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[현장탐방] 오창 국가기상슈퍼컴퓨터센터, 100년후 날씨를 예측한다!

100년후 날씨, 슈퍼컴퓨터를 통해 예측한다. 지난 30일 수치화된 정보를 모아 날씨 정보를 예측하는 슈퍼컴퓨터를 만나기 위해 오창 국가기상슈퍼컴퓨터센터를 찾았다.


충북 청원군 오창읍 양청리에 소재한 국가기상슈퍼컴퓨터센터는 2008년 6월부터 공사를 착공해서 2010년 1월에 완공됐다. 최점단 시설을 갖춘 이 센터는 6985평 부지에 건축 연면적 2133평(전산-627평, 기반-758평, 업무 236평, 공용 512평)에 달한다. 만일의 사태에 대비해 대규모 정전사태인 이른바 블랫아웃(Black Out)에 대비해 수배전반, UPS, UPS 밧데리, 냉동기, 냉각탑, 48시간 가동할 수 있는 비상용 발전기 등 슈퍼컴퓨터 기반시설을 갖추고 있다.

국내에서 보유한 슈퍼컴퓨터는 총 4대이며, 실제 가동중인 슈퍼컴퓨터는 3대이다. 이 중 3대가 오창 국가기상슈퍼컴퓨터센터에 있지만 이전까지 활동했던 슈퍼컴퓨터(NEX SX-5) 1호기는 주요 부품들이 제외된 채 3층에 전시돼 있다. 즉, 국내에서 작동중인 슈퍼컴퓨터는 총 3대가 있고, 이 중 2대는 국가기상슈퍼컴퓨터 센터에서 가동하고 있다.


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약 9만여개의 프로세서가 적용된 슈퍼컴퓨터
슈퍼컴퓨터는 2층에 설치되어 있으며, 이는 3층에서 볼 수 있다. 특이한 점은 양쪽으로 분리된 슈퍼컴퓨터의 배치이다. 2010년 12월, 미국 크레이(CRAY) XE6 기종을 도입한 슈퍼컴퓨터 3호기는 해온과 해담으로 각각 나뉘어 설치돼 있다.


이는 유사시 재난에 즉시 대응 할 수 있도록 하드웨어 공간을 분리해 놓은 것이다. 가동중인 해온에 이상이 생겼거나 블랙아웃 상황이 발생했을 때에는 즉각 해담이 가동되고 업무를 수행한다. 중요한 것은 데이터에 대한 실시간 백업은 별도의 데이터공간에 저장되기 때문에 업무의 연속성을 유지할 수 있다는 것.


해온과 해담은 각각 45120개의 프로세서가 장착돼 90240개의 프로세서로 이뤄져 있다. 슈퍼컴퓨터의 도입으로 다양한 기상 관측자료를 분석할 수 있으며, 하루 약 8만여장의 정보 데이터를 처리할 수 있다. 최근 슈퍼컴퓨터 성능 순위사이트인 탑500(Top500)에서 발표한 슈퍼컴퓨터 성능 순위에 따르면 해온과 해담의 성능은 31위와 32위에 각각 랭크됐다.

국가기상슈퍼컴퓨터센터 이경헌 센터장

국가기상슈퍼컴퓨터센터 이경헌 센터장


국가기상슈퍼컴퓨터센터 이경헌 센터장은 "다양하게 수집된 정보를 슈퍼컴퓨터 3호기를 통해 분석하면 예측된 자료가 실제 위성영상과 매우 유사했다"고 설명했다. 이어 이 센터장은 "특히 해수면온도(SST)를 비롯해 수증기, 구름, 기온 등 다양한 수치모델 예측자료를 분석하고 예측할 수 있게 됐다"고 덧붙였다.


슈퍼컴퓨터의 도입 효과
국가기상슈퍼컴퓨터센터 이경헌 센터장은 1호기부터 2호기, 3호기까지 도입하는데 관여했다. 이경헌 센터장은 "국내 최초 슈퍼컴퓨터가 도입된 것은 1988년 9월 Cray-2S"라고 설명하며, "국가기상슈퍼컴퓨터센터에는 1999년 4월 슈퍼컴퓨터 1호기인 NEC SX-5 224GF(0.2TF)가 도입됐다"고 덧붙였다.


