일련번호

[KIAPS- 2021- 7]

과제구분

핵심(통합)

연구과제명

자율형 공동활용체계 구축을 위한 범용 수치예보모델 개발 (2단계)

핵심기술

현업 수치예보시스템 기반 범용 수치예보모델 개발

맞춤형 지원을 위한 범용 수치예측자료 활용도구 개발

과학기술분류

ND0405

기상기술분류

F0101

총

연구기간

6년

총

연구비

4,500백만원

연도별

연구비

`21

900백만원

`22

1,200백만원

`23

400백만원

`24

700백만원

`25

700백만원

`26

600백만원

기술정의

❍ 한국형모델 기반으로 중형급 계산 환경에서 운영 가능한 수치예보모델을 포함한 수치예보모델 운영 환경 제공 기술

❍ 현업용으로 사용하는 고해상도 모델과는 별도로 학계나 유관기관 및 연구소에서 연구용으로 사용할 수 있는 합리적인 해상도의 수치예보모델 개발

❍ 수치예보기술 확산 및 분야 간 기술공유를 통한 융합기술 활성화 및 기술지원

❍ 개발자- 사용자가 공통의 도구를 이용해 모델을 진단할 수 있는 표준 진단도구 공유

❍ 사용자가 모든 정보를 취득하고, 설치, 준비, 구동부터 분석/가시화까지의 전 과정을 하나의 통로를 통해서 수행이 가능한 운영 환경

❍ 수치예보기술 확산 및 분야 간 기술공유를 통한 융합기술 활성화 및 커뮤니티 환류를 통한 수치예보모델 공동 개발

연구

필요성 

❍ 독자개발 수치모델 기술의 지속 발전 및 다양한 분야에 모델 활용 인프라 확대를 위한 표준 수치예보 모델 개발 필요

❍ 인접분야와 기술 공유 확대를 위해 보편적으로 적용·운영할 수 있는 수치예보시스템 보급 필요

❍ 자율적인 연구 생태계 환경 속에서 범용 수치예보시스템을 쉽게 활용할 수 있도록 사용 편의가 극대화된 사용도구 필요

❍ 개발자- 사용자 간의 연구개발 내용을 효율적으로 공유 및 비교할 수 있는 공통의 분석 및 시각화할 도구 필요

❍ 수치모델이 고려하는 역학 및 물리과정의 복잡성이 증가할 것이며 이에 따라 다양한 분야의 전문가 참여를 통한 공동 개발이 필요

❍ 다양한 분야의 학계나 연구기관에서 개발에 참여하려면 중형급 계산환경에서 연구용으로 사용할 수 있는 모델 버전 개발과 운영기술의 공유가 필요

❍ 범용 수치예보모델 개발자- 사용자 간의 연구결과 피드백을 통해 국가 모델링 커뮤니티 활성화 필요

연구개발 

내용 및 범위

[1단계: ’21∼’22]

❍ 범용 수치예측시스템 설계(안) 구성

-  범용 수치예측시스템 설계에 대한 기획보고서

-  타 범용 모델들에 대한 구축 사례 조사

-  분석 및 시각화 도구 구축에 필요한 자료 조사

-  학계, 연구소 등의 기관들에 대한 사용자 중심의 수요 조사

-  연도별 상세 연구개발 계획(범용 수치예보모델, 범용 자료동화시스템, 테스트베드, 분석 및 시각화 도구, 배포와 운영 기술 등)

❍ 범용 수치예측시스템 시범버전 개발

-  범용 수치예보모델 시범버전 개발

-  저해상도 수치예보모델 실험을 위한 테스트베드 개발

-  분석 및 시각화 도구 시범버전 개발

[2단계: ’23∼’26]

❍ 한국형모델 기반 범용 수치예보모델 개발

-  범용 전지구 수치예보모델 개발

-  한국형 수치예보모델에 대한 기능 분석서(매뉴얼과 다름)

-  중점활용 분야와 이상실험을 위한 범용 수치예보모델 구성과 테스트베드 개발

-  범용 수치예보모델 운영 및 응용에 필요한 도구 개발

-  범용 수치예보모델과 운영 기술의 사용자 매뉴얼 배포(기능 분석서와 차별화)

❍ 범용 수치예보자료 분석 및 가시화 도구 개발

-  범용 수치예보모델 입/출력 결과의 분석 및 가시화 도구 개발

-  중점활용 분야 및 이상실험에 특화된 분석 및 가시화 도구 개발

-  공동활용 플랫폼에서의 분석 및 시각화 도구 적용

-  범용 모델을 위한 분석 및 가시화 도구의 사용자 매뉴얼 배포

❍ 범용 수치예보시스템의 기술공유 및 환류를 위한 공동활용 플랫폼 개발

-  사용자가 목적하는 정보 생산을 위해 쉽게 접근하고, 편리하게 자료를 취득하고, 원하는 연구를 다양한 전산환경에서 유연하게 선택하여 수행할 종합 플랫폼의 개발

-  범용 수치예보모델 기술공유를 위한 웹 기반 공동활용 플랫폼 구축

-  운영체계의 구축 및 제공 방식 개발

-  범용 수치예보모델 공동 활용을 위한 소스코드 관리시스템 구축

-  공동활용 플랫폼의 사용자 및 관리자 매뉴얼 제공

※ 2단계(’23∼’26) 상세 연구개발내용 및 범위는 세부기술별 RFP 참고

개발일정

'21

'22

'23

'24

'25

'26

연구개발 기획

범용 수치예보모델 시범 버전

한국형 수치예보모델 기능 분석서

범용 수치예보모델 개발 및 최종 버전

범용 수치예보모델 도구 개발

중정활용 분야에 대한 수치예보시스템 구성

범용 수치예보모델 분석/가시화 도구

범용 모델 소스코드 배포/버전/이력 관리시스템

범용 수치예보시스템 공동활용 플랫폼

공동활용 플랫폼을 통한 범용 모델 및 분석/가시화 도구의 시범배포

최종성과물

’21년

 연구개발 기획보고서 및 범용 수치예측시스템 설계(안)

