3D 프린터로 열전발전기를 찍어내고, 열을 효과적으로 거둬 전기를 만드는 기술이 개발됐다. 뜨거운 보일러 배관이나 자동차 배기가스관에 있는 열을 버리지 않고 전기로 바꿀 수 있는 기술이다. 16일 울산과기원(UNIST)에 따르면 손재성 신소재공학부 교수팀이 유기물 프리 전-무기 열전 잉크를 합성하고, 압출형 3D 프린터로 열원 일체형 열전발전기를 제작하는 기술을 개발했다. 열전 기술은 열에너지를 전기에너지로 바꾸거나 전기에너지를 열에너지로 변환하는 기술이다. 또 열에너지 변환기술은 열을 전기로 변환하는 열전발전 기술이 유일하다. 열전발전기는 열의 공급원인 열원에 직접 부착돼 구동한다. 그러나 기존 직육면체 소재로 만든 평판형 열전발전기는 열에너지 회수에 한계가 있다. 열원 표면은 대부분 평평하지 않아 평판형 열전발전기가 제대로 접촉하지 못하기 때문이다. 이때 생기는 열손실은 발전기 출력에 치명적이다. 이 문제를 해결하려고 손 교수팀은 3D 프린터를 이용해 열전소재의 형상을 열원 모양과 크기에 맞게 제작, 열원 일체형 열전발전기를 개발했다. 열전 잉크를 만들어 3D로 프린트한 결과, 열전소재 형상을 자유롭게 바꿀 수 있었다. 여기에다 열전발전기는 열원과 하나처럼 붙어 열 손실도 크게 줄었다. 또 이번에 개발된 열전 잉크는 끈적거리는 점탄성을 가지면서도 프린팅했을 때 전기적 특성을 유지해 주목받았다. 울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr

21세기 친환경 운송 수단으로 전기차의 비중이 점점 커지고 있습니다. 적용 범위도 소형 승용차나 스포츠카에서 버스, 트럭, 오토바이 등 매우 다양한 차종으로 넓어지고 있습니다. 하지만 전기 비행기는 상대적으로 상용화가 어려울 것으로 예상됩니다. 배터리의 무게를 고려하면 경량화가 중요한 항공기에 대량으로 탑재하기 어렵기 때문입니다. 비록 주요 항공기 제조사들이 전기 혹은 전기 하이브리드 항공기 개발에 뛰어들긴 했지만, 더 현실적인 대안이 필요하다는 지적이 나오는 이유입니다. 스위스의 취리히 연방 공과대학, 쉘(Shell) 등 유럽의 다국적 산학 합동연구팀은 솔라젯(SOLAR-JET·Solar chemical reactor demonstration and Optimization for Long-term Availability of Renewable JET fuel)이라는 새로운 접근법을 시도하고 있습니다. 이들의 목표는 태양열 에너지, 물, 이산화탄소로 제트 연료를 생산하는 것입니다. 원리는 생각보다 간단합니다. 이산화탄소와 수증기, 촉매를 반응기에 넣은 후 여러 개의 거울을 이용해서 태양열을 한 장소에 집중시켜 열화학 반응을 유도하는 것이 반응의 첫 단계입니다. 높은 온도에서 산소가 분리된 이산화탄소와 물은 일산화탄소와 수소 가스로 변환되는 데 이는 두 번째 단계인 피셔 트롭쉬 반응(Fischer - Tropsch)의 원료가 됩니다. 과거 석탄을 액체 연료로 변환하는 데 사용했던 공정으로 이를 통해 케로신(등유)와 비슷한 원료가 만들어집니다. 이를 조금만 가공하면 제트 연료로 만들 수 있습니다. 이론적으로는 어렵지 않지만, 사실 상용화가 어려웠던 이유는 에너지 전환 효율이 낮기 때문입니다. 최근 연구팀은 태양에너지–연료 에너지 전환 효율을 5.25%까지 끌어올리는 데 성공했지만, 상용화를 위해서는 적어도 15% 이상의 전환 효율이 필요하며 궁극적으로는 태양열–전기 효율과 비슷한 30% 에너지 전환 효율을 갖춰야 상업적으로 널리 사용될 수 있습니다. 물론 이 목표를 달성하기 위해서 지금도 연구는 한창 진행 중입니다. 태양열을 한 장소에 집중시켜 이 열에너지로 전기를 생산하는 집중식 태양열 발전소는 이미 널리 상용화되어 있습니다. 