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[전문가 칼럼] 4차 산업혁명을 위한 에너지혁명에 대한 소고

김현주 선박해양프랜트연구소 해수플랜트연구센터장

4차 산업혁명에 대한 관심이 뜨겁다. 4차 산업혁명이 무엇인지에 대해서는 의견이 분분했지만 이제 어렴풋이 윤곽이 잡혀 가고 있는 것 같다. 필자는 ‘4차 산업혁명은 첨단 ICT(정보통신기술)를 활용해 농수산업, 제조업, 의료 및 공공 서비스업을 혁신적으로 개선해 사회 전반을 지속가능하게 발전시키는 것’으로 이해하고 있다.


4차 산업혁명을 안정적으로 추진해 나가기 위해서는 핵심 인프라 체계화 및 안정화가 병행돼야 할 것이다. 산업혁명을 뒷받침할 에너지혁명의 과제도 숙고할 필요가 있다. 국제에너지기구(IEA)는 2040년 에너지 수요가 인구증가 및 환경변화 등으로 현재의 1.56배가 될 것으로 예측한 바 있다. 이는 산업 환경변화로써 4차 산업혁명 같은 초연결, 초신속, 고지능 산업활동을 위한 추가적인 에너지수요의 급증을 감안하지 못한 결과일 것이다. 최근 이를 고려한 연구결과의 하나로 2040년 에너지수요는 지금의 100배에 달할 수 있다는 예측이 있었다.


100배까지는 안될지 몰라도 1.56배보다는 훨씬 클 것이라는 쪽에 손을 들어 주면서 전체 에너지수요뿐만 아니라 초연결 대상들이 곳곳에 산재해 있을 상황을 그려 보면 에너지공급시스템을 그에 맞게 구축해야 하며 곳곳에서 가용한 모든 에너지를 활용할 수 있어야 하리라는 상상을 할 수 있다.


추운 극지에서도, 깊은 바다에서도, 깜깜한 땅 속에서도, 디딜 곳 없는 하늘에서도 활용할 수 있는 충분한 에너지를 위해서는 크고 작은 에너지, 변화무쌍한 모든 에너지를 거두고 저장하고 이용하는 기술들이 필요할 것이다. 분산 에너지수요를 고려하면 변환과정에서 손실이 일어나는 것도 최대한 방지하는 계획이 필요하다. 열수요는 현장 열을, 동력수요는 현장 동력을, 전기수요는 현장 전력을 최대한 이용하고 남는 것은 효과적으로 부족한 곳으로 나누는 것에 기존 에너지기술 활용과 새로운 에너지 기술의 개발이 집중돼야 한다. 이를 위한 신소재 및 신기술 연구가 동력기계로부터 전자소자에 이르기까지 다양하게 추진되고 융복합적 이용과 관리가 고도화돼야 한다. 크고 작은 자연에너지, 미활용에너지의 생산과 저장, 공급과 수급에 4차 산업의 핵심기술들이 적용돼야 함은 두 말할 나위가 없다.


어디서든 환경과 상태를 측정해 엄청나게 많아질 빅데이터를 분류하고 처리하기 위해서는 연산기술(소프트 IT산업)의 발달뿐만 아니라 기반시설(하드 IT산업) 완비도 필요하다. 클라우드 기술 덕분에 기반시설인 데이터센터가 도심에 머물지 않고 적재적소로 배치되고 있다. 우리나라에도 현재 140여개의 데이터센터가 설치돼 있고 계속 증가추세이다. 규모가 있는 시설들은 연간 3~4만toe의 에너지를 소모하고 있다고 하니 ‘전기 먹는 하마’라고 할 수 있다.


많은 에너지가 냉각에 이용되고 있고 이를 줄이기 위한 노력으로 MS, 애플, 페이스북 등은 다양한 방법들을 시도하고 있다. 차가운 대기 환경을 이용하기 위해 고지대나 극지방에 데이터센터를 건설하고 있고 깊은 바닷속에 데이터센터를 설치하기 위한 실험도 한 바 있다. 우리도 차가운 자연에너지를 이용할 수 있는 내륙 저수지나 임해 심해지역에 클라우드 데이터센터를 점증하는 수요에 맞게 설치하는 것을 검토해 나갈 필요가 있다.


특히 우리나라 동해에 풍부하게 부존하는 해양심층수는 연간 2℃ 이하의 수온을 유지하고 있어 매우 유용하고 가용량도 동해물의 90% 이상에 달해 거의 무한한 자원이다. 이와 같은 자연에너지를 이용해 데이터센터를 구축하고 운영해 나간다면 안정적인 4차산업혁명 기반을 확보해 나갈 수 있을 것이다. 또한 냉각에 이용한 배출수 자원을 단계적으로 스마트하게 농수산업, 제조업, 유통 및 관광업 등에 이용하도록 함으로써 4차산업혁명 기반으로써 뿐만 아니라 효율적인 수단으로써 지역사회를 합리적으로 변모시키는 시범사례가 돼 보급, 확산되길 기대해 본다.