’22년

 범용 수치예보모델 및 시각화도구 초기버전

’23년

 한국형 수치예보모델에 대한 기능분석서

 범용 모델을 위한 진단/분석 및 가시화 항목

 공동활용 플랫폼 내용 구성안

’24년

 범용 모델 구동에 필요한 초기자료 및 보조자료 구축

 범용 수치예보모델 최종버전 개발

 범용 모델을 위한 분석 및 가시화 도구 초기버전

 공동활용 플랫폼 운영체계 개발

’25년

 범용 수치예보모델 및 활용 도구 개발

 중점활용 분야 및 이상실험 테스트베드

 범용 분석/가시화 도구 개발

 웹 기반 공동활용 플랫폼 최종 버전

’26년

 범용 수치예보모델의 공동활용 플랫폼 내 구축

 범용 분석/가시화 도구의 공동활용 플랫폼 내 구축 및 배포

 범용 수치예보모델에 대한 소스코드 버전관리 및 이력관리 시스템 구축, 배포 및 운영

 범용 수치예보시스템의 각종 매뉴얼

 사용자 지원 “Help Desk” 운영 계획(2027년∼)안 수립

기대성과

및

활용방안

❍ 개발자와 사용자들이 손쉽게 설치 및 운영할 수 있어 범용 수치예보시스템의 보급 확대

-  유관기관이 쉽게 사용할 수 있는 범용 수치예보모델을 개발하여 공유하고 피드백을 통해 한국형 수치예보모델의 지속적 성능 개선 도모

-  개발자와 사용자 간의 효율적인 연구결과 공유를 통해 독자개발 수치예보시스템의 예측결과 진단, 토의, 개발 방향 모색 및 제안이 용이

-  개발자 및 사용자들이 손쉽게 설치·운영할 수 있어 자생적인 수치예보모델 연구개발 선순환 구조 정립

❍ 수치모델뿐만 아니라 소프트웨어 기술을 포함한 수치예보 활용 기술들을 서로 공유함으로써 학계 전반의 수치모델링 인프라 발전에 기여

-  공동활용 플랫폼을 통한 개발자 및 사용자 간의 연구결과 공유를 통한 연구개발 효율성 극대화 및 국가 수치모델링 커뮤니티 활성화

-  독자개발 수치예보시스템의 국내외 활용 커뮤니티 확대 및 인지도 제고

-  효율적인 연구결과 공유를 통해 독자개발 수치예보모델 개발방향 모색 신속한 피드백 용이

세부기술 분류(전략- 핵심- 세부)

8- 1- 1

일련번호

66

세부기술명

한국형모델 기반 범용 수치예보모델 개발

실연구기간

4년

기술정의 

-  한국형모델 기반으로 중형급 계산 환경에서 운영 가능한 수치예보모델을 포함한  수치예보모델 운영 환경 제공 기술

-  범용이라함은 기상청 현업 수치예보모델을 유관기관, 학계, 연구소 등에서 운영 가능하고 동시에 고유업무에 활용 가능하도록 하는 것

연구

필요성 

-  독자개발 수치모델 기술의 지속 발전 및 다양한 분야에 모델 활용 인프라 확대를 위한 표준 수치예보 모델 개발 필요 

-  인접분야와 기술 공유 확대를 위해 보편적으로 적용·운영할 수 있는 수치예보시스템 보급 필요

연구 내용  및 범위

❍ 범용 전지구 수치예보모델 개발

<범용 모델 개발>

-  현업용 수치예보모델과 별도로 학계나 유관기관 및 연구소에서 합리적인 해상도와 전산자원으로 수행 가능한 “범용 수치예보모델” 개발 [’24]

-  따라서 소규모의 워크스테이션에서부터 중소형 클러스터, 슈퍼컴퓨터에 이르기까지 다양한 컴퓨팅 환경에서 설치 및 수행이 가능한 범용 모델 개발 [’24]

-  현업 또는 사업단 모델과 동일한 소스코드를 기반으로 사용하고, 범용으로 최적화하여 사용하기 위해 필요한 추가 라이브러리와 도구 및 운영 스크립트를 개발하고 제공 [’24~’25]

-  범용 모델은 사용자의 선택에 따라 단독으로 또는 제공되는 운영체계와 연계하여 작동하도록 개발 [’24~’25]
※ 운영체계 개발의 상세내용은 공동활용 플랫폼 개발 참고

-  범용 수치예보시스템의 기능에 따라 각 컴포넌트별 수정 및 제어가 가능하도록 범용 모델과 운영 스크립트를 구성하고 개발 [’23~’24]
※ 컴포넌트는 범용 모델을 내려받고 설치 및 구동하기 위한 운영체계의 하위 단위 개념인 스크립트의 집합체를 말함

<단순화 및 최적화>

-  제한된 전산자원 활용을 위한 사용자 시스템별 최적화/병렬확장성 연구 그리고 범용 수치예보모델에의 적용을 위한 기술 개발 [’24~’25]

-  범용 모델의 운영체계와 연계: 초기자료와 보조자료 등 기초자료가 구비된 경우 범용 모델의 설정과 구동, 후처리과정 수행까지 일련의 과정을 관리할 수 있는 웹 기반, 그리고 스크립트 기반 프레임워크로 구성 개발(“범용 수치예보시스템의 기술공유 및 환류를 위한 공동활용 플랫폼 개발” 중 범용 수치예보시스템의 운영체계 개발 참고) [’23~’24]

