"美 13km 격자 넘었다"… 中, 국산 AI 칩 '5km 해상도' 세계 최고 기상 예측 시스템 구축

미국의 첨단 인공지능(AI) 및 반도체 장비 수출 통제가 지속되는 가운데, 중국이 순수 독자 기술로 개발한 10만 개의 AI 가속 칩을 연결한 거대 슈퍼컴퓨팅 클러스터를 구축하고 전 세계 최고 수준의 해상도를 자랑하는 차세대 기상 예보 시스템을 가동했다.

중국기상국(CMA)과 베이징 소재 국영 고성능 컴퓨팅 기업 중과서광(Sugon·다원)은 100% 국산 반도체, 저장장치, 인터커넥트 네트워킹 기술로 완성된 '수곤 8000(Sugon 8000)' 시스템을 통해 ‘5km(약 3.1마일) 격자 해상도’로 10일 치 전 지구 기상을 예측하는 데 공식 성공했다고 발표했다.

현재 미국 국립기상청(NWS)의 주력 글로벌 예보 시스템(GFS)이 약 13km 격자 해상도를 유지하고 있으며, 전 세계 주요 기상 선진국들의 전 지구 모델이 5~10km 범위에 머물러 있는 점을 감안할 때 중국이 전 지구 수치 기상 예측 정밀도 경쟁에서 글로벌 선두권으로 치고 올라섰다는 평가가 나온다.

9월 16일(현지시각) 홍콩 영자 일간지 사우스차이나모닝포스트(SCMP) 보도에 따르면, 중국 연구진은 이미 5km를 넘어선 ‘3km 초정밀 전 지구 해상도’ 시험 운용까지 성공적으로 마쳤다.
이를 통해 오는 2030년까지 전국 1km 격자, 핵심 경제 권역 100m 해상도를 달성하겠다는 국가 5개년 기상 과학 현대화 목표에 성큼 다가서게 됐다.


수치예보 모델은 지구 대기를 3차원 입체 격자로 잘게 쪼갠 뒤, 유체역학 및 열역학 방정식에 기반해 바람, 기온, 기압, 습도의 시공간적 변화를 쉼 없이 계산하는 고난도 물리 시뮬레이션이다.

예보 격자의 크기를 줄일수록 태풍의 중심 기압, 국지성 폭우를 유발하는 중규모 대류계(Mesoscale Convective System) 등 미세한 기상 이변을 정확히 포착할 수 있다.

그러나 격자 간격을 절반으로 줄이면 수평·수직 및 시간 적분 계산량이 최소 8배 이상 기하급수적으로 폭증해 천문학적인 컴퓨팅 파워를 요구한다.
중국 연구진은 중규모 대류 소용돌이를 정밀 추적하기 위해 자체 개발한 수치예보 알고리즘을 지난 7월 첫선을 보인 ‘수곤 8000’ 클러스터에 전면 최적화했다.

수곤 8000은 10만 개의 강력한 국산 연산 유닛(AI/HPC 프로세서)을 초고속 패브릭으로 단일 망처럼 엮어낸 중국 최고 수준의 이기종 컴퓨팅 시스템이다.


수곤 8000의 가장 큰 기술적 차별점은 '이종 연산의 하이브리드 통합'에 있다.

전통적인 슈퍼컴퓨터는 유체역학 등 물리학 기반 시뮬레이션을 수행하기 위해 64비트 배정밀도(FP64) 부동소수점 연산에 특화된 반면, AI 가속 시스템은 방대한 데이터의 신경망 학습과 추론을 위해 정밀도를 일부 낮추는 대신(FP16, INT8) 병렬 연산 처리량을 극대화한다.

수곤 8000은 중국산 프로세서 아키텍처와 인터커넥트 설계를 개량해 물리 법칙 기반의 엄밀한 수치 적분과 대규모 기상 관측 데이터를 빠르게 소화하는 딥러닝 AI 추론을 단일 머신 내에서 유기적으로 동시 수행하도록 설계됐다.

실제 성능 테스트에서 수곤 8000은 단 1시간 만에 5km 해상도의 10일 치 전 지구 예보 산출을 완벽히 완료했다.

미국 GFS(약 45분 소요)에 비해서는 연산 시간이 다소 길지만, 통상적인 정규 기상 예보 발령 주기(6시간 간격)를 충족하기에는 차고 넘치는 시간이다.

중국기상국은 "매일 1시간 이내에 전 지구 5km 고해상도 예측 데이터가 쏟아져 나오면서, 현장 예보관들이 초대형 슈퍼태풍의 정확한 상륙 지점과 기습 폭우의 강수대를 훨씬 더 선제적이고 입체적으로 평가할 수 있게 됐다"고 설명했다.


수곤 8000의 가동은 단순한 기상 예보 개선을 넘어, 미국의 대중국 고성능 GPU(엔비디아·AMD) 금수 조치 속에서도 중국 과학 컴퓨팅 생태계가 자립을 넘어 독자적 규모 확장에 안착했음을 보여주는 상징적 사건이다.

중과서광에 따르면, 수곤 8000 시스템은 기상 기후학뿐만 아니라 단백질 구조 폴딩 연구, 분자 동역학 신약 개발, 항공우주 난류 시뮬레이션 등 고난도 국가 전략 과학 프로젝트에 전방위로 투입되고 있다.

현재 30개 이상의 첨단 과학 연구 및 핵심 산업 분야에서 약 200개의 전문 과학 애플리케이션과 500개 이상의 글로벌 주류 AI 모델이 수곤 8000 환경에 맞춰 포팅 및 최적화를 끝마쳤다.

중국 연구진의 10만 개 국산 AI 칩 기반 기상 예보 시스템 가동은, 향후 ‘미국의 전방위 반도체 제재 압박 속에서도 10만 노드급 국산 칩 클러스터링과 소프트웨어 최적화 역량만으로 글로벌 최고 수준의 초정밀 대기 과학 시뮬레이션을 독자 구현해 낸 중대한 기술적 돌파구’인 동시에 ‘기상·기후 재난 예측력을 국가 안보 및 경제 방어의 핵심 전략자산으로 삼아 2030년까지 100m급 초미세 기상 관측망을 완성하려는 중국 테크 헤게모니의 거대한 도약’으로 작용할 전망이다.


신경원 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com