살인적인 허리케인부터 전세계적인 기후 변화에 이르기까지, 날씨는 우리의 일상과 생존에 영향을 미치는 가장 통제하기 어려운 요인이다. 그러나 기상 현상에 대한 예측은 갈수록 빠르고 정확해져 기후 변화에 대처할 수 있는 시간은 더 많아지고 있다. 미국 국립 대기 연구 센터(NCAR)의 과학자 팀 역시 급변하는 기후변화에 대비하기 위해 신속하고 중장기적인 기상 상황을 위한 정교한 예측 모델을 개발해왔다.

미국 국립 대기 연구 센터의 날씨 연구 예측 모델(WRF)는 미국 내 기상 서비스와 공군 기상 에이전시, 외국의 기상 서비스 및 기상 예측 회사를 포함해 전세계적으로 가장 폭넓게 사용되고 있는 모델이다. 미국 국립 대기 연구 센터의 기후 및 날씨 모델은 테라스케일(Terascale=1조 FLOPS)에서 페타스케일(Petascale)급의 어플리케이션으로 변화하고 있어, 기존의 컴퓨팅 클러스터를 능가하는 수치이며, CPU의 추가 장착만으로는 더 이상 나은 속도를 기대할 수 없는 상황에 이르게 된다. 특히 그 문제는 실시간 컴포넌트나, 기타 타임 투 솔루션(time-to-solution)의 제약들을 포함한 어플리케이션에게 민감한 문제가 되어왔다

전반적인 예측 속도와 정확도의 향상을 위한 실험에 콜로라도 대학의 연구자들과 협력 중인 NCAR의 기술진은 엔비디아의 GPU 컴퓨팅 솔루션을 사용하기로 결정했다. 엔비디아의 CUDA 기술을 통해 마이크로피직스 처리 속도가 10배나 향상되었다. 마이크로피직스는 WRF에 있어 핵심적이지만 아주 부담스러운 컴퍼넌트였다. 마이크로피직스는 전체 모델 소스 코드의 1% 이하를 차지하고 있지만, CUDA 적용을 통해 전체 모델에게 20%의 속도 향상을 가져왔다.

“이 결과는 매우 놀라운 것으로, 기존의 클러스터에서 시간에 민감한 예보를 위해 필요한 소스가 바닥나고 있는 시점에 GPU 컴퓨팅이 우리의 눈에 들어왔다. 앞으로 더 많은 엔비디아 GPU 컴퓨팅 기술을 WRF에 이용하여, 예보에 소요되는 시간을 줄이고자 한다. 또한 날씨 및 기후 모델링 분야에서 가속기의 영향력이 달라질 것으로 기대한다”고 WRF 소프트웨어 개발자를 이끄는 NCAR의 존 미첼레이크(John Michalakes)는 말한다.

현재 NCAR과 WRF에 의존하는 전세계의 여러 에이전시들은 긴박하게 요구되는 실시간 기상 현상에 대한 예측을 생산해 낼 수 있고, 개발 상황은 더욱 빨라질 것이다. 결국 사람들은 이러한 기상 상황에 대해 사전 대처가 가능해지고, 기상 현상으로 인한 손해로부터 멀어지게 될 것이다.