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AI로 기후위기 미래 예측한다
기후 변화는 기온 상승뿐 아니라 경제·에너지·산업 전반에 영향을 미치는 복합 문제로, 미래를 정확히 예측하기 어렵다. KAIST·국제 연구진이 인공지능(AI)을 활용해 기후 변화와 사회·경제적 영향을 동시에 분석할 수 있는 차세대 기후 연구 모델을 제시했다.
우리 대학은 녹색성장지속가능대학원 전해원 교수, 카르틱 무카빌리(Karthik Mukkavilli) 겸직교수, 전산학부 오혜연 교수 연구팀이 중국 북경대학교, 영국 임페리얼 칼리지 런던, 이탈리아 밀라노 폴리테크닉대학교, 미국 메릴랜드대학교, 오스트리아 국제응용시스템분석연구소(IIASA) 등 세계 유수 연구기관과의 국제 공동 연구를 통해 AI 기반 기후 연구 통합 프레임워크를 제시했다고 13일 밝혔다.
현재 기후 변화 연구는 물리적 기후 예측, 사회·경제 영향 분석, 에너지 정책 평가 등이 분야별로 분리돼 수행되는 경우가 많다. 서로 다른 데이터와 분석 체계를 사용하기 때문에 이를 종합적으로 연결해 정책 결정에 활용하는 데 시간이 오래 걸린다는 한계가 있었다.
연구팀은 이를 해결하기 위해 ‘AI 기반 기후 연구 파운데이션 모델(AI-Based Climate Research Foundation Model)’을 제안했다. 이 모델은 지구 관측 데이터, 에너지·경제 시나리오, 정책 지표 등 성격이 서로 다른 대규모 데이터를 AI가 공통된 방식으로 이해·분석할 수 있는 가상 분석 공간(shared latent space)에서 함께 처리한다.
이를 통해 기후 변화의 물리적 현상뿐 아니라 경제·사회적 영향까지 동시에 고려한 빠르고 정교한 예측이 가능해진다.
특히 연구팀은 ‘혼합 전문가(MoE, Mixture of Experts)’ 구조를 적용해 서로 다른 역할을 하는 AI 모델이 분야별 전문가처럼 협력하도록 설계했다. 물리 법칙 기반 계산 모듈과 통계 학습 기반 AI 모듈을 결합해 예측의 정확성과 신뢰성을 높였으며, 온실가스 감축 목표 도입이나 신재생에너지 확대 정책이 산업·경제에 미치는 영향을 빠르게 분석할 수 있도록 했다.
이번 연구는 단순히 기후를 예측하는 수준을 넘어, 정책 변화에 따른 사회·경제적 영향을 함께 분석할 수 있는 새로운 AI 기반 기후 연구 방향을 제시했다는 점에서 의미가 크다. 국제 학술지 네이처 클라이밋 체인지(Nature Climate Change)에 4월 28일 게재되었으며, AI기반 기후-인간 상호영향 차세대 통합평가모델 개발(과학기술정보통신부, 한국연구재단)과제의 지원으로 수행됐다.
※ 기고문 : Artificial Intelligence to Support Cross-Disciplinary Climate Change Research, https://doi.org/10.1038/s41558-026-02624-x
한편 KAIST 연구팀은 이러한 프레임워크를 실제로 구현한 AI 기반 예측 모델도 함께 공개했다.
연구팀은 ‘에너지-온실가스 예측 고속 에뮬레이터(emulator)’를 시범 구현 모델(prototype) 형태로 개발했다. 이 모델은 기존의 복잡한 에너지·탄소배출 통합평가모델(IAM, Integrated Assessment Model) 계산 과정을 AI가 빠르게 대신 수행하도록 만든 기술이다.