따라서 에너지 효율 문제만 개선할 수 있다면 기술적으로는 이미 생산을 위한 기반 인프라가 마련되어 있다는 점이 솔라젯 프로젝트의 가장 큰 장점입니다. 다만 에너지 전환 효율 문제와 더불어 반응이 상당히 높은 온도에서 일어난다는 것 역시 극복해야 할 문제입니다. 솔라젯 프로젝트는 영원히 고갈되지 않을 원료인 물과 이산화탄소, 그리고 반영구적인 에너지인 태양 에너지를 동력원으로 사용합니다. 그런 만큼 만약 상용화가 가능한 수준까지 프로젝트가 진전되면 21세기 신에너지 산업의 새로운 게임 체인저가 될 수 있습니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　

지자체 첫 최고데이터책임자 선임 10만명 전문인력 양성 등 포함 ‘데이터 퍼스트(DATA FIRST) 강원도.’ 강원도는 19일 데이터산업을 새로운 미래 전략산업으로 육성하기 위한 비전선포식을 가졌다. 서울 인터콘티넨탈 코엑스호텔에서 열린 비전선포식에는 강원도를 비롯해 춘천시, 과학기술정보통신부, 국회의원, 정보기술(IT) 기업인 등 300여명이 모여 강원도가 4차 산업혁명의 핵심인 데이터산업 중심지가 되겠다는 의지를 밝혔다.강원도는 비전선포식에서 데이터 기반 21세기 지능정보시대를 이끌어 갈 지역의 새로운 미래비전을 제시했다. 2018 평창동계올림픽 개최를 계기로 높아진 글로벌 위상과 지역 가치를 기반으로 데이터를 최우선으로 하는 지역 미래비전 발굴을 통해 올림픽 이후를 새롭게 준비하겠다고 밝혔다. 강원도와 춘천시, 한국정보화진흥원 및 정보통신산업진흥원과 관련 참여업체 간 클라우드 산업 육성을 위한 협약서도 체결했다. 민·관협력 공공 클라우드 데이터센터 건립과 차세대 데이터센터 연구조합을 설립해 국내 호스팅 관련 중소기업들이 데이터센터를 공동으로 건립하는 등 글로벌 기업과의 대외 경쟁력을 높이는 데 이바지한다는 협약 내용을 담았다. 비전선포식은 공식행사와 축하공연으로 진행됐다. 특히 비전을 표현하는 홀로그램 시연과 참석자들의 퍼포먼스를 통해 비전선언문을 발표해 눈길을 끌었다. 비전선언문에는 국내 지자체 첫 최고데이터책임자(CDO) 선임과 강원도정의 클라우드 전환 계획, 10만명의 데이터산업 전문인력 양성계획 등이 포함됐다. 강원도는 그동안 소양강댐의 29억t 냉수를 이용해 IT 기업 유치를 통한 일자리 창출을 위해 ‘수열에너지 융복합 클러스터 조성사업’을 추진해 왔다. 이 사업은 문재인 대통령의 강원지역 대선공약이면서 국정 100대 과제에 포함됐고, 지난 8월에는 국토교통부가 주관하는 투자선도지구에도 선정됐다. 사업 부지는 춘천시 동면 지내리 일대 99만 4000여㎡로 정했다. 올해부터 2021년까지 5년간 국비 945억원 등 모두 3651억원을 투입한다. 클러스터 사업 가운데 선도사업인 ‘케이 클라우드 파크’(KCLOUD PARK) 조성사업은 클라우드 데이터센터 6곳과 연구개발(R&D) 및 빅데이터 거래소 등을 유치해 춘천을 ‘빅데이터 산업수도’로 육성하는 사업이다. 이후 스마트팜 첨단농업단지와 물기업 특화산업단지를 순차적으로 조성해 나간다는 계획이다. 소양강댐의 냉수를 활용해 데이터센터에서 나오는 열을 식혀 주고 데워진 물을 이용해 스마트팜 농업단지와 물기업 산업단지에서 사용하는 선순환방식으로 물을 사용하겠다는 취지다. 이렇게 되면 데이터센터 사용 전기량을 줄여 구글 등 글로벌 데이터센터 기업들과 경쟁할 수 있다는 계산이다. 정만호 강원도 경제부지사는 “케이클라우드 파크를 조성하고 이를 핵심 인프라로 하는 새로운 지역 전략산업으로 데이터산업을 육성하겠다”고 말했다. 춘천 조한종 기자 bell21@seoul.co.kr

