비정상적으로 크고 예측하기 어려워 해안에서 인명피해와 선박·해양시설 등에 피해를 일으키는 너울 같은 큰 파도(rogue wave)를 발생하기 5분 전에 70% 이상 정확도로 예측할 수 있는 인공지능(AI) 시스템이 개발됐다.

 미국 메릴랜드대 토머스 브뇌눙 박사팀은 20일 과학 저널 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에서 북미 대륙과 태평양 제도 해안 근처 부표에서 측정된 해수면 높이 데이터로 훈련한 신경망(neural network)으로 너울성 파도 출현을 예측하는 AI 시스템을 개발했다고 밝혔다.

 괴물파도, 킬러파도, 이상파도, 불량파도 등으로도 불리는 너울성 파도는 규모가 크고 예측이 거의 불가능해 해안에 있는 사람이나 등대 같은 구조물, 선박 등에 큰 위험을 초래할 수 있다. 해저지진 등으로 발생하는 쓰나미나 폭풍 등으로 인한 높은 파도와는 다르다.

 연구팀은 이 연구에서 북미 대륙과 태평양 제도 해안 근처에 설치된 부표 172개에서 30분간 측정한 해수면 높이 데이터 세트 1천400만개를 사용해 신경망을 훈련한 다음, 동일한 부표에서 측정한 별도의 데이터 세트 4만개로 너울성 파도 출현을 예측하는 실험을 했다.

 또 이 AI 시스템을 훈련에 사용되지 않은 부표 2개에 적용한 결과 너울성 파도를 훈련에 사용된 부표와 마찬가지로 너울성 파도를 발생 1분 전에 75% 정확도로 예측했다.

 이는 이 시스템이 새로운 장소의 너울성 파도 예측에도 사용될 수 있음을 보여준다고 연구팀은  밝혔다.

 연구팀은 너울성 파도 예측 AI 시스템을 사용해 해안 주민이나 선박·해양 플랫폼 등에 너울성 파도에 대한 사전 경고를 보내 대피하도록 하거나 작업 또는 기계작동을 긴급 정지하도록 해 피해를 최소화할 수 있을 것이라고 말했다.

 이어 해수면 높이 데이터에 수심, 풍속, 파도 위치 데이터 등을 통합하면 예측 정확도와 사전 경고 시간을 더 개선할 수 있을 것이라며 향후 연구에서는 예상되는 파도의 높이나 발생 시점을 예측할 수 있는 가능성도 모색할 계획이라고 덧붙였다.

 ◆ 출처 : Scientific Reports, Thomas Breunung et al., 'Prediction of freak waves from buoy measurements', https://www.nature.com/articles/s41598-024-66315-3