기존 통합평가모델은 하나의 정책 시나리오를 분석하는 데 많은 시간과 계산 자원이 필요했지만, 연구팀이 개발한 AI 모델은 수천 개의 정책 시나리오를 단시간에 분석할 수 있다. 이를 통해 탄소중립 정책이나 에너지 전환 정책의 효과를 보다 빠르게 예측하고 정책 결정에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
쉽게 말해, 미래 기후와 경제 변화를 예측하는 ‘가상 정책 실험실’을 AI로 구현한 셈이다. 예를 들어 탄소세를 높이거나 재생에너지를 확대했을 때 온실가스 배출량과 경제 변화가 어떻게 달라지는지를 훨씬 빠르게 시뮬레이션할 수 있다.
신예은(Yen Shin) 석사과정 학생이 제1저자로 참여하고 오혜연 교수와 전해원 교수가 공동 교신저자로 참여한 해당 연구는 지구과학 모형 개발 전문 학술지 지오사이언티픽 모델 디벨롭먼트(Geoscientific Model Development)'에 1월 9일 심사전 공개 논문(preprint)으로 발표됐다.
※ 논문명: ML-IAM v1.0: Emulating Integrated Assessment Models With Machine Learning, https://doi.org/10.5194/egusphere-2025-5305
해당 연구 성과는 세계 최대 AI 학회인 뉴립스(NeurIPS) 2025 ‘기후변화 대응 머신러닝’ 워크숍에 초청되어 발표됐으며, 기후학계와 AI산업계의 큰 관심을 받고 있다. 이 연구는 환경부의 재원으로 한국환경산업기술원의 관측 기반 공간정보지도 구축 기술개발사업 (RS-2023-00232066)의 지원으로 수행됐다.
전해원 교수와 오혜연 교수는 ‘KAIST AI4Good*’ 연구 네트워크 창립 멤버로 활동하며 AI를 기후 위기 등 사회문제 해결에 활용하는 연구를 이어가고 있다.
*KAIST AI4Good: AI를 활용해 공공의 이익을 추구하는 연구 플랫폼(https://ai4good.kaist.ac.kr/)
전해원 교수는 “이번 기후-AI 모델은 기후 과학자와 정책 입안자 사이의 간극을 줄여줄 효과적인 가교 역할을 할 것으로 기대한다”며 “함께 공개한 고속 AI 에뮬레이터는 실시간에 가까운 정책 분석을 가능하게 해 실질적인 기후 대응 솔루션을 제공하는 핵심 기술이 될 것”이라고 말했다.
오혜연 교수는 “AI 기술은 단순한 상업적 도구를 넘어 인류 생존을 위협하는 기후 위기 해결에 기여해야 한다”며 “이번 국제 공동 연구는 AI가 사회적 난제 해결을 위한 글로벌 공공재 역할을 할 수 있음을 보여주는 사례가 될 것”이라고 강조했다.
2026.05.13 조회수 2702 -
KAIST-프린스턴대, 기후위기 대응 ‘넷제로 코리아’ 공식 출범
우리 대학 녹색성장지속가능대학원 전해원 교수 연구팀이 미국 프린스턴대학교 앤드링거 환경·에너지 연구센터와 탄소중립 공동연구 추진을 위한 양해각서(MOU)를 체결하고, ‘넷제로 코리아(Net-Zero Korea, 이하 NZK)’ 프로젝트를 공식 출범했다고 27일 밝혔다. 이번 프로젝트는 부산 벡스코에서 열린 기후산업국제박람회(WCE) 현장에서 발표됐으며, 구글의 시드펀딩으로 시작된다.
NZK 프로젝트는 단기적으로 한국의 에너지 및 산업 부문의 탄소중립 전환을 가속화하고, 중장기적으로는 정책 수립과 실행을 위한 한국의 에너지시스템 모델링 역량을 강화하는 것을 목표로 한다. 에너지 시스템 모델링은 청정에너지로과 탄소중립으로의 전환을 연구하는데 핵심적인 역할을 한다.
특히, 이번 연구는 프린스턴대가 2021년 발표해 주목을 받은 ‘넷제로 아메리카(Net-Zero America)’ 프로젝트의 선도적 모델링 방법론을 KAIST의 통합평가 모형 연구와 접목하여 한국 실정에 맞게 적용할 계획이다.