서울시의회 교통위원회 황준환 의원(자유한국당, 강서3)은 13일 강서구 마곡동에 위치한 마곡집단에너지공급시설에서 ‘마곡 집단에너지공급시설 준공식’에 참석해 관계자들을 격려했다. 이날 준공식에는 황준환 의원 외에 강서구의회 정정희 의원, 서울에너지공사 및 관계사 임직원 등 50여명이 참석해 경과보고, 환영사 및 축사, 테이프 커팅식, 플랜트 견학 등의 순서로 진행되었다. 지난 2016년 3월 착공해 올해 10월 준공된 마곡 집단에너지공급시설은 열전용보일러(68Gcal/h), 열수송관(21km) 및 지역난방설비동 등으로 구성되어 있다. 연간 83만Gcal의 열에너지를 생산할 수 있으며, 강서구 일대 7만 5천 가구에 안정적으로 열을 공급하게 된다. 특히, 마곡 집단에너지공급시설은 부천발전열, 서남하수열, 서남바이오열 등 미활용 열을 수열받아 공급하기 때문에 연간 연료사용량을 7만3천TOE 줄일 수 있고, 온실가스로 환산 시 17만1천톤CO₂가 줄어든다. 이는 약 122만 그루의 소나무를 심은 효과와 같다. 황준환 의원은 축사를 통해 “오늘 준공된 마곡 열병합발전소는 청정연료인 LNG를 사용해 전력과 난방열을 생산하는 친환경발전소라고는 하지만 주민들의 환경과 건강위해 요소가 있는지 철저히 점검하시길 바란다”고 말하면서, “아직도 일부 시민들은 열병합발전소가 오염물질을 배출한다고 오해하며 혐오시설로 인식하고 있다”며 “향후 서울에너지공사가 시민을 대상으로 홍보활동을 널리 펼쳐 이 같은 불신을 점차 해소시켜 나가길 바란다”고 전했다. 이어 “금번 마곡 집단에너지공급시설 준공을 시작으로, 시민들에게 안전하면서도 친환경적인 열에너지를 확대·공급하기를 기대한다”고 밝혔다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

“정부의 투자선도지구 지정에 이어 새해 각종 규제 개혁이 이어지면 춘천 데이터센터사업은 급물살을 탈 전망입니다.”정만호 강원도 경제부지사는 12일 서울신문과의 전화 인터뷰에서 춘천 데이터센터사업 추진에 강한 자신감을 보였다. 취임 6개월째를 맞는 정 부지사가 그동안 데이터센터 추진을 위해 하루가 멀다 하고 중앙부처를 찾아다닌 결과로 보였다. 정 부지사는 “대통령 공약사업으로 지난 8월 국토교통부에서 투자선도지구로 지정된 뒤 관련 중앙부처들의 행보가 빨라지고 있다”면서 “특히 산업통상자원부에서는 신재생에너지 대상에서 빠진 호숫물이 재생에너지 대상에 포함되는 방안을 긍정적으로 검토하고 있어 고무적이다”고 반겼다. 그는 또 “청와대 과학기술보좌관이 오는 19일 비전 선포식에 직접 참석해 대통령의 메시지를 전달하고, 환경부는 데이터센터의 열기를 머금은 냉수가 다시 방류되는 과정에서의 환경오염 문제를 규제 개혁 차원에서 해결해주려고 긍정적으로 접근하고 있다”고 말했다. 지난 11일에는 정 부지사를 공동위원장으로 전문가 29명이 모여 빅데이터를 위한 강원도 산하 4차 산업혁명위원회와 실무 테스크포스도 출범시켰다. ?정 부지사는 “데이터센터를 포함한 강원도 수열에너지 융복합 클러스터 조성에 대한 정부의 지원 의지가 확고해 성공에 확신한다”면서 “춘천에는 네이버, 더존비즈온, 삼성SDS 등 데이터를 기반으로 하는 기업들이 이미 자리잡고 있어 후속 데이터 관련 기업들의 춘천 입주도 러시를 이룰 전망이다”고 말했다. 춘천 조한종 기자 bell21@seoul.co.kr