-  범용 수치예보모델과 공동활용 플랫폼과의 최적 연동을 위한 개선 [’25- ’26]

○ 한국형 수치예보모델에 대한 기능 분석서(매뉴얼과 다름)

-  범용 수치예보모델 개발에 필요한 기능(도구)에 대한 설명서 [’23]

-  범용 수치예보모델 구성을 위한 한국형 수치예보모델 기능 분석서 작성 [’23]
※ 기능 분석서를 기반으로 한국형 수치예보모델을 이해하고 범용 모델 개발에 필요한 최적 기능 및 도구를 추려내고자 함

-  기능 분석서에 포함되는 항목 [’23]
※ 역학코어, 물리과정, 지면과정, 프레임워크, 운영 스크립트, 격자변환도구, 모델 유틸리티 등을 포함하는 모델 세부 기능의 분석

-  중점활용 분야 또는 이상실험, 검정실험에 필요한 범용 모델의 기능을 구분하고, 기능 분석서에 설명 포함 [’23]

❍ 중점활용 분야와 이상실험을 위한 범용 수치예보모델 구성과 테스트베드 개발

-  중점활용 분야의 항목 선정 및 테스트베드 개발 [’23~’25]
※ 중점활용 분야란, 집중호우, 태풍, 한파, 폭염, 가뭄 등의 사례, 그리고 수문관리, 미세먼지 확산, 극지기상 등의 범용 모델 활용분야를 일컫음, 그리고 구동에 필요한 자료 포함 제공

-  이상실험 항목 선정 및 개발 [’23~’25]
※ 범용 모델의 역학코어와 물리과정에 대한 이상실험 개발, 구동에 필요한 자료 포함 제공

-  범용 수치예보모델의 설치 검정용 테스트베드 개발 [’26]
※ 사용자 시스템에 내려받아 범용 모델을 설치하는 경우, 모델의 정상 작동 여부를 점검할 수 있는 확인 용도로 활용

-  범용 모델을 통해 중점활용 분야 및 이상실험의 테스트베드를 수행하여 기준이 되는 실험 세트를 생산하고 사용자에게 제공 [’24~’25]
※ 사용자 환경에서 수행한 테스트베드 결과와 비교하기 위한 용도 -  중점활용 분야별 및 이상실험 수행에 특화된 세부기능 및 추가 도구 개발 [’24~’25]

-  사용자가 선택한 중점활용 분야별, 이상실험 및 검정실험 관련 테스트베드를 수행할 수 있도록 공동활용 플랫폼 내에 범용 수치예보시스템을 구축 [’25]

❍ 범용 수치예보모델 운영 및 응용에 필요한 도구 개발

-  범용 수치예보모델 구동에 필요한 자료를 목록화하고 버전별 관리/저장/산출/제공하는 도구 개발 [’23~’24]

-  다양한 연구를 위한 해상도 변경(격자변환 도구) 및 지형, 보조자료, 초기장, 경계장 등 자료 생성 유틸리티 개발 제공 [’23~’24]

-  현업 모델의 예측장 및 분석장, 타 모델의 예측장(또는 초기장) 등에서 범용 모델 초기장을 생성하는 전용 도구 개발 [’24]

-  다양한 응용분야에서 범용 수치예보모델 결과를 사용할 수 있는 도구 개발 [’24]
※ 범용 모델의 예측장(출력자료)을 여러 타 모델의 초기장이나 강제력 또는 보조자료로 변환하여 적용할 수 있는 도구 개발

-  범용 모델을 통해 중점활용 분야별 및 이상실험 테스트베드 개발 및 수행에 필요한 세부기능 추가 도구 개발 [’25]

-  한국형 수치예보모델에 포함되어 있으며 범용으로 활용 가능한 (기존 도구의 단순화 또는 개선 버전) 도구 및 범용 수치예보모델을 위한 신규 추가 도구 개

-  범용 수치예보모델의 진행 과정을 확인할 수 있는 모니터링시스템을 개발하고 공동활용 플랫폼과 연계 가능하도록 개발: 모니터링시스템 개발은 “분석/가시화 도구 개발”에 포함발 [’24]

❍ 범용 수치예보모델과 운영 기술의 사용자 매뉴얼 배포(기능 분석서와 차별화)

-  범용 모델에 필요한 모든 자료와 도구의 목록화 [’23]

-  공동활용 플랫폼 내의 범용 모델 구동 기술과 사용자 시스템에 직접 범용 수치예보모델을 내려받아 운영(설치, 자료 생성, 설정, 실행 등)하는데 필요한 사용자 기술 매뉴얼 제공 [’26] 
※ 개발되는 “공동활용 플랫폼”을 활용 및 연계하여 범용 수치예보모델을 구성한 내용과, 범용 모델 구동에 필요한 소스코드, 설치 스크립트, 운영 스크립트, 초기자료, 보조자료, 설정파일(네임리스트) 등의 설명 포함

-  범용 수치예보모델 구동 해상도에 따른 요구 전산 자원량과 그에 따른 적분 기간별 소요 시간의 가이드라인을 제공 [’25]

-  중점활용 분야별 및 이상실험 수행을 위해 사용자 환경에 따라 범용 모델 구동에 필요한 해상도, 적분기간, 최소 요구 전산자원, 소요시간 가이드라인 제공 [’24~’25]

-  범용 모델을 활용한 중점활용 분야별 및 이상실험 등 테스트베드 수행에 필요한 매뉴얼 제공 [’26]
※ 범용 모델 초기 설정 및 네임리스트 및 필요한 초기자료 목록 등을 제공하고 해당 테스트베드 수행을 위한 가이드라인 포함

