최첨단 기상레이더로 기상예보의 ‘품격’을 높인다
기상예측은 AI도 범접하기 어려운 분야다. 빅데이터가 갖춰져야 AI 실현이 가능한데, 예측할 수 없는 다양한 자연현상에 대한 빅데이터를 만드는 데에도 굉장한 시간과 노력, 자본이 필요하다. 이 과정을 진행하는 국내 최고 연구그룹이 있다. 불모지와 같은 기상연구 분야에서, 뉴프런티어 정신을 보여주고 있는 경북대 이규원 교수를 만나봤다.
연구에서 실증까지, 일반인에게 고품질 기상자료 제공
이규원 교수가 2020년부터 소장을 맡은 대기원격탐사연구소(2011. 07.)는 기상레이더, 기상 위성 등 첨단 기상관측 장비를 활용해 위험기상에 대한 이해 및 예측 정확도 향상에 이바지하고 있다. 2012년 4월부터 기상청 기상레이더센터 협력연구기관으로 지정됐으며, 박사급 연구 인력을 포함 총 10명의 전문 연구 인력은 기상청, 홍수통제소와 같은 방재와 연관된 국가기관에서 현업에 활용할 수 있는 기술을 개발, 이전하고 학생 연구진들과 함께 위험기상에 관한 첨단연구를 진행하고 있다. 미국 대기과학연구소(NCAR)에서 연구원 생활을 마치고, 2008년 9월 경북대에 부임한 이규원 교수는 우리나라 기상연구에서 손꼽히는 전문가다. 그는 자연 과학적 물음을 연구를 넘어 현실화하며, 우리나라 기상관측과 예측 선진화에 이바지한 인물이기도 하다. 대통령표창(2016), 묵산학술상(2019, 한국기상학회), 특허 출원 및 등록 29건, 상표권 등록 1건, 기술이전 9건 등이 그 대표적인 예이다. 실제로 우리가 매일 접하는 일기예보에 이규원 교수가 개발한 기술들이 적용돼, 우리는 더 정확한 고품질의 기상자료를 받고 있다.
강원도 강설 현상 연구 기대
연구그룹의 메인 도구는 바로 기상레이더다. 지점관측, 기상위성, 기상레이더 등의 장비가 있지만, 능동적으로 관측을 진행해서 넓은 지역의 정확한 데이터를 얻을 수 있는 장비는 레이더밖에 없다. “기상 현상 중 강수 현상의 전체 과정을 관측하고 규명하는 것이 우리 연구그룹의 주요 연구내용입니다”라며 “인간 생활에 가장 밀접하게 영향을 미치는 강수현상의 생성, 발달, 및 진화에 대한 기초적 이해 및 메커니즘 규명이 가장 중요하며, 집중호우, 폭설, 우박, 강풍, 낙뢰 등 자연재해로 분류되는 위험기상 연구도 진행합니다. 그리고 기상레이더 등에 적용될 수 있는 소프트웨어 첨단기술을 개발하고 이러한 기술이 현업에 활용되어 고품질의 기상자료가 국민에게 제공될 수 있도록 기술이전을 지속해서 진행하고 있습니다”라고 밝혔다.
최근에는 ‘겨울철 집중관측 자료를 이용한 동계특화 모델링’ 과제로 기초연구실에 선정되며 앞으로 강원도 강설 연구에 대한 기대가 높다. 관련 연구는 평창 동계올림픽 기간 중 기상청과 공동으로 수행한 국제공동 집중관측의 연장선에 있다고 이규원 교수는 설명했다. 2018년 동계올릭픽 기간 집중관측을 위하여 2015년부터 관측 계획 및 협의, 그리고 국제공동 연구팀을 모집하여 관측망을 구축하고 2017~2018년 겨울 동계올림픽 기간에 국제공동 집중관측을 수행했다. 미국 NASA 및 NOAA, 캐나다 기상청, 스위스, 스페인, 러시아 등 총 12개국 29개 기관이 참여했고 세계기상기구에서 수행하는 RDP와 FDP(Research Development Program and Forecast Demonstration Program)의 일환으로 진행되어 올림픽 지원을 위한 기상정보를 생산 제공하며 “기상올림픽”으로 불리기도 했다. 이규원 교수는 “관측장비가 27종, 80대가 참여하는 등 국제적으로 유례가 없는 다양한 양질의 자료를 획득했습니다. 이러한 양질의 자료를 기반으로 강수계의 이해, 수치모델의 개선, 자료의 수치모델 동화를 통하여 강설의 발달 메커니즘을 이해하고 예측성을 향상한다는 측면에서 국내에서는 전례가 없는 연구가 될 것입니다. 또한, 관측, 현상이해, 자료동화, 수치모델 개발의 각 분야 국내 최고 전문가들의 공동연구라는 측면도 본 과제가 선정될 수 있었던 중요한 이유라고 생각합니다”라고 말했다.