소양강댐 29억t 냉수(수열에너지)를 활용한 강원도 춘천 ‘데이터 센터’ 행보가 빨라지고 있다. 12일 강원도에 따르면 오는 19일 도와 춘천시, 한국수자원공사, 한국동서발전㈜이 공동 추진하는 수열에너지 융복합 클러스터 조성사업을 위해 ‘DATA FIRST! 강원도’ 비전 선포식을 갖는다. 사업의 중심인 ‘K클라우드 파크’ 조성을 전략산업의 핵심 인프라로 키워 아시아·태평양지역 데이터산업의 주도권을 확보하겠다는 취지다. 사업은 올 4월 대통령 공약에 반영된 뒤 국정운영 5개년 계획과 국토교통부의 2017년 투자선도지구로 선정되면서 탄력을 받고 있다. 데이터 시장 선점을 통해 미국 실리콘밸리와 같이 종국에는 춘천 데이터 밸리 산업기술단지로 발전시켜 나가겠다는 야심 찬 계획이다. 우리의 사회·경제 메가트렌드로 떠오르는 4차 산업기술의 핵심 데이터산업에 춘천 소양강댐 냉수를 접목해 추진하는 강원도 수열에너지산업의 추진 현주소를 들여다본다.●춘천 데이터센터 행보 빨라진다 삶의 패러다임을 바꿔줄 4차 산업기술의 핵심인 데이터산업 선점을 놓고 펼쳐지는 강원도의 행보가 예사롭지 않다. 새롭게 주목받는 사물인터넷(IoT), 인공지능(AI), 빅데이터, 클라우드에 이르기까지 모두 데이터 융합과 분석을 기반으로 구현이 가능한 산업에 강원도가 중심이 되겠다는 야심 찬 취지의 발로다. 내년 2월 평창동계올림픽을 계기로 첫선을 보일 차세대 5G 통신망까지 가동에 들어가면 그 파장은 더 커질 전망이다.이런 데이터의 융합과 분석을 가능하게 만드는 원천기술은 클라우드 컴퓨팅을 통해 가능하다. 클라우드 데이터를 4차 산업혁명의 관문이라고 하는 이유다. 자동차가 개인 일정을 알려주고 냉장고가 여러 가지 요리 방법을 가르쳐 주는 광고를 볼 수 있다. 모두 4차 산업혁명이라고 불리는 인공지능을 기반으로 하는 제품 광고들이다. 이렇듯 종전 산업화의 대동맥이 경부고속도로였다면 앞으로 4차 산업의 대동맥은 클라우드 데이터라 할 수 있다. 다가올 지능정보사회에는 빅데이터가 클라우드에 쌓이고 그 위에서 AI 서비스가 동작하며 다양한 서비스로 표출될 것이다. 그래서 클라우드는 진정 범용 핵심기술이라고 할 수 있다.●‘DATA FIRST! 강원도’ 비전 선포 산업 선점을 위해 강원도는 ‘DATA FIRST! 강원도’ 비전을 선포한다. 19일 인터컨티넨탈 서울 코엑스에서 과학기술정보통신부, 국토부 등 중앙부처와 관련 정보기술(IT) 기업 등의 관계자 300여명이 참석해 ‘강원도 데이터 우선주의’를 선언한다. 빅데이터 산업 수도로 조성해 2022년까지 강원도의 새로운 전략산업으로 키우겠다는 복안에서다. K클라우드 파크는 올해부터 5년 동안 1198억원을 들여 소양강댐 하류인 춘천시 동내면 지내리 53만 9000㎡에 들어설 예정이다. 국비 포함 3651억원을 들여 추진하는 수열에너지 융복합 클러스터 조성사업부지 99만 4000㎡의 일부다. 이곳에 첨단 IT 기업을 유치하면 고품질 일자리가 창출되고 지역산업의 구조도 선진화될 것으로 기대한다. 강원도는 친환경 데이터센터 집적단지인 K클라우드 파크에 분야별 클라우드 데이터센터를 유치해 공공전용, 의료전용, 금융전용, 교육전용, 일반 클라우드센터 등으로 나눠 집적화한다는 복안이다. 파크 내에는 연구개발(R&D) 및 지식산업센터를 비롯해 변전소와 통합관리센터 등 기반시설이 들어선다. 주변에는 수열에너지원으로 쓰일 소양강댐 냉수가 하루 21만t씩 공급되고, KT 등 국내 통신 3사와 하루 200㎿씩의 안정된 전력도 지원된다. 파크 내에는 우선 중·대 규모의 6개소 데이터센터를 유치할 예정이다. 이미 중형급인 중소기업 연합 차세대 데이터센터와 민간협력 공공클라우드센터의 입주가 확정됐고, 구글 등 글로벌 대형급 데이터센터 유치에도 공을 들이고 있다.●정부 투자선도지구 지정으로 인센티브 입주 기업들에 대한 인센티브도 상당하다. 토지 매입과 시설물 설치, 건축, 고용까지 업체당 최대 80억원까지 재정 지원이 이뤄진다. 법인세 3년간 100% 감면과 5년간 50% 삭감, 취득세와 재산세도 75%씩 감면 혜택을 받게 된다. 