넷제로 코리아 프로젝트는 구글, KAIST, 프린스턴대학교의 재원으로 추진된다. 이번 연구는 지역별 토지 이용 변화부터 일자리 창출에 이르기까지 다양한 요소를 정밀 분석하고, 그에 따른 에너지·산업시스템의 변화를 구체적으로 시각화하는 것이 특징이다. 또한 국제 협력 네트워크를 기반으로 연구를 진행하는 한편, 한국의 특수성을 반영한 모델링을 수행한다. 특히 KAIST는 국제무역 영향을 통합한 최적화 기반 오픈소스 에너지·산업시스템 모델을 개발해 글로벌 학계와 정책 연구에 기여할 예정이다.
따라서 이번 모델링 연구의 핵심은 ‘넷제로 아메리카(Net-Zero America)’에서 주목받았던 정밀한 분석과 현실적 접근 방법을 한국에 적용하는 데 있다. 이를 통해 높은 공간적·시간적·부문별·기술적 해상도로 에너지와 산업시스템의 변화를 구체적으로 시각화하고, 지역별 토지 이용 변화, 자본 투자 규모, 일자리 창출, 대기오염에 따른 건강 영향 등 다양한 요소를 종합적으로 분석함으로써 이해관계자들에게 실질적이고 신뢰성 있는 정보를 제공할 수 있다.
아울러 우리 대학 연구팀은 호주, 브라질, 중국, 인도, 폴란드 등 세계 주요 연구기관과 국가 단위 탈탄소화 모형 연구를 수행해 온 프린스턴대 연구진과 협력하여, 글로벌 연구 네트워크를 활용한 공동연구를 진행할 예정이다.
우리 대학은 한국에 특성화된 글로벌 통합평가모형(IAM) 개발 경험을 바탕으로, 최적화 기반 오픈소스 에너지·산업시스템 모델에 국제무역 영향을 통합하는 새로운 시도를 주도할 예정이다. 무역이 경제 전반에서 중요한 역할을 하는 한국의 특수성을 반영해 기존의 국가 단위 에너지 모델링 한계를 보완하고자 한다.
프린스턴대 측 연구책임자인 웨이 펑(Wei Peng) 교수는 "KAIST의 세계적 수준 통합평가 모델링 전문가들과 협력을 통해 매크로에너지 모형과 통합평가 모형의 장점을 접목한 새로운 연구를 통해 한국처럼 무역이 경제에서 중요한 역할을 하는 많은 국가에 적용할 수 있는 역량을 구축할 수 있을 것”이라고 말했다.
안토니아 가웰(Antonia Gawel) 구글 파트너십 담당 디렉터는 “KAIST와 프린스턴대가 한국에서 진행하는 이번 의미 있는 연구를 지원하게 되어 매우 기쁘게 생각한다”며 “이는 2030년까지 당사 공급망 전반에서 넷제로 배출을 달성하려는 구글의 목표에 큰 도움이 될 것”이라고 밝혔다.
전해원 녹색성장지속가능대학원 교수는 “넷제로 연구를 선도해 온 프린스턴 대학교와의 공동연구를 통해 한국 탄소중립과 지속가능한 에너지의 달성에 과학적인 근거 기반을 제공할 수 있기를 기대한다”고 말했다.
이광형 총장은 “KAIST는 프린스턴대학교와 미국과 한국의 대표 연구기관으로 손잡고 기후위기 대응을 위한 과학 기반 정책 지원 체계를 공동 구축한게 되어 매우 뜻깊게 생각한다. 이번 협력은 한국 사회의 탄소중립 달성뿐만 아니라 글로벌 기후위기 대응에도 중요한 기여가 될 것이다”라고 전했다.