이어 이 센터장은 "그 후 5년 주기로 슈퍼컴퓨터가 도입되고 있는데, 슈퍼컴퓨터 2호기인 CRAY 1E(18.5TF)가 도입되며, 약 90배의 성능향상이 이뤄졌고, 3호기인 CRAY XE6(758TF)에서는 2호기 대비 약 41배의 성능향상이 이뤄졌다"고 밝혔다. 단순하게 1999년 도입됐던 1호기와 2010년 도입된 3호기의 성능 차이를 수치로 환산하면, 무려 약 3600배에 달한다는 것.


국가기상슈퍼컴퓨터센터에 3호기가 도입되면서 2호기 대비 수치정확도가 10~20% 향상됐다고 한다. 특히 이 센터장은 "상세지형효과를 반영할 수 있게 됐고, 수치예보자료의 해상도를 기존 100km에서 25km대로 끌어올릴 수 있게 됐다"며 "국지기상 예측 모델을 시험운영하고 있는데 2012년에는 본격적인 운영이 가능할 것"이라고 강조했다.


이 뿐만 아니다. 전지구예보모델의 북반구 대기층층고도 예측오차수준도 세계적 수준을 갖춘 유럽, 영국, 일본과 비교해도 큰 오차가 나지 않을 정도로 향상됐다. 이 센터장은 “이전까지만 하더라도 9위정도에 머물렀으나 현재 우리나라의 기상관측수준은 6~7위에 해당하고 상위국과의 차이는 크지 않다"고 밝혔다.


이처럼 국가기상슈퍼컴퓨터센터에서 제공하는 정보가 정확해 짐에 따라 사회경제적 파급효과도 커졌다. 한국수자원공사 수력발전의 수익 추세를 예로 들면, 2001년부터 2009년여까지는 평균 1760억원 선에 그쳤지만 2010년에는 2632억원에 달하고, 현재는 3750억원을 바라보고 있다. 정확한 강우량을 예보하게 되면서 적절한 방류시기를 결정한 것이 발전수익의 극대화로 이어졌다는 사실은 시사하는 바가 크다.


한편, 슈퍼컴퓨터를 통해 분석된 정보는 가자흐스탄, 파키스탄, 네팔, 홍콩, 태국, 베트남, 방글라데시 등 총 18개국 220여개 도시에 일 2회 수치자료를 제공하고 있다.

슈퍼컴퓨터에 맞는 한국형수치예보모델 개발
슈퍼컴퓨터의 하드웨어도 뛰어나면 좋지만 그에 맞는 소프트웨어가 뒷받침되어야만 빛나는 법이다. 국가기상슈퍼컴퓨터센터도 좀 더 정확한 정보제공을 하기 위해 1000억여원을 투입해 한국형수치예보모델을 개발한다고 한다.

이를 위해 한국형수치예보모델개발사업단이라는 별도의 법인을 설립했다. 이 사업단은 독자기술로 한반도 기상특성에 적합한 전지구 수치예보모델을 개발하는데 목적을 두고 있으며, 한반도 기상특성에 적합한 모델을 개발/운영해 자연재해 피해를 최소화할 계획이다.

기상예측기술의 핵심 결정체인 수치예보모델을 우리 실정에 맞게 독자 개발하기 위해 2019년까지 단계적으로 한국형 수치예보모델 개발을 추진하고, 천리안 위성의 안정적 운영과 산업재해 경감을 위해 우주기상 관측과 예보기술을 개발함과 동시에 천리안 위성의 후속 위성 개발도 추진된다.


기상청 국가기상슈퍼컴퓨터센터 보안등급 상향조정…

공공기관에 대한 사이버공격이 날로 증가한 것을 의식한 듯 이경헌 센터장은 정보를 제공받는 연계 기관/기업이 고부가가치를 이끌어 낼 수 있다는 점을 강조하면서 정보의 중요성을 강조했다.

이미 기상청은 지난 10월 19일 국가기상정보 보호를 위해 사이버 안전센터 운영이라는 제목의 보도자료를 배포하고 지난 8월부터 정보보호 관리체계 강화사업을 착수하여 운영하고 있다. 이 센터장은 "기상청 핵심시설인 슈퍼컴퓨터센터가 기존 국가보안등급 다에서 나로 격상될 것"이라고 전했다.


슈퍼컴퓨터에 대한 특별한 애정을 보여줬던 이 센터장은 "현재 슈퍼컴퓨터 2호기를 통해 100년 후의 기상상태를 예측해볼 수 있는 데이터를 산출하고 있다"며, "내년에 결과가 나오면 예측모델을 발표할 수 있을 것"이라고 전했다.


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