정부의 투자선도지구 지정에 따라 건폐율과 용적률 등 73가지의 규제 완화 혜택도 받는다. 업체들은 전력효율지수(PUE)가 아마존과 구글, 페이스북 등 글로벌 수준(1.0x)과 맞먹는 그린 인터넷 데이터센터 효과도 톡톡히 보게 된다. 현재 광주와 대전에 있는 국내 통합전산센터 전력효율지수의 절반 수준으로 운영이 가능해지면서 글로벌 경쟁력을 갖추게 된다. 소양강댐이 간직한 29억t의 수열에너지원인 냉수를 활용해 데이터센터의 전력 수요를 획기적으로 절감할 수 있는 세계 첫 친환경 데이터 집적단지가 추진되면서 가능해진 일이다. 김경구 강원도 수질보전과 수자원산업팀장은 “강원 지역 실정에 맞는 굴뚝 없는 새로운 미래산업 육성을 통해 첨단기업 유치와 고품질 일자리 창출은 물론 수열에너지 융복합 클러스터 조성사업의 핵심선도 사업으로 아·태지역의 클라우드 데이터센터 허브를 구축할 계획이다”고 말했다. ●규제샌드박스 시범사업 유치 나서 데이터가 산업적 가치를 창출할 수 있도록 내년 상반기 국내에서 첫 시행 예정인 규제샌드박스 시범사업을 적극 유치해 데이터 융합에 대한 규제 해소에도 나설 예정이다. 공공빅데이터 융합클라우드센터 등 빅데이터 플랫폼을 구축하기 위해 민관 합동 국가혁신 클라우드 데이터센터 건립도 추진한다. 최문순 강원도지사는 “올 8월 국토부의 투자선도지구로 지정되면서 사업 환경이 크게 개선된 K클라우드 파크 친환경 데이터센터 집적단지를 조기에 조성하고, 이를 춘천 데이터 퍼스트밸리(DATA FIRST VALLEY) 산업기술단지로 확대할 계획이다”면서 “탄광 지역이 석탄 자원을 내주며 1960~70년대 대한민국 산업 입국의 기틀을 다지는 데 기여했듯이 21세기 데이터 강국의 기틀을 마련해 다시 한번 국가 발전에 기여하고, 소양강댐 냉수를 활용한 한국형 차세대 데이터센터 기술을 ‘ ’바탕으로 해외 수출 기반도 확보해 나가겠다”고 말했다. 춘천 조한종 기자 bell21@seoul.co.kr

우리의 편리한 문명 생활은 1년 365일, 24시간 전기를 통해 이뤄지고 있습니다. 하지만 전기를 생산하는 방법이 문제가 됩니다. 예를 들어 석탄이나 천연가스를 이용한 발전소는 가장 손쉽게 전기를 생산하는 방법이지만, 온실가스 배출 문제를 비롯한 환경문제가 있습니다. 원자력 발전은 대기오염이나 온실가스 문제는 없지만, 만에 하나라도 사고가 발생하면 대형 참사로 이어질 수 있고 오랜 세월 방사성 폐기물을 보관해야 합니다. 이런 문제점을 극복하기 위해 최근 여러 나라가 신재생 에너지의 비중을 늘리고 있습니다. 풍력, 태양열·태양광, 지열, 파력 발전 등 여러 방법이 시도되고 있지만, 아직 에너지 생산에서 큰 비중을 차지하는 것은 화석 연료를 이용한 화력 발전입니다. 문제는 주로 이산화탄소의 형태로 나오는 막대한 온실가스가 지구를 더 뜨겁게 만들고 있다는 점이죠. 그런데 이산화탄소를 배출하는 대신 흡수하는 발전소가 있다면 어떨까요? 엉뚱한 이야기 같지만, 실제로 그런 연구가 진행 중입니다. 스위스에서 설립된 ‘클라임웍스’(Climeworks)와 아이슬란드의 지열 발전소가 그 ‘주인공’입니다. 클라임웍스는 대기 중 이산화탄소를 걸러내 분리하는 직접 공기 포획(DAC, Direct Air Capture) 기술을 지닌 기업입니다. 대기 중 이산화탄소 농도가 높아졌다고 해도 400ppm 수준인 점을 고려하면 대규모 직접 포획은 쉽지 않지만, 클라임웍스는 이 부분에 특화된 기술을 가지고 있습니다. 문제는 이렇게 분리한 이산화탄소를 어떻게 처리할 것인가 하는 문제입니다. 클라임웍스는 이산화탄소 분리해서 작물을 재배하는 온실에 제공하는 시스템을 공개했지만, 모든 이산화탄소를 이렇게 처리하기에는 양이 너무 많습니다. 