스마트폰 앱으로 날씨 예보에 기여해볼까

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우리가 가지고 있는 스마트폰으로 날씨 예보에 기여할 수 있다면 어떤 기분일까. 매일 예보를 볼 때마다 괜히 뿌듯해지진 않을까. 위치 서비스를 지원하는 안드로이드 스마트폰 사용자라면 누구나 참여 가능한 빅데이터 프로젝트가 본격적으로 궤도에 올랐다.

Camaliot

유럽 우주국(ESA)이 후원하는 글로벌 프로젝트 ‘카맬리엇(Camaliot)’은 전 세계 스마트폰과 위성 신호를 바탕으로 데이터를 측정해 해당 지역의 날씨, 특히 강수량을 예상하는 데 활용하는 기술을 품고 있다. 이 기술을 통해 일기 예보의 정확도를 개선하는 것이 최종 목표다.

여기에는 글로벌 항법 위성 시스템(Global Navigation Satellite System, GNSS)으로부터 수신하는 신호가 사용된다. 우리가 흔히 ‘GPS(Global Positioning System)’라고 부르는 것과 비슷한데, GPS는 미국 정부가 관리하는 GNSS의 한 종류다. 다른 GNSS로는 러시아의 GLONASS, 중국의 Beidou, EU의 Galileo 등이 있다.

일반적으로 스마트폰에 내장된 위성 신호 감지 기능은 사용자의 위치를 파악하는 데 활용된다. 고정 궤도를 유지하는 위성으로부터 시간과 위치가 포함된 신호를 전송받고, 신호가 도달하는 데 걸린 시간을 측정해 지구상의 현재 위치를 계산하는 원리다.

카맬리엇 프로젝트는 이 과정에서 대기 중 수증기의 양이 위성 신호에 영향을 끼칠 수 있다는 점에 주목했다. 수증기가 많을수록 위성 신호 전달 속도가 느려지거나 신호 강도가 저하될 수 있다는 이야기다.

원리대로라면 평소보다 신호 강도가 떨어지거나 신호를 수신하는 데 시간이 오래 걸린다면 해당 지역의 대기권에 수증기가 많고, 곧 비나 눈이 내릴 수 있다고 유추해 보는 게 가능하다.

카맬리엇 연구팀은 전 세계에서 수집된 데이터를 실제 날씨 정보와 대조해 보고 대기 중 수증기의 양이 위성 신호에 어떤 영향을 미치는지 측정한다. 연구팀은 이 정보를 인공지능(AI) 기계 학습으로 처리해 일기 예보에 도움을 줄 수 있을 것이라고 주장했다.

Camaliot

비슷한 방법으로 우주에 밀접한 대기층 ‘전리권’의 날씨 변화를 추적하는 것도 가능하다. 이는 우주의 날씨를 파악하는 데 활용하거나, 전자기 폭풍이 발생했을 때 위성 신호의 정확도를 높게 유지하는 데 도움을 준다.

카맬리엇은 안드로이드 스마트폰 전용 앱으로 출시됐으며, 위치 서비스를 지원하는 안드로이드 7 이상 스마트폰에 설치할 수 있다.

만약 스마트폰에 이중 주파수 GNSS 수신기가 내장된 경우 더 넓은 주파수 대역으로 정보를 받아 위치 정확도가 높아진다. 카맬리엇 연구팀은 50여 가지의 스마트폰이 해당 조건을 충족한다고 밝혔다. 여기에는 삼성 갤럭시 S10·노트10 시리즈 이상, 구글 픽셀4 시리즈 이상이 해당되며 대부분 퀄컴 스냅드래곤 5G 모뎀이 탑재된 게 특징이다.

Camaliot 앱

앱 사용 방법은 간단하다. 구글 플레이스토어에서 카맬리엇 앱을 다운로드하고 실행하면 ‘기록 시작(Start Logging)’ 버튼이 있는데, 하늘이 잘 보이는 위치에 스마트폰을 두고 이 버튼을 누르기만 하면 된다.

충분히 데이터가 확보됐다고 생각될 때 ‘기록 중지(Stop Logging)’를 누르면 측정을 마무리하고 원시 GNSS 데이터를 서버로 전송한다. 전송하는 데이터에는 위성 신호 강도, 위성과 스마트폰 사이의 거리, 여러 위성을 통해 측정한 위상(位相) 데이터가 포함된다.

데이터를 측정하고 전송하는 과정을 반복하면 더 많은 데이터가 쌓인다. 이렇게 쌓인 데이터는 우주와 대기권의 기상 예측을 위한 기계 학습 알고리즘을 구축하는 데 사용된다. 데이터가 많으면 많을수록 기계 학습의 정확도가 높아지는 셈이다. 원시 GNSS 데이터와 우주선 데이터, 전리권의 상태를 매개변수로 지역 날씨를 예측하는 데 도움을 줄 수 있다.

회원가입을 할 경우 사용자 이름과 이메일 주소, 비밀번호가 카맬리엇의 데이터베이스에 저장되지만 개인 정보 보호 정책에 따르면 연구 결과에는 이 데이터를 활용하지 않는다. 카맬리엇 측은 과학 연구 수행과 환경 모니터링 등 공익을 위해 스마트폰에서 측정한 원시 GNSS 데이터를 사용한다고 밝혔다.

또한 카맬리엇 앱과 홈페이지를 통해 다른 사용자들이 제공한 데이터도 접근·다운로드할 수 있다. 연구팀은 카맬리엇 프로젝트를 통해 수집된 데이터를 다른 연구에 사용하도록 공개하겠다고 공지했다.

사용자의 수고로 데이터를 확보하다 보니 보상도 있다. 카맬리엇 팀은 오는 6월 30일까지 카맬리엇 앱을 통해 GNSS 데이터를 제공하는 사용자를 대상으로 안드로이드 스마트폰이나 아마존 바우처 같은 경품을 제공하는 캠페인도 진행하겠다고 알렸다.

테크플러스 에디터 이병찬

tech-plus@naver.com​

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