성을 극복할 수 있는 시발점이라고 할 수 있다.
이에 연세대학교 수치모델링연구실은 원천기술을 반영한 수치예보모델을 개발하고 중장기 예보를 비롯해 지역기후 및 계절예보의 정확도를 향상시킬 수 있는 모델개발에 주력해왔으며 이를 활용한 한반도 및 동아시아 가뭄과 이상다우(多雨) 등 이상기후 메커니즘 연구도 함께 수행하고 있다.
세계 최고의 기술을 가진 연구실로 성장
변화무쌍한 대기의 흐름을 극히 제한된 물리 방정식으로 풀어낸다는 자체가 이미 한계를 안고 있다. 하지만 미래의 날씨를 정확히 알고 싶은 인간의 욕망은 끝이 없기 때문에 수없이 그 한계를 뛰어 넘기 위해 도전해 왔고, 숱한 시행착오를 거쳐 나름대로 과학적인 해결 방법을 모색한 것이 수치모델링이다.
대기 수치모델은 모델의 역학과정과 물리과정으로 구분되는데 과정별로 적용되는 수치 알고리즘의 정확도가 강수 및 일기현상 예측의 정확도로 이어지는 것이 일반적이기 때문에 현업 및 연구기관에서는 수치 알고리즘의 성능이 검증된 모델만이 국제적으로 쓰일 수 있다.
연구실에서 개발한 수치 알고리즘 및 원천기술은 현재 전 세계 기상 관련 기관에서 널리 사용되고 있다는 것 하나만 보더라도 연구실의 기술력이 전 세계적으로 인정받을 만큼 우수한 기술력이라는 사실을 보여주고 있다.
그 예로, 2000년대 들어 전 세계 과학자들의 협력 연구로 신규 개발된 WRF 모형에는 전 세계 연구 그룹 중 가장 많은 10여 개의 강수 물리 알고리즘이 장착됨에 따라 모형 개발에 큰 공헌을 한 바 있다. 현재 이 기술들은 120여 개국의 현업기관과 연구소 및 대학에서 사용되고 있다. 특히 전 세계 30여 개 기관에서는 실시간 예보에도 활용하고 있고, 일본 프로티어 리서치센터에서는 3.5㎞ 전구모형에 탑재하여 일기예보, 기후 예측, 환경 예측의 현업 및 연구에 사용 중이다.
또한 연구실의 활동은 수치 알고리즘 개발에만 그치지 않고, 학술연구 활동에도 탁월한 업적을 내어 세계적인 학술지 ‘nature’에 실린 논문 외에 SCI급 논문을 70여 편 발표했고 이중 피인용 횟수는 1,000여 회(주저자 논문, 본인인용제외)에 이른다.
연구실의 이 같이 눈부신 연구성과는 관련 교수와 연구원들이 밤낮으로 노력하고 피땀 흘린 결과물이다. 홍성유 교수는 “지난 20여 년간 현장에서 쌓은 경험과 지식, 특히 미국 기상청에서 7년 동안 일하며 터득한 노하우를 학생들에게 전수해주기 위해 노력했습니다. 저의 이러한 마음을 아는지 우수한 연구성과를 위해 불철주야 노력해준 연구실 팀원들에게 대해 항상 고맙게 생각합니다. 학생과 교수라기 보단 하나의 목표를 향해서 매진하는 인생의 동반자라는 믿음이 꿈이 실현될 수 있는 모태입니다”라고 전한다.
현재 연구실은 석·박사 과정 학생을 포함해 10여 명이 함께 연구하고 있다. 홍 교수는 학생들이 연구에 전념할 수 있는 환경을 만들어 주고 있었고 논의방식에 있어서도 상당히 합리적이며 권위를 내세우기보다는 귀 기울여 듣고 조언해 주고 있어 자유로운 연구실 분위기가 느껴졌다.
홍성유 교수는 “현재 전 세계적으로 수치모델링에 대한 연구가 경쟁적으로 이뤄지고 있는데 이러한 세계적인 연구개발 추세, 정부의 육성 의지, 연구의 중요성을 고려하여 수치모델링 연구의 국제적 메카화, 전문 연구인력 양성 등을 통해 국가 경쟁력 제고에 이바지하기 위해 노력할 것입니다”라며 강한 의지를 보였다.
연구실에서 수행하고 있는 새로운 수치예보모델의 구축 사업의 성공적인 연구는 선진기상국 진입은 물론, 정확도 높은 일기예보로 국민의 재산과 생명을 보호하고 삶의 질을 높이는데 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 보이지도 않고 손에 잡히지도 않는 상대를 향해 승부를 거는 외로운 작업을 천직으로 알고 항상 더 나은 내일을 향해 연구에 몰두하고 있는 그들에게 박수를 보낸다.