-  범용 모델에 포함된 자료 생성 도구 및 범용 모델 도구의 사용 매뉴얼 제공 [’26]

-  범용 모델을 구동에 필요한 대표적인 운영시스템 별 병렬화/최적화 방안 지원 및 매뉴얼 제공 [’26]

-  범용 모델의 빠른 사용을 위한 “퀵 스타트 매뉴얼” 제공 [’25]

기대성과

및

활용방안 

-  유관기관이 쉽게 사용할 수 있는 범용 수치예보모델을 개발하여 공유하고 피드백을 통해 한국형 수치예보모델의 지속적 성능 개선 도모

-  수치모델뿐만 아니라 소프트웨어 기술을 포함한 수치예보 활용 기술들을 서로 공유함으로써 학계 전반의 수치모델링 인프라 발전에 기여

개발일정

'23

'24

'25

'26

한국형 수치예보모델 기능 분석서

범용 수치예보모델 개발 및 최종 버전

범용 모델을 위한 단순화 최적화

중점활용 분야, 이상실험 등 테스트베드 개발

범용 수치예보모델 운영 및 응용에 필요한 도구 개발

범용 수치예보모델과 운영 기술의 사용자 매뉴얼 배포

공동활용 플랫폼을 통한 범용 모델의 시범배포

연도별

산출물

’23년

-  한국형 수치예보모델의 기능 분석서

’24년

-  범용 수치예보모델 개발 및 최종 버전

’25년

-  중점활용 분야, 이상실험 등 테스트베드 개발

-  범용 수치예보모델 운영 및 응용에 필요한 도구

’26년

-  범용 모델 체계의 단순화 최적화

-  공동활용 플랫폼을 통한 범용 모델의 시범배포

-  범용 수치예보모델과 운영 기술의 사용자 매뉴얼 배포

최종

성과물

범용 수치예보모델 개발 및 운영기술 개발

세부기술 분류(전략- 핵심- 세부)

8- 2- 1

일련번호

68

세부기술명

범용 수치예보자료 분석 및 가시화 도구 개발

실연구기간

4년

기술정의

-  개발자와 사용자가 공통의 도구를 이용해 개별 및 전체 수치예보시스템을 분석/진단하고 시각화할 수 있는 도구 개발

연구

필요성 

-  자율적인 연구 생태계 환경 속에서 범용 수치예보시스템을 쉽게 활용할 수 있도록 사용편의가 극대화된 사용도구 필요

-  개발자- 사용자 간의 연구개발 내용을 효율적으로 공유 및 비교할 수 있는 공통의 분석 및 시각화할 도구 필요

연구 내용  및 범위

❍ 범용 수치예보모델 입/출력 결과의 분석 및 가시화 도구 개발

<분석 및 시각화 도구 개발>

-  범용 수치예보모델 출력자료(후처리가 적용된 결과)의 분석을 수행하고 그 결과를 시각화하는 도구 개발 [’24]
※ 단순한 범용 모델 결과 확인 용도부터 출력자료의 분석/검증 및 가시화 기능까지 포함하는 도구

-  기상청 현업 및 사업단에서 활용하는 분석/가시화 항목을 포함하여 범용 모델에 적합하도록 개선하고 최적화하여 개발 [’24~’25]

-  출력자료 격자변환 없이 범용 수치예보모델의 정상적인 수행 여부를 수시로 확인 가능하도록 임의의 출력 변수값을 시각화할 수 있는 전용 도구 개발  [’25]
※ 예시 도구: ncview 또는 사업단 도구(draw_cs.py)와 같은 시각화 도구를 의미함, 분석의 목적은 배제

-  범용 수치예보모델을 수행하기 위해 필요한 모든 입력자료 및 그 원시자료 분석을 포함하는 가시화 도구 개발 [’25]
※ 입력자료와 원시자료의 확인(점검)을 위한 분석 및 시각화 도구

-  일반적인 실험 또는 사용자 임의의 실험 결과에도 기본 분석/가시화가 가능하도록 개발  [’25]

-  사용자가 분석/가시화 도구에 사용되는 스크립트를 내려받아 이를 기반으로 수정하여 사용 가능하도록 도구 개발 [’24~’25]

-  범용 모델의 출력자료에 적합한 해상도로 분석/가시화 도구 개발 [’24]

-  고해상도의 가시화 기능 지원 및 동적표출 기능 지원 [’24]

-  결과물의 기본 편집 기능 지원 및 분석/가시화 도구 스크립트로 내려받기 기능 지원 [’25]

<분석 및 가시화 범위>

-  전문가용과 일반 사용자용 두 가지 범위의 도구으로 개발 [’24~’25]

** 전문 분석용

-  기상청 및 현업에서 사용되는 분석과 시각화 형태를 기반으로 사용자와 유관기관 및 현업 간에 공유와 환류가 빠르고 편리하도록 기능 특성화 [’24~’25]

-  단순 대화형의 조작 또는 간단한 스크립트 실행만으로 정해진 항목과 범위에 대하여 일괄적으로 분석 및 가시화 작업이 수행 [’24~’25]

-  전문가용 분석 및 가시화 대상 항목을 선정하여 적용 개발 [’24~’25]

-  중점활용 분야 및 이상실험의 분석/가시화가 포함됨 [’24~’25]

** 일반 사용자용

-  비트맵 이미지, 벡터 이미지 기반의 결과물을 산출하여 확대/축소, 임의의 연직단면도 분석 등의 사용자 임의의 분석/가시화 기능이 포함되도록 개발  [’25]