첨단 기상장비 국산화에 기여
기상관측과 예측은 장비 기술력에 따라 달라진다. 그만큼 최첨단 장비와 기술을 선점하려는 세계 각국의 보이지 않는 경쟁이 치열하다. 외국 기술 의존도가 커진다면 우리나라 기상연구의 자립도가 떨어져, 국민에게 좋은 자료를 제공할 수 없게 된다. “최근 장비의 유지보수, 정보의 정확도 및 보안, 기술자립 측면에서 첨단 기상장비의 국산화가 중요하게 부각되고 있습니다. 본 연구팀은 하드웨어 업체와 공동으로 수직측풍기(Radar wind profiler)라는 청천 및 강수 시 바람을 관측할 수 있는 장비를 개발했고 현재 제주도에 설치돼 있습니다. 이 레이더의 특징은 움직이는 안테나 파트 없이 전자조향이 가능한 256개의 안테나로 위상배열레이더(Phased Arrary Radar:PAR)가 제작되었고 개별 안테나마다 송수신기가 부착되어 모든 안테나에 대한 제어가 가능한 첨단기술입니다. 현재 해외에서 도입된 장비 대비 뛰어난 성능을 보이며 추후 기상레이더 국산화를 위한 기초 기술로 활용될 계획입니다”
국내 기상연구 풀은 아직 좁은 편이다. 기상레이더 1세대 연구자를 지나 현재 2세대 연구자의 대표 격인 이규원 교수가 관련 분야를 이끈 지 오래됐다. 후세대 연구자에 대한 고민이 커지면서 이규원 교수는 더 많은 학생의 관심과 참여를 기다리고 있다. “자연현상에 관해 연구하니 학생들이 두려움이 많습니다. 잘 알지 못하는 세계에 두려움이 앞서듯이 말이죠. 저 역시도 길고 어려운 연구를 해오고 있습니다. 저는 학생들에게 ”꿈을 가지라“고 가장 강조합니다. 한계를 결정짓는 것은 본인의 꿈입니다. 큰 꿈을 바탕으로 인생을 크게 그릴 수 있었으면 합니다”라며 “현재 정부 3개 부처(기상청, 환경부 홍수통제소, 국방부 공군기상단)에서 약 27기의 기상레이더를 현업으로 운영하고 있어 인력에 대한 수요가 매우 많습니다. 대부분 졸업생은 기상레이더를 이용한 연구개발 및 국가의 기상레이더 현업 활용에 이바지하고 있으며 앞으로의 진로도 매우 밝습니다”라고 밝혔다.
“기상 현상은 자연현상으로서 나타나고 사라짐을 반복합니다. 단지 현실에서 우리가 가지는 이론의 한계, 관측의 한계로 인하여 그 진실을 못 들여다볼 뿐, 기상 현상은 진실을 간직하고 있습니다. 이러한 진실은 우리가 도전하고 실패하고 다시 도전하는 만큼 그 진가를 우리에게 선사합니다”
“도전하고 실패하는 자만이 진실을 본다”
“기상 현상은 자연현상으로서 나타나고 사라짐을 반복합니다. 단지 현실에서 우리가 가지는 이론의 한계, 관측의 한계로 인하여 그 진실을 못 들여다볼 뿐, 기상 현상은 진실을 간직하고 있습니다. 이러한 진실은 우리가 도전하고 실패하고 다시 도전하는 만큼 그 진가를 우리에게 선사합니다”라며 수십만 번의 반복으로 정확한 자료를 찾아 자연의 진실을 밝혔을 때 큰 성취감과 희열을 얻는다고 그는 설명했다. “기상레이더 불모지였던 한국에서 저의 석사과정 스승이신 한국 기상레이더 1세대 김경익 교수님을 비롯한 많은 분이 지난 30년간 꾸준히 기상레이더 후학을 양성하셨고, 특히 “기상비전 2020”의 기상레이더 현대화 사업을 주도한, 외국인으로서 처음으로 기상청 차장을 지내신 (故) 켄 크로포드 기상선진화추진단장님의 노력도 기억해야 할 것입니다. 또한, 학문에 대한 자세와 열정을 보여주시고 오늘날 제가 있게 해주신, 캐나다 맥길대학의 이스타 자와스키(Istar Zawadzki) 박사과정 지도 교수님께 감사의 마음을 전하고 싶습니다. 특히, 지난해 있었던 뇌졸중의 후유증으로 힘드신데, 저의 힘을 보태어 속히 쾌차하시기를 바랍니다“ 이규원 교수는 후학양성에의 의지를 많이 보였다. 매일같이 반복되는 관측과 분석 속에서도 희망의 무지개는 반드시 있다. 잡힐 듯 잡히지 않는 무지개, 하지만 무지개가 반드시 있는 것처럼, 이규원 교수 연구그룹도 그 무지개를 찾아 오늘도 연구에 매진하고 있다.
[이슈메이커=임성희 기자]