2025.08.28 조회수 10680 -
기후 위기 대응, 농경지 12.8% 줄여 식량 위기 경고
산업화 이전 대비 지구 평균 온도 상승을 1.5도 이내로 제한하겠다는 파리협정의 1.5도 목표를 달성하기 위해서는 전 세계적인 협력과 강력한 기후변화 감축 목표 설정이 필수적이다. 하지만 국제 공동연구진이 1.5도 목표 달성을 위한 정책이 실제로는 전 세계 농경지 면적을 약 12.8% 줄여 식량 위기안보에 부정적인 영향을 줄 수 있다는 연구 결과를 발표했다.
우리 대학 녹색성장지속가능대학원 전해원 교수와 베이징 사범대 페이차오 가오 교수가 이끄는 공동 연구팀이 파리협정의 1.5도 목표 달성이 전 세계 농경지와 식량 안보에 미치는 영향을 분석한 연구결과를 2일 밝혔다.
연구팀은 1.5도 목표 달성을 위한 기후 정책이 전 세계 농경지에 미치는 영향을 상세히 분석했다. 5제곱킬로미터(㎢) 단위로 전 세계 토지 변화를 예측했고 정밀하게 분석하였다.
기존 연구들에서는 1.5도 시나리오에서 농경지가 오히려 늘어날 것으로 예측했으나, 연구팀은 기후 정책이 분야 간에 미치는 영향과 토지 이용 강도를 함께 고려하면 전 세계 농경지가 12.8%가량 줄어들 것으로 분석했다. 특히 남미는 24%나 감소해 가장 큰 타격을 받을 것으로 예상됐고, 전체 농경지 감소의 81%가 개발도상국에 몰릴 것으로 분석됐다.
더 큰 문제는 주요 식량 수출국의 수출 능력이 12.6% 줄어들어 식량 수입에 의존하는 국가들의 식량 안보에 영향을 미친다는 것이다. 식량 생산 대국인 미국, 브라질, 아르헨티나의 농산물 수출 능력이 각각 10%, 25%, 4% 감소할 것으로 예측됐다.
전해원 교수는 “전 세계적 탈탄소화 전략을 세울 때는 여러 분야의 지속가능성을 두루 고려해야 한다”며 “온실가스 감축에만 집중한 나머지 지구생태계의 지속가능성이라는 더 큰 맥락을 보지 못하면 의도치 않은 부작용이 생길 수 있다”고 설명했다.
이어 “특히 개발도상국은 농경지가 줄어들고 수입 의존도는 높아지는 이중고를 겪을 수 있어, 탄소중립을 이루면서도 식량 안보를 지키기 위한 국제 협력이 꼭 필요하다”고 강조했다.
이 연구 결과는 우리 대학 전해원 교수와 베이징 사범대 송창칭 교수가 공동 교신저자로 국제 학술지 ‘네이처 클라이밋 체인지(Nature Climate Change)'에 3월 24일자로 게재되었고 4월호 표지 논문으로 선정되었다. (논문명: Meeting the global 1.5-degree goal could result in large-scale heterogeneous loss in croplandsHeterogeneous pressure on croplands from land-based strategies to meet the 1.5 °C target, DOI. https://doi.org/10.1038/s41558-025-02294-1)
이번 연구는 카이스트와 중국 베이징사범대학교, 북경대학교, 미국 메릴랜드대학교 연구진들과 공동으로 수행됐다.
참고로, 본 연구팀은 2021년 사이언스(Science)지에 발표된 첫 연구를 통해 현재 감축안으로는 지구 온도 상승을 1.5도 아래로 유지할 확률이 11%에 그친다는 사실을 밝혔고 각국의 온실가스 감축목표를 이행하는 경우에도 2도 이상 기온이 오를 확률을 예측했다.
※ Ou et al. 2021. Can updated climate pledges limit warming well below 2 degrees C? Science, 374(6568)
이어 2022년 네이처 클라이밋 체인지(Nature Climate Change)에 발표된 두 번째 연구에서 연구팀은 1.5도 목표 달성을 위한 구체적인 방안으로 제시한 세 가지 핵심 전략은 첫째, 2030년까지 각국의 단기 감축목표를 상향하고, 둘째, 2030년 이후 탈탄소화 속도를 기존 연평균 2%에서 최대 8%까지 높이며, 셋째, 각국의 탄소중립 달성 시점을 최대 10년까지 앞당겨야 한다는 것이다.