-  분석 및 가시화의 동적기능 추가  [’25]
※ 범용 모델 분석/가시화 결과물로 이미지 생성에 한정하지 않고 웹 기반의 운영체계 내에서 사용자의 임의의 조작으로 분석/가시화 기능을 지원하는 도구 개발

-  범용 수치예보모델의 후처리(격자변환 포함)된 결과를 사용자 임의의 영역에 대하여 임의의 변수를 분석하고 가시화할 수 있는 기능 포함 [’25]
※ 사용자가 자체적으로 진단/분석한 값을 특정한 시공간 범위(현업과 사업단에서 사용하는 전지구, 북반구, 아시아, 한반도 등의 영역이나 특정 고도, 기간 등)에서 자유롭게 분석/가시화할 수 있는 기능 포함

❍ 중점활용 분야 및 이상실험에 특화된 분석 및 가시화 도구 개발

-  중점활용 분야별 및 이상실험 테스트베드에 특화된 전용 분석 및 가시화 도구 개발 [’24~’25]
※ 해당 테스트베드에 적합한 분석/가시화 목록을 지정하여 사용자가 달라도 일관된 결과자료의 비교/분석이 가능하도록 개발

-  중점활용 분야의 경우, 각 분야에 적합한 분석/가시화 범위와 대상을 선정/제시하고, 해당 중점활용 분야에 특화된 도구를 개발 [’24~’25]

-  동일한 중점활용 분야 및 이상실험의 경우 일관된 가시화 결과를 제공함으로써 사용자간 연구결과의 공유/토의가 용이하도록 도구 개발 [’24~’25]

❍ 공동활용 플랫폼에서의 분석 및 시각화 도구 적용

-  공동활용 플랫폼과의 연동 및 분석/가시화 도구의 최적화 [’25~’26]

-  공동활용 플랫폼 내 웹 기반 또는 스크립트 기반의 운영체계에서 구동 가능한 분석/가시화 도구 개발 [’25]

-  웹 포털을 통해 내려받아 사용자 자체 시스템에서 설치와 구동이 가능한 웹 기반의 분석/가시화 도구 개발 [’25]
※ 분석/가시화 개개의 스크립트 내려받기와는 별도로 웹 기반의 도구 전체를 내려받아 사용자 시스템에서 설치하고 수행 가능해야 하기 때문에, 다양한 사용자 시스템 환경에 적용이 가능한 단순화 버전이 필요

-  범용 수치예보시스템의 운영과 동시에 스크립트 또는 컴포넌트 단위로 작업 상황을 확인할 수 있는 기능 개발

❍ 범용 모델을 위한 분석 및 가시화 도구의 사용자 매뉴얼 배포

-  분석 및 가시화 항목의 선정 및 목록 제공 [’23]

-  분석 및 가시화 도구의 사용자 매뉴얼 제공 [’26]

기대성과

및

활용방안 

-  개발자와 사용자 간의 효율적인 연구결과 공유를 통해  독자재발 수치예보시스템의 예측결과 진단, 토의, 개발 방향 모색 및 제안이 용이

-  독자개발 수치예보시스템의 국내외 활용 커뮤니티 확대 및 인지도 제고

개발일정

'23

'24

'25

'26

범용 진단/분석 및 가시화 항목의 선정

범용 모델 위한 분석 및 가시화 도구 개발

중점활용 분야 포함 전문 분석용 범용 분석/가시화 도구 개발 및 구축

일반 사용자용 범용 분석/가시화 도구 개발 및 구축

범용 분석/가시화 도구 개발 및 구축 및 공동활용 플랫폼 연계 구축

공동활용 플랫폼을 통한 범용 분석/가시화 도구 최종 버전 시범배포

범용 분석/가시화 사용자 매뉴얼 제공

연도별

산출물

’23년

-  범용 진단/분석 및 가시화 항목

’24년

-  범용 모델을 위한 분석 및 가시화 도구

’25년

-  범용 분석/가시화 도구 개발 및 구축-  중점활용 분야 포함 전문 분석용 범용 분석/가시화 도구 개발 및 구축

-  일반 사용자용 범용 분석/가시화 도구 개발 및 구축

’26년

-  공동활용 플랫폼 내의 분석/가시화 도구 연계 구축

-  공동활용 플랫폼을 통한 범용 분석/가시화 도구 최종 버전 시범배포

-  범용 분석/가시화 사용자 매뉴얼 제공

최종

성과물

범용 수치예보모델에 특화된 분석/검증 및 가시화 도구

세부기술 분류(전략- 핵심- 세부)

8- 2- 2

일련번호

69

세부기술명

범용 수치예보시스템의 기술공유 및 환류를 위한 공동활용 플랫폼 개발

실연구기간

4년

기술정의

-  사용자가 모든 정보를 취득하고, 설치, 준비, 구동부터 분석/가시화까지의 전 과정을 하나의 통로를 통해서 수행이 가능한 운영 환경

-  수치예보기술 확산 및 분야 간 기술공유를 통한 융합기술 활성화 및 커뮤니티 환류를 통한 수치예보모델 공동 개발

연구

필요성 

-  수치모델이 고려하는 역학 및 물리과정의 복잡성이 증가할 것이며 이에 따라 다양한 분야의 전문가 참여를 통한 공동 개발이 필요

-  다양한 분야의 학계나 연구기관에서 개발에 참여하려면 중형급 계산환경에서 연구용으로 사용할 수 있는 모델 버전 개발과 운영기술의 공유가 필요

-  범용 수치예보모델 개발자- 사용자 간의 연구결과 피드백을 통해 국가 모델링 커뮤니티 활성화 필요

연구 내용  및 범위

❍ 사용자가 목적하는 정보 생산을 위해 쉽게 접근하고, 편리하게 자료를 취득하고, 원하는 연구를 다양한 전산환경에서 유연하게 선택하여 수행할 수 있는 종합 플랫폼의 개발
※ 종합 플랫폼은 기술공유 시스템, 정보수집 및 구동준비, 모델의 구동, 분석/가시화 수행 및 사용자 지원, 커뮤니티를 포함
※ 기술공유 시스템은 자료 공유 및 모델 구동, 홈페이지 운영 등 공동활용을 목적으로 제공되는 서버 등의 시스템을 말함

