이제 과학자, 스타트업, 개발자, 기업, 그리고 전 세계의 정부 기관에 이르기까지 누구나 AI를 활용한 기상 및 기후 예측 기술을 그 어느 때보다 쉽게 이용할 수 있게 되었습니다.
한편, NVIDIA는 미국기상학회(AMS) 연례 회의에서 세계 최초의 완전 개방형 가속 AI 기상 소프트웨어 스택을 제공하는 NVIDIA Earth-2 오픈 모델, 라이브러리, 그리고 프레임워크 제품군을 새롭게 공개했습니다.
사전 학습된 모델, 프레임워크, 맞춤화 레시피, 그리고 추론 라이브러리를 포함한 이러한 오픈 기술들은 초기 관측 데이터 처리부터 15일간의 전 지구적 예보 생성, 그리고 지역 폭풍 예보에 이르는 모든 예측 단계를 가속화합니다.
기존에는 기상 예보가 주로 물리 기반 모델을 실행하는 강력한 슈퍼컴퓨터에 의존해왔습니다. 그러나 AI 기반의 기상 예측은 연산 시간과 비용을 크게 절감하여, 더 많은 국가와 기상 기관, 그리고 기업들이 자체적인 맞춤형 예보 시스템을 운영할 수 있도록 돕습니다.
이처럼 NVIDIA Earth-2는 조직이 자체 인프라에서 AI 기반 기상 시스템을 직접 실행하고, 파인튜닝하며, 배포할 수 있도록 완벽히 개방된 실용적인 솔루션을 제공합니다. 이에 따라 Earth-2는 다양한 기상 및 기후 AI 기능을 하나로 통합할 수 있는 세계 최초의 개방형 가속 모델 및 도구 세트로 자리매김하고 있습니다.
이는 기상 예측의 속도를 높이고 예보 정확도를 향상시키며, 협업을 촉진하고 지구 대기 상태 전반에 대한 과학자들의 이해를 발전시키는 선구적인 연구입니다. 현재 다양한 산업 분야의 개발자들이 Earth-2를 활용하여 날씨를 예측하고, 이를 바탕으로 실질적인 인사이트를 도출하고 있습니다.
그 예로는 AI 기상 도구 제공업체 Brightband, 이스라엘 기상청, 대만 중앙기상청, The Weather Company, 미국 국립기상청(NWS) 등이 있으며, 에너지 예측 및 전력망 운영 분야에서는 TotalEnergies, Eni, GCL, Hitachi와 협력 중인 Southwest Powerpool이 있습니다. 또한 에너지 트레이딩 솔루션 기업 Jua, Metdesk, 그리고 금융 리스크 및 인텔리전스 기업인 AXA, JBA Risk Management(The Flood People), S&P Global Energy도 Earth-2를 적극적으로 활용하고 있습니다.
Earth-2 패밀리에 새롭게 합류한 오픈 모델
이번에 새롭게 발표된 Earth-2 오픈 기상 모델은 다음과 같습니다.
- Earth-2 Medium Range: 새로운 모델 아키텍처인 Atlas를 기반으로 한 이 모델은 온도, 기압, 풍속, 습도 등 70개 이상의 기상 변수를 대상으로 최대 15일 앞의 중기 예보를 높은 정확도로 제공합니다. 표준 벤치마크에서 업계가 측정하는 주요 예측 변수 전반에 걸쳐 기존의 선도적인 오픈 모델들을 능가하는 성능을 보여줍니다. 연구 논문은 여기에서 확인하세요.
- Earth-2 Nowcasting: StormScope라는 새로운 모델 아키텍처로 구동되는 이 모델은 생성형 AI를 활용하여 국가 규모의 예보를 몇 분 만에 킬로미터 단위 해상도의 0~6시간 단기 지역 폭풍 및 위험 기상 예보로 전환합니다. 특히, 폭풍의 역학을 직접 시뮬레이션함으로써 기존의 물리 기반 단기 강수 예측 모델을 능가한 최초의 사례로 평가받고 있습니다. 또한 AI를 활용해 위성 및 레이더 영상을 직접 예측하는 기능을 갖추고 있습니다. 연구 논문은 여기에서 확인하세요.