클라임웍스가 생각하는 대안은 땅에 매립하는 것입니다. 하지만 고압의 가스를 지하에 저장할 경우 새거나 혹은 압력으로 인해 폭발 사고의 위험성이 있습니다. 카브픽스2 프로젝트(CarbFix 2 Project)는 이 문제에 대한 해결책입니다. 이산화탄소를 지하 깊숙한 현무암 지층에 고압으로 주입한 후 탄산염 광물로 바꾸는 방식으로 장기간 이산화탄소를 안전하게 보관할 수 있습니다. 연구에 의하면 2년 내로 95~98% 이산화탄소가 탄산염 광물로 변한다고 합니다. 전체 과정은 이렇습니다. 지열발전소에서 나온 냉각수 같은 폐열에는 아직 많은 열에너지가 남아 있습니다. 이 열에너지를 이용해서 클라임웍스의 이산화탄소 분리장치가 필요한 열에너지를 공급합니다. 분리한 이산화탄소는 지하 700m의 현무암 지층에 주입해 탄산염 광물이 됩니다. 발전소 자체는 이산화탄소를 내놓지 않고 발전 부산물을 이용해서 이산화탄소를 제거하는 방식이기 때문에 최초의 역배출 발전소(negative emission power plant)가 되는 것입니다. 이론적으로는 훌륭하지만, 문제는 비용과 효율성입니다. 이산화탄소 포획 저장에 큰 에너지가 들지 않더라도 비용은 만만치 않게 들 가능성이 크기 때문입니다. 더구나 현무암 지층이 풍부한 지열발전소는 매우 특수한 경우에 속한다는 점도 문제입니다. 다만 대기 중 이산화탄소를 직접 포획하는 기술 자체는 앞으로 발전 가능성이 있습니다. 저렴한 이산화탄소 분리 기술이 있다면 인류가 좀 더 기후 문제에 능동적으로 대처할 수 있을지 모릅니다. 사진=아이슬란드의 지열 발전소 -Arni Saeberg 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

매우 높은 온도에서도 액체 금속을 이동시킬 수 있는 펌프 시스템이 개발됐다. 조지아 공대, 퍼듀 대학, 스탠퍼드 대학의 공동 연구팀이 만든 이 내열 세라믹 펌프는 섭씨 1,400도의 고온 환경에서도 액체 금속을 안정적으로 이동시킬 수 있음을 입증했다. 조지아 공대의 칼레브 아미와 그 동료들은 미국 고등연구계획국(Advanced Research Projects Agency)의 에너지 프로젝트(ARPA-E)의 지원을 받아 고온의 액체 금속을 다룰 수 있는 내열 시스템을 연구했다. 이를 위해 내열 세라믹을 사용했는데, 가장 큰 문제는 펌프였다. 섭씨 1,200도 이상의 고온 환경에서도 견디는 내열 소재는 이미 존재하지만, 내부에 있는 물질을 이동시킬 펌프는 개발하기 쉽지 않다. 그래서 연구팀은 두 개의 맞물린 기어를 이용한 외접기어펌프(external gear pump) 방식을 이용한 내열 세라믹 펌프를 개발했다.(사진) 외부에서 동력을 제공하므로 초고온 환경에서 작동하는 모터를 개발할 필요가 없기 때문이다. 다만 장시간 고온 환경에서 기계적 압력을 잘 견딜 수 있을지, 그리고 액체 금속이 새지 않을지가 문제였다. 다행히 연구팀이 개발한 새 펌프 시스템은 섭씨 1,200도의 고온에서 72시간 동안 완벽하게 작동해 액체 금속을 원하는 방향으로 이동시켰을 뿐 아니라 일시적으로 1,400도의 초고온에서도 견딜 수 있음을 입증했다. 이런 초고온 펌프 시스템은 고온 합금 제조 등 산업 분야에서도 응용될 수 있지만, 연구팀이 가장 기대하는 분야는 에너지 저장 시스템이다. 최근 건설되는 태양열 발전소 가운데는 태양열을 이용해서 질산염 화합물을 녹여 용융염(molten salt) 형태로 열에너지를 저장하는 경우가 늘어나고 있다. 그러면 태양광 발전과는 달리 해가 진 이후에도 24시간 발전이 가능하다. 그러나 열에너지 저장에는 많은 비용이 들어간다. 