특히 2030년 이후로 목표 상향을 미루면 1.5도 달성이 가능하더라도 수십 년간 지구 온도가 크게 오르는‘오버슈트’현상이 발생할 수 있다고 경고했다.
※ Iyer et al. 2022. Ratcheting of climate pledges needed to limit peak global warming. Nature Climate Change, 12(12).
2025.04.02 조회수 6634 -
창업원, 2024 기후테크 전국민 오디션 우승팀 선발
우리 대학 창업원이 주관한 ‘2024년 기후테크 전 국민 오디션’ 파이널 라운드 행사를 12월 17일(화), KI빌딩 퓨전홀에서 개최하고 최종 8팀을 선발했다고 18일(수) 밝혔다.
이번 행사는 기후 위기를 극복하고 탄소중립 시대를 선도할 아이디어와 기술을 발굴하고자 추진됐다.
17일(화) 대회 결과 일반리그에서는 안빈 학생(KAIST), 스타트업 리그에서는 ㈜에코캐탈이 대상으로 선정됐다. 이 외에도 △최우수상(아시아퍼시픽 국제외국인학교 배준오 학생, ㈜엔텍바이오에스) △우수상(국민대학교 류동호 학생, ㈜이유씨엔씨) △특별상(군산대학교 장대현 학생, ㈜이유씨엔씨)으로 총 8팀을 수상했다. 일반리그 대상에게는 창업지원금 2천만 원, 스타트업 리그 대상에게는 사업화 지원금 3천 5백만 원을 수여했다.
일반 리그 대상 안빈 학생(원자력및양자공학과 박사과정)은 방사능 물질로 전기를 생산하여 탄소를 절감하는 아이디어를 제안했다. 스타트업 리그 대상 ㈜에코캐탈은 기존에 배출되는 이산화탄소를 포집하고 활용하여 친환경이면서도 초고순도인 아세톤을 생산하는 기술을 제안했다. 이를 통해 지구온난화로 이어지는 이산화탄소 배출을 줄이는 동시에 유해성이 없는 친환경 아세톤을 생산할 수 있다.
이 외에도 배준오 학생(아시아퍼시픽 국제외국인학교)은 수경재배가 가능한 맹그로브 나무를 활용해 이산화탄소를 흡수하는 방안을, ㈜엔텍바이오에스는 바이오 기술을 적용한 친환경 메탄저감 사료 제조를 제안해 높은 평가를 받고 각각 최우수상을 수상했다.
‘2024년 기후테크 전 국민 오디션’은 올해 10월부터 11월까지 한 달 동안 일반리그 66명, 스타트업 리그 70명으로 총 136명이 서류 지원했다. 11월 1차 오디션을 거쳐 일반 리그·스타트업 리그에서 각각 7개 팀을 선발하고, 1개월간 아이디어 및 기술 고도화 과정을 거쳤다. 17일(화) 최종 오디션에서 14개 팀의 기술 발표를 진행했으며, 평가를 통해 최종 8개 팀을 선정해 시상했다.
일반 리그 지원자는 일반인 및 예비창업가로, 기후 문제 해결과 관련된 ▲아이디어 참신성 ▲시장가치 ▲실현 가능성 ▲환경점수 등을 기준으로 평가했다. 스타트업 리그는 창업 7년 미만의 기후테크 기업들로, ▲혁신성 ▲시장 잠재력 ▲비즈니스 모델 ▲팀 역량 ▲환경점수 등을 기준으로 평가를 진행했다
배현민 창업원장은 “이번 기후테크 오디션을 통해 더 많은 분이 기후 문제 해결에 동참하고 혁신적인 아이디어를 실현해 나가길 기대한다. 최종 선발된 아이디어는 창업원 프로그램을 통해 실제 사업으로 이어질 수 있도록 후속 지원할 것”이라고 밝혔다.