- Earth-2 Global Data Assimilation: 이 모델은 HealDA라는 새로운 아키텍처를 기반으로, 전 세계 수천 개 지점의 온도, 풍속, 습도, 기압 등 대기의 현재 상태를 포착한 ‘초기 조건’을 생성합니다.
- Earth-2 Global Data Assimilation: GPU 상에서 단 몇 초 만에 초기 조건을 생성할 수 있어, 슈퍼컴퓨터에서 수 시간 소요되던 과정을 혁신적으로 단축합니다. 이를 Earth-2 Medium Range 모델과 결합할 경우, 완전한 AI 파이프라인을 통해 생성된 오픈 모델 중 가장 정교한 예보 결과를 도출할 수 있습니다. 연구 논문은 여기에서 확인하세요.
- Earth-2 CorrDiff는 CorrDiff: 생성형 AI 아키텍처를 활용하여, 대륙 규모의 저해상도 예보를 지역 규모의 고해상도 기상 필드로 다운스케일링합니다. 이를 통해 기존 방식보다 최대 500배 빠른 속도로 지역 예보에 필요한 세밀한 해상도의 결과를 제공합니다.
- Earth-2 FourCastNet3: 풍속, 기온, 습도 등 다양한 기상 변수에 대해 높은 예측 정확도를 제공하며, 기존의 주요 앙상블 모델을 능가하고 최첨단 확산 기반(difussion-based) 방법들과 견줄만한 성능을 보입니다. 또한 이러한 접근법보다 최대 60배 빠르게 예보를 생성합니다.
또한 Earth-2는 유럽중기예보센터(ECMWF), Microsoft, Google 등에서 개발한 오픈 모델들을 통합하고 있으며, NVIDIA PhysicsNeMo — 대규모 AI-물리 모델 개발을 위한 오픈소스 파이썬 프레임워크 — 를 통해 모델을 학습하거나 파인튜닝할 수 있습니다.
기상 인텔리전스를 위한 오픈 생태계
정확한 기상 예보는 생명을 보호하고 환경을 지키는 데 중요한 역할을 하며, 농업, 에너지, 공공 보건 등 여러 산업에서 의사결정의 핵심 기반이 됩니다. 현재 전 세계의 연구자, 기상 기관, 기후 테크 혁신 기업, 그리고 다양한 엔터프라이즈들이 이러한 최첨단 모델을 기반으로 자체 AI 인프라에서 모델을 실행하고, 미세 조정하며, 새로운 과학적 돌파구를 만들어가고 있습니다.
기상 예측
AI 기반 기상 도구 제공업체인 Brightband는 NVIDIA Inception 프로그램의 Sustainable Futures 이니셔티브 회원으로, 매일 실제 글로벌 예보를 생성하기 위해 Earth-2 Medium Range를 운영 중입니다. Brightband의 공동 창립자 겸 CEO Julian Green은 “NVIDIA Earth-2 Medium Range와 같은 새로운 모델의 등장은 AI 기상 예측 혁신의 속도를 더욱 높이고 있습니다. 특히 이 모델이 오픈소스로 공개되어, 다른 기상 기업들이 더 쉽게 비교와 개선을 진행하며 혁신을 가속화할 수 있게 되었습니다.”라고 밝혔습니다.
이스라엘 기상청(Israel Meteorological Service)은 현재 운영 환경에서 Earth-2 CorrDiff를 활용 중이며, 향후 Earth-2 Nowcasting 도입도 계획하고 있습니다. 이를 통해 하루 최대 8회까지 고해상도 예보를 생성하며, 극한 기상 상황에 더욱 신속하고 효율적으로 대응할 수 있게 되었습니다. 이스라엘 기상청장 Amir Givati는 “CPU 클러스터에서 AI 없이 실행된 기존 수치 예보 모델과 비교할 때, NVIDIA Earth-2 모델은 2.5km 해상도 기준으로 연산 시간을 90% 단축시켰습니다. 최근 강우 후 검증 결과, CorrDiff로 학습된 AI 모델이 6시간 누적 강수량 예측에서 가장 우수한 성능을 보였습니다.”라고 전했습니다.