만약 용융염을 더 높은 온도로 보관하거나 혹은 이보다 더 높은 온도에서 녹는 금속 소재를 사용한다면 에너지 저장량을 늘리거나 반대로 비용을 절감할 수 있다. 어느 쪽이든 신재생에너지를 효과적으로 사용하는 데 유리해진다. 최근 풍력이나 태양에너지 같은 신재생에너지 보급이 빠르게 늘어나고 있지만, 에너지 공급이 매우 불규칙하거나 특정 시간대에만 에너지 생산이 가능하다는 것이 큰 약점이다. 초고온 내열 시스템으로 많은 에너지를 저장할 수 있다면 인류가 직면한 지구 온난화 문제와 에너지 문제를 해결하는 데 큰 보탬이 될 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　

최근 전 세계적으로 태양열이나 풍력 같은 신재생 에너지에 대한 관심이 커지고 있다. 여러 나라에서 대규모 풍력 단지나 태양광 발전 단지를 개발하며 한편으로는 화력 발전소나 원전을 줄이는 경우를 심심치 않게 볼 수 있다. 영국 정부는 2025년까지 모든 석탄 발전소를 폐쇄하고 신재생에너지 비중을 2020년까지 20% 이상 끌어올릴 계획이다. 독일 정부 역시 원전을 폐쇄하면서 풍력과 태양광 같은 신재생에너지에 집중 투자하고 있다. 하지만 태양광이나 풍력은 자연 현상에 의해 발전량이 크게 변한다는 단점이 있다. 태양광은 밤에는 발전이 어렵고 풍력은 바람의 세기라는 예측하기 어려운 요소에 의해 발전량이 변한다. 이를 극복하기 위해 대규모 에너지 저장장치(ESS)를 도입하거나 수력이나 화력 같은 기존의 발전 방식과 연동하는 방법이 사용된다. 동시에 태양광 발전 방식과 다른 태양열 발전 방식이 보완적인 신재생에너지 발전 방식으로 주목받고 있다. 태양열 발전은 태양전지 대신 거울을 이용해서 태양에너지를 집중시킨 후 이 열을 이용해서 수증기를 발생시켜 발전기를 돌리는 발전 방식이다. 당연히 빛을 바로 에너지로 전환하는 태양광 방식에 비해 복잡할 뿐 아니라 최근 태양광 패널의 가격이 많이 저렴해지면서 상대적 경쟁력이 떨어졌다. 그러나 최근 대규모 태양열 발전소 건설 소식이 여기저기서 들리는 데는 그럴 만한 이유가 있다. 질산염 등을 높은 온도에서 녹여 열을 저장하는 용융염(molten salt) 태양열 발전 방식이 등장했기 때문이다. 섭씨 260~550도 정도의 높은 온도에서 액체가 된 용융염은 많은 열을 저장할 수 있다. 이 열을 저장해서 바로 발전을 하는 것이 아니라 필요할 때 물을 증발시켜 발전기를 돌리기 때문에 해가 진 이후에도 발전이 가능한 것이 특징이다. 용융염 태양열 발전소는 사진에서 보는 것 같이 수많은 거울을 이용해 태양에너지를 한 곳에 집중해 열에너지를 모아 용융염을 가열한 후 이를 거대한 저장 탱크에 액체 상태로 보존한다. 미국에 건설된 크레센트 듄 태양열 발전소는 1만 7500개의 거울을 이용해 165m 높이 솔라 타워에 에너지를 집중한다. 이 열에너지를 3만2000t의 용융염에 저장해 해가 지고 난 이후에도 10시간 정도 전력을 공급할 수 있다. 발전량은 110㎿다. 이를 건설한 솔라리저브(SolarReserve)사는 호주에 이보다 더 거대한 용융염 태양열 발전소를 건설한다고 발표했다. 사우스 오스트레일리아주에 건설될 오로라 태양열 발전소는 솔라 타워 한 개당 150㎿급 발전 설비로 용융염에 1100㎿급 에너지를 저장할 수 있다. 이를 통해 사우스 오스트레일리아주에서 필요한 전력의 5%를 공급한다는 계획이다. 이는 역대 최대 규모의 용융염 태양광 발전소이지만, 이 기록은 오래가지 못할 것으로 보인다. 두바이 정부가 더 거대한 태양열 발전소 건설 계획을 발표했기 때문이다. 