-  범용 모델 개발과 연동되도록 초기버전을 개발 구축 [’23~’24]

-  공동활용 플랫폼 최종 버전 구축 및 배포 [’25- ’26]

❍ 범용 수치예보모델 기술공유를 위한 웹 기반 공동활용 플랫폼 구축

<공동활용 플랫폼 구성>

-  웹 페이지로 구축된 공동활용 플랫폼은 “운영체계”를 제공하고, 운영체계는 “웹 기반 운영체계”와 “스크립트 기반 운영체계”, “컴포넌트 제어 도구”, 그 외 “각종 도구”로 구성되도록 개발 [’24]

-  범용 수치예보시스템은 공동활용 플랫폼을 통해 연동하여 구동하거나 자체 시스템에서 구동하도록 개발 [’24]

-  공동활용 플랫폼의 홈페이지는 범용 모델의 소개, 기술공유 시스템을 통한 모델 및 가시화 도구 등 각종 소스코드와 자료 내려받기, 범용 모델의 구동, 결과의 분석/시각화, 그리고 커뮤니티와 사용자 기술지원(매뉴얼 제공)의 기능을 포함하여 개발 [’24]

-  공동활용 플랫폼 내에 범용 모델 정보의 수집 및 구동 준비와 범용 모델 설치/구동과 분석/가시화 도구 사용이 가능한 범용 수치예보시스템 구축 [’24]

-  웹페이지는 외부(인터넷망)와의 연결이 자유롭고, 포털은 기상청 슈퍼컴퓨터 등의 내부망에 한정되도록 구분하여 망을 구성 [’24~’25]

-  공동활용 플랫폼 내의 기술공유 시스템은 웹페이지 내의 포털을 통해 구동 [’24~’25]

-  범용 모델 수행 결과를 플랫폼 내에서 직접 분석/검증할 수 있는 대화형 분석/가시화 도구를 포함하고, 사용자가 원하는 경우 개발된 “범용 수치예보자료 분석 및 가시화 도구”를 사용자 서버에 내려받아 설치/구동 가능하도록 구성 [’24~’25]

<플랫폼 기능 및 제공 범위>

-  공동활용 플랫폼의 정보와 기술 제공 범위 [’23~’24]
※ 홈페이지, 소개, 포털(범용 모델 및 도구 소스코드, 운영체계, 각종 자료, 분석/가시화 도구, 중점활용 분야 등의 테스트베드), 커뮤니티(환류 시스템), 매뉴얼 및 기술지원(그림 1 참고)

-  기술공유 시스템에 연결된 포털 또는 외부의 코드저장소 등을 이용하여 사용자 시스템에서의 구동 가능한 범용 수치예보모델 및 분석/가시화 도구의 소스코드, 운영 스크립트 제공, 그 외 각종 필요 자료를 제공하도록 구축 [’24~’25]

-  사용자 자체 시스템에 범용 수치예보시스템을 설치/구동하는 경우, 필요한 시스템 매개변수 설정 방법과 라이브러리 등을 제공 [’24~’25]

-  기술공유 시스템을 통해 사용자 시스템에 범용 수치예보시스템을 설치/구동하는 경우, 버전에 따른 범용 모델의 일관된 배포/설치/구동을 보장하는 검정실험 테스트베드 제공 [’25]

-  공동활용 플랫폼 내에서 구동이 가능한 중점활용 분야별 및 이상실험 세트 제공 [’24~’25]

-  중점활용 분야별, 이상실험의 목록 및 컨드롤 실험 결과 제공 [’25]

-  범용 수치예보시스템의 버전에 따른 소스코드 및 자료의 관리와 배포 기능 지원 [’25~’26]

-  공동활용 플랫폼을 통한 범용 수치예보시스템의 시범배포 [’26]

-  범용 수치예보모델의 진행 과정을 스크립트 또는 컴포넌트 단위로 확인할 수 있는 GUI 환경의 모니터링 시스템을 개발 [’25]

-  공동활용 플랫폼 내의 범용 수치예보시스템 진행과정을 확인할 수 있는 관련된 로그 기록/관리 기능 개발 [’25]

그림 1. 공동활용 플랫폼 구성의 기본 개념도 예시

-  범용 수치예보모델 기술공유와 개발자 및 사용자 간 연구성과를 공유할 수 있는 환류시스템을 갖춘 플랫폼 구축 [’25~’26]

-  공동활용 플랫폼은 “플랫폼 제공 서버”를 통해 관리되고, 현업 코드와 범용 모델 코드에 대한 연계 정책 및 범용 모델 코드의 관리 정책을 플랫폼에 적용할 수 있도록 개발 [’25]

-  공동활용 플랫폼은 여러 기반 체계와 상시 연계되어 있으며, 다중 동시 접속 및 모델링 작업이 가능하도록 안정성을 확보하도록 최적화 적용 [’25~’26]

❍ 운영체계의 구축 및 제공 방식 개발
※ 참고로 현재 사업단은 스크립트 기반 운영체계와 컴포넌트 제어 도구를 Cylc 메타 스케쥴러와 Python, Bash 쉘스크립트로 구성하고 있음