또한 The Weather Company는 지역 단위의 위험 기상 응용을 위해 Earth-2 Nowcasting을 평가 중이며, 미국 국립기상청(NWS) 역시 자사 운영 프로세스 개선을 위해 새로운 모델의 도입을 검토하고 있습니다.
에너지 예측 및 전력망 운영
TotalEnergies는 단기 위험 인식과 의사결정 향상을 위해 Earth-2 Nowcasting을 평가 중입니다. TotalEnergies의 기후 및 기상예보 제품 매니저 Emmanuel Le Borgne는 “NVIDIA Earth-2는 첨단 기상 인텔리전스를 대규모로 운영 가능한 현실적 형태로 구현한 중대한 발전 단계입니다. 특히 Earth-2 Nowcasting 모델은 분 단위, 지역 단위의 영향이 중요한 에너지 시스템에서 단기 위험 인식과 의사결정을 혁신적으로 향상시킵니다.”라고 말했습니다.
또한 Eni는 FourCastNet과 CorrDiff를 포함한 Earth-2 모델을 활용해 반운영(half-operational) 수준의 다운스케일링을 수행하고 있으며, 이를 통해 고해상도의 확률 기반 예보와 가스 수요 예측을 수주(weeks) 단위로 생성하고 있습니다.
중국의 주요 태양광 소재 제조업체이자 글로벌 에너지 기업인 GCL은 자사의 태양광 발전 예측 시스템에서 NVIDIA Earth-2 모델을 실제 운영 중입니다. 기존 수치 예보 방식 대비, Earth-2는 더 정확한 예측 데이터를 낮은 비용으로 제공하여 발전량 예측의 정확도를 크게 향상시켰습니다.
또한 Hitachi와 협력 중인 Southwest Power Pool(SPP)은 Earth-2 Nowcasting과 FourCastNet3를 활용해 일중 및 익일 풍력 예측의 정확도를 개선하고 있습니다. 이를 통해 SPP 네트워크 전반에서 전력망 신뢰성을 강화하고, 보다 정교한 운영 의사결정을 지원하고 있습니다.
금융 영향 분석
S&P Global Energy는 NVIDIA Earth-2 CorrDiff를 활용하여 기후 데이터를 지역 수준의 리스크 평가 인사이트로 전환하고 있습니다. 글로벌 보험사 AXA는 자사의 R&D 프로그램 일부로 FourCastNet을 사용하여 실제 허리케인 위험 평가, 모델 검증, 방법론 개발 및 기존 기법 대비 벤치마킹을 수행하고 있으며, 수천 개의 가상 허리케인 시나리오를 생성하고 있습니다.
NVIDIA Earth-2 시작하기
NVIDIA는 Earth-2를 통해 기상 AI 혁신을 추구하는 개발자와 과학자들에게 최신의 오픈 모델, 데이터, 그리고 도구를 제공합니다. 이는 각각 NVIDIA Nemotron, NVIDIA Cosmos, NVIDIA Isaac GR00T, NVIDIA Alpamayo, NVIDIA Clara 모델 패밀리가 각각 에이전트 AI, 물리 기반 AI, 휴머노이드 로봇, 자율주행차, 바이오메디컬 AI 혁신의 기반을 제공하는 것과 유사한 접근입니다.
NVIDIA Earth-2 오픈 모델을 활용하는 방법은 이 기술 블로그와 튜토리얼 영상을 통해 자세히 확인하실 수 있습니다.
Earth-2 Medium Range와 Nowcasting은 이제 NVIDIA Earth2Studio는 물론, Hugging Face와 GitHub에서도 공개적으로 이용할 수 있습니다. 한편, Earth-2 Global Data Assimilation은 올해 안으로 공개될 예정입니다.
AI 기반 엔지니어링(AI-aided engineering)과 NVIDIA Earth-2에 대한 더 자세한 내용은 1월 29일(목)까지 휴스턴에서 진행되는 미국기상학회(AMS) 행사에서 확인하실 수 있습니다.
또한 소프트웨어 제품 관련 정보는 이 공지사항을 참고하시기 바랍니다.