이어, “기후테크는 단순한 환경 보호를 넘어 기술과 비즈니스를 결합해 지속가능한 미래를 창조하는 새로운 도전이다. 우리 대학은 실질적이면서도 실행가능한 해결책을 만드는 새로운 플랫폼을 구축해가고, 기후 문제 해결의 선두주자로 자리할 것”이라고 강조했다.
한편 동 행사는 우리 대학 창업원이 주관하고 대전창조경제혁신센터가 협력한 대회이다. 이 외에도 과학기술정보통신부, 중소벤처기업부, 대전광역시, EBS가 후원했다.
2024.12.18 조회수 8338 -
하나금융그룹과 ESG 미래전략 MOU 체결
우리 대학이 하나금융그룹(회장 김정태)과 ‘ESG 미래전략 업무협약’을 체결했다. 두 기관은 2050년 탄소중립 달성 및 인류 난제인 기후 위기 해결이라는 대의적인 목표에 뜻을 모으고 ▴기후변화 문제 해결 ▴저탄소 에너지경제로의 전환 ▴신재생에너지 확대 등의 분야에서 협업을 추진할 방침이다. 이를 위해, 하나금융그룹은 100억 원을 KAIST에 지원할 계획이라고 밝혔다. 기초과학 및 융합기술 등 다양한 학술 활동을 후원하고 그룹의 ESG 경영을 실천하기 위한 노력의 일환이다. 또한, KAIST의 기술지주회사인 ㈜카이스트홀딩스는 하나은행과 공동으로 ‘㈜인공광합성 연구소’를 설립할 계획을 밝혔다. 하나은행은 100억 원 상당을 투자하고, ㈜카이스트홀딩스는 KAIST 기술 및 지식재산을 현물로 출자하는 방안이다. ‘인공광합성’이란 식물의 광합성 원리를 모방하는 기술이다. 태양에너지를 원천으로 대기 중의 이산화탄소를 포집한 뒤 여러 가지 유용한 물질로 업사이클링하는 연구 분야로 온실가스 문제를 해결할 중요한 대안으로 주목받고 있다. ‘㈜인공광합성 연구소’는 탄소중립을 위한 게임 체인저 기술 개발을 목표로 태양광 에너지를 활용·전환하는 분야와 이산화탄소를 포집·저장해 유용물질로 변환하는 분야의 관련 기술을 융합하는 중장기 연구를 수행할 계획이다.
한편, KAIST는 지난달 ㈜카이스트홀딩스를 출범시켰다. 기술이전을 통한 창업을 지원해 연구·개발(R&D) 투자 선순환 시스템을 구축하는 기술지주회사다. 23일 하나금융그룹 명동사옥에서 진행된 업무협약(MOU) 체결식에는 이광형 KAIST 총장, 김정태 하나금융그룹 회장, 박성호 하나은행장, 최성율 ㈜카이스트홀딩스 대표 등 관련 주요 인사가 참석했다. 김정태 하나금융그룹 회장은 “최근 탄소중립이 국제사회 화두가 되고 있는 가운데 탄소를 활용할 수 있는 미래 기술 상용화가 시급한 상황이다”라며 “이번 하나금융그룹과 KAIST는 이번 협약을 통해 탄소중립을 위한 미래기술 상용화와 기후변화 문제를 해결할 수 있는 게임체인저가 될 것으로 믿는다”고 말했다.
이광형 총장은 “ESG 경영에 대한 하나금융그룹의 실천 의지와 미래사회를 바라보는 KAIST의 비전과 기술이 만나 기후 위기와 탄소중립이라는 인류의 난제를 성공적으로 풀어나갈 시너지를 발휘할 것으로 기대한다”라고 화답했다. 이어, 이 총장은 “이제 막 첫발을 떼기 시작한 ㈜카이스트홀딩스가 이번 협력을 통해 유망산업 육성 및 저탄소산업 생태계 조성 등 다양한 부가가치 창출하는 모범적인 선례를 남길 수 있길 바란다”라고 말했다.
2022.02.24 조회수 13014