-  초기자료와 보조자료 등 기초자료가 구비된 경우 운영체계는 범용 모델의 설정과 구동, 후처리과정 수행까지 일련의 과정을 관리할 수 있는 웹 기반, 그리고 스크립트 기반 프레임워크로 구성하여 개발 [’24~’25]

-  공동활용 플랫폼 내의 운영체계는 ①웹 기반의 운영체계와 ②스크립트 기반의 운영체계, ③컴포넌트 제어 도구, 그리고 ④범용 모델을 위한 각종 도구로 구분하여 구성(그림 2와 3 참고)  [’24]

-  운영체계는 웹 기반의 운영체계와 스크립트 기반의 운영체계 두 형태로 구성하고, 사용자 환경에 맞는 체계를 선택하여 구동 가능하도록 체계 구축  [’24]

-  스크립트 기반 운영체계 구축(웹을 사용하기 어려운 환경 또는 모델이나 운영 스크립트를 세부적으로 조정하여 구동하는 사용자를 지원) 및 구동(②+③+④) [’24]

-  웹 기반 운영체계 구축(지정된 기상청 내/외부 공동활용 시스템에서 사용 가능하며, 사용자 시스템에 직접 내려받아 설치하여서도 웹 기반으로 구동 가능하도록 개발) 및 구동(①+②+③+④) [’24]

그림 2. 공동활용 플랫폼의 구성화 운영체계의 연계안

-  사용자는 각자 시스템 상황에 맞게 운영체계를 선택하고, “기상청 공동활용 시스템”을 활용하는 경우 웹 기반 운영체계를 기본으로 적용하도록 구성 [’25]

-  웹 기반 운영체계와 스크립트 기반 운영체계는 동일한 인터페이스를 사용하도록 개발 [’24~’25]
※ 웹 기반 운영체계는 스크립트 기반 운영체계를 웹에서 호출하는 방식으로 구축하고, 운영체계의 종류에 무관하게 동일한 결과를 산출해야 함(그림 3 참고)

-  웹 기반 운영체계와 스크립트 기반 운영체계 모두, 각각의 컴포넌트 별로 사용자가 제어 도구를 통해 개별 작동 및 수정이 가능하도록 개발 [’24~’25]
※ 컴포넌트는 범용 모델을 내려받고 설치 및 구동하기 위한 운영체계의 하위 단위 개념인 스크립트의 집합체를 말함

-  범용 수치예보시스템의 구동을 여러 개의 컴포넌트로 구성하고, 컴포넌트 제어 도구를 사용하여 활성화되는 컴포넌트를 선택/관리/제어하도록 개발 [’24~’25]
※ 컴포넌트 구성(안) 예: 입력자료 준비 등의 전처리, 범용 모델, 재시작, 후처리, 결과자료 저장, 분석/가시화 도구, 작업 연계 등

-  중점활용 분야별 및 이상실험 테스트베드에 필요한 컴포넌트 제어 도구를 각각 구성하고, 사용자에게 할당할 옵션 또는 네임리스트 항목 제공 [’24~’25]

-  범용 모델의 수행에서 문제가 발생하는 경우, 출력되는 로그를 참고하여 컴포넌트 별로 점검하고 제어 도구로 수정 가능하도록 운영체계를 개발 [’25]

-  범용 수치예보시스템의 모니터링 가시화는 최소 컴포넌트 단위로 작업을 점검할 수 있도록 구축 [’25]

그림 3. 웹 기반 운영체계와 스크립트 기반 운영체계의 연계 구성 방식 및 제공 방안

❍ 범용 수치예보모델 공동 활용을 위한 소스코드 관리시스템 구축

-  범용 모델을 위한 배포, 버전 및 이력 관리시스템 구축(관리자 전용) [’25]
※ 범용 모델 관리자의 체계적인 버전/배포/이력 관리 기능 개발 및 배포 소프트웨어의 손쉬운 사용자 접근성 확보

-  공동활용 플랫폼 웹페이지에 범용 수치예보모델 사용자 포럼(커뮤니티) 개설[’26]
※ 범용 모델 개선 아이디어 수렴 활용 및 개선안의 범용 모델 적용 등 환류의 과정

-  범용 수치예보시스템의 각종 도구와 구동에 필요한 자료의 배포와 관리 체계 구축 및 기술지원 [’25~’26]

-  중점활용 분야별 및 이상실험, 검정실험 테스트베드의 배포와 관리 체계 구축 [’26]

-  개발되는 공동활용 플랫폼을 활용 및 연계하여 범용 수치예보모델을 구축하고, 범용 모델 구동에 필요한 소스코드, 설치 스크립트, 운영 스크립트, 초기자료, 보조자료, 설정파일(네임리스트) 등 시범배포 [’26]

-  한국형 범용 모델에 대한 소개부터 업데이트 내역, 소스코드, 설치, 실행 등의 기술 지원체계 구축 [’26]

-  사용자 지원 “Help Desk” 운영계획(’27년~)안 수립
※ NCAR 범용 모델의 기존 사용자가 본 사업에서 개발한 범용 모델로 전환 유도할 수 있도록 하는 교육/홍보 방안 포함

❍ 공동활용 플랫폼의 사용자 및 관리자 매뉴얼 제공

-  공동활용 플랫폼을 위한 사용자 매뉴얼 제공 [’26]

-  공동활용 플랫폼의 운영체계에 따른 웹 기반 또는 스크립트 기반용 범용 수치예보시스템의 설정 파일 예시와 설명 제공 [’26]

-  공동활용 플랫폼 관리를 위한 관리자 매뉴얼 제공  [’26]

-  공동활용 플랫폼 사용자 범위, 업데이트 방식, 사용자 지원 방식 등 플랫폼 운영방침 제공 [’26]

-  범용 수치예보시스템을 포함하는 공동활용 플랫폼을 일부 사용자에게 시범 배포 후 모의 운영하고 만족도 및 의견 등 그 결과를 운영일지 형태로 기록하여 제공 [’26]

-  범용 모델의 버전/배포/이력 관리 기능에 대한 관리자 매뉴얼 제공 [’26]

-  범용 모델을 포함하는 범용 수치예보시스템의 배포 시스템의 사용자 매뉴얼 제공 [’26]

기대성과

및

활용방안 

-  개발자, 사용자들이 손쉽게 설치·운영할 수 있어  자생적인 수치예보모델 연구개발 선순환 구조 정립

-  효율적인 연구결과 공유를 통해  독자개발 수치예보모델 개발방향 모색 신속한 피드백  용이

개발일정

'23

'24

'25

'26

공동활용 플랫폼 내용 구성

스크립트 기반 및 웹 기반 운영체계 개발

중점활용 분야, 이상실험의 플랫폼 내 구동 및 제공

웹 기반 공동활용 플랫폼 최종 버전 구축

범용 수치예보모델 공동 활용을 위한 소스코드 관리시스템 구축

공동활용 플랫폼을 통한 범용 수치예보시스템 배포

공동활용 플랫폼 최종버전 시범배포

공동활용 플랫폼 매뉴얼 및 배포/버전/이력 관리시스템 매뉴얼

연도별

산출물

’23년

-  공동활용 플랫폼 내용 구성

’24년

-  스크립트 기반 및 웹 기반 운영체계 개발

’25년

-  중점활용 분야, 이상실험의 플랫폼 내 구동 및 제공

-  중점활용 분야, 이상실험 테스트베드 플랫폼 내 구동 및 제공

-  웹 기반 공동활용 플랫폼 최종 버전 구축

-  소스코드 배포/버전/이력 관리시스템

’26년

-  공동활용 플랫폼을 통한 범용 수치예보시스템 배포

-  공동활용 플랫폼 최종버전 시범배포

-  공동활용 플랫폼 매뉴얼 및 배포/버전/이력 관리시스템 매뉴얼

최종

성과물

-  사용자 운영·활용 지원을 위한 웹 기반 공동활용 플랫폼 구축 

-  공동활용 플랫폼을 통한 범용 수치예보시스템 시범배포

-  유관기관과 학계 연계를 위한 플랫폼 기반 커뮤니티 및 환류체계 구축

-  범용 수치예보모델 사용자 포럼 개설

구  분

적용기간

가감점수

적용대상

적용기산일

비고

가점

최종평가 우수등급

연구자

2년

5점 이하

최종평가 결과 우수등급인 연구개발과제의 연구책임자가 새로운 연구개발과제의 연구책임자로 신청하는 경우

최종평가 결과 통보일

-

연구성과 우수자ㆍ

우수기업

3년

3점 이하

과학기술정보통신부 우수연구성과로 선정되거나 주요 국제학술지(네이처 및 사이언스) 등재 실적이 있는 연구책임자가 신규과제를 신청하는 경우

포상일 

또는 등재일 

전문기관의 장이 상세기준 설정

3년

3점 이하

최근 3년 이내에 혁신법 시행령 제17조제4항에 따라 포상을 받은 연구책임자가 새로운 연구개발과제를 신청하는 경우

포상일

-

3년

3점 이하

「기초연구진흥 및 기술개발지원에 관한 법률 시행령」 제16조의3에 따라 선정된 우수 기업부설연구소가 소속된 기업이 참여기업에 포함된 연구개발과제의 경우

선정일

-

보안과제

3년

3점 이하

최근 3년 이내에 협약을 체결한 연구개발과제로서 협약 체결 시 보안과제로 분류된 연구개발과제의 연구책임자가 새로운 연구개발과제를 신청하는 경우

협약종료일

-

실용화기술 연구자

3년

3점 이하

최근 3년 이내에 기술실시계약을 체결하여 징수한 기술료 총액이 2,000만 원 이상이거나, 같은 기간 내에 2건 이상의 기술이전,  제품화 실적이 있는 연구책임자가 새로운 연구개발과제를 신청하는 경우

기술실시계약 체결일

-

과학기술분야 훈장, 포장 등 수상 경력

3년

3점 이하

최근 3년 이내에 과학기술 분야의 훈장, 포장, 대통령 표창 또는 대통령상을 수상한 연구자가 새로운 연구개발과제를 신청하는 경우

포상일

-

후속사업 연계

5년

2점 이하

기상업무 연구개발사업으로 수행된 연구성과를 후속사업으로 연계 개발하여 실용화를 목적으로 하는 경우

선행 연구개발과제 협약종료일

-

중소기업 참여

-

2점 이하

해당 과제의 참여기업에 중소기업 또는 「기업 활력 제고를 위한 특별법」 제10조에 따른 사업재편계획의 승인을 받은 기업이 포함된 연구개발과제

-

해당 과제에 한정함

국제공동연구

-

3점 이하

국제공동연구 중 외국의 정부・법인・단체 또는 개인이 연구개발비의 일부를 부담하는 연구개발과제

-

해당 과제에 한정함

기타

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사업별 특성에 따라 시행계획 공고 시 별도로 명시한 경우

-

-

감점

제재처분

3년

5점 이하

혁신법 제32조제1항제3호의 사유로 제재처분을 받은 경우

처분일

연구포기

3년

5점 이하

연구개발과제의 연구수행 중 정당한 사유없이 연구를 포기한 경력이 있는 연구책임자나 기업의 경우

협약 포기 또는 연구포기 통보일

(연구기관→전문기관)

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