두바이 남쪽 50㎞ 지점에 건설되는 모하메드 빈 라시드 알 마튬(Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park)은 본래 태양광 발전소였으나 최근 두바이 전력 및 수도 관리국(DEWA)은 여기에 700㎿의 태양열 발전 설비를 확장할 것이라고 발표했다. 중국과 사우디 아라비아의 합작 컨소시엄이 건설하는 이 발전소는 역대 가장 높은 260m 높이의 솔라 타워를 사용해 에너지를 집중시킨다. 구체적인 저장 용량은 발표하지 않았지만, 다른 대형 태양열 발전소와 마찬가지로 고온 에너지 저장 시스템을 이용해서 필요할 때 전력을 생산할 수 있다. 이와 같은 대형 태양열 발전소는 대부분 사막 지역에 건설되고 있는데, 일조량이 많고 비가 내리거나 구름이 끼는 날이 적어 항상 발전할 수 있기 때문이다. 동시에 넓은 면적이 필요하기 때문에 다른 목적으로 사용되지 않는 사막이 가장 적합한 건설 장소다. 다만 발전 단가가 상대적으로 비싸 100% 태양열 방식보다는 태양광이나 풍력 같은 다른 신재생에너지와 상호보완적으로 발전하는 방식이 거론된다. 우리나라처럼 계절에 따른 일조량 변화가 크고 넓은 평지를 확보하기 힘든 국가에서는 도입이 어려울 것으로 보이지만, 에너지 저장이 가능한 신재생에너지라는 점에서 앞으로 적합한 부지를 확보할 수 있는 국가를 중심으로 도입 사례가 늘어날 것으로 보인다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

원자력이 시대의 새로운 에너지로 등장한 20세기 중반에는 무한한 원자력의 힘을 이용한 다양한 탈 것들이 개발되었습니다. 이때 개발해서 성공적으로 자리 잡은 것이 핵 추진 항모와 핵잠수함입니다. 반면 실패한 시도 가운데 원자력 항공기와 원자력 로켓이 있습니다. 1955년에서 1972년 사이 미국 정부는 막대한 예산을 투입해 원자력 로켓을 개발했습니다. 일차적인 목표는 인류를 화성에 보낼 수 있는 강력한 로켓의 개발이었지만, 당시 진행되었던 핵 프로그램이 항상 그랬듯이 군사적 목적도 겸했을 가능성이 높습니다. 당시에 개발했던 다양한 원자력 로켓은 기본적으로는 한쪽이 개방된 원자로에 가까웠습니다. 원자로의 열에너지로 수소 같은 연료 물질을 뜨겁게 가열해서 추진력을 내는 것이죠. 당연히 엄청나게 위험했을 뿐 아니라 막대한 비용이 들었습니다. 이미 아폴로 계획으로 막대한 예산을 집행한 데다 베트남전 관련 비용이 빠르게 증가하자 미국 정부는 이 프로젝트를 취소했습니다. 하지만 그렇다고 미항공우주국(NASA)가 원자력 로켓에 대한 계획을 완전히 포기한 것은 아니었습니다. 화성 유인 탐사를 위해서는 기존보다 훨씬 강력하고 가벼운 로켓이 절실하게 필요했기 때문입니다. 오랜 휴식기를 거쳐 최근 NASA는 핵 추진 로켓에 대한 연구를 다시 시작했습니다. 2012년부터 진행한 NCPS(Nuclear Cryogenic Propulsion Stage) 프로젝트가 그것으로 100kN급 열핵추진(nuclear thermal propulsion·NTP) 로켓 엔진을 개발했습니다. 이 엔진은 과거 사용했던 것보다 안전성이 개선된 우라늄 연료봉을 사용하지만, 기본 원리는 동일합니다. 긴 육각형 연료봉 막대기에 2㎜ 지름의 구멍이 여러 개 있고 여기에 액체수소를 흘려보내 섭씨 수천 도로 가열해 분사하는 것입니다. 이 원자력 로켓은 수소와 산소를 반응시키는 기존의 화학 로켓 대비 절반 정도의 무게로 같은 추진력을 만들 수 있습니다. 하지만 일반적인 원자력 연료보다 우라늄 비중이 높은 60% 산화우라늄과 40% 텅스텐을 사용한 서멧(cermet·세라믹과 금속 복합물질)을 사용하고 있어 안전성이 대폭 개선되었다고 보기는 어렵습니다. NASA 마셜 우주비행센터는 최근 BMXT와 계약을 맺고 우라늄235의 비중이 2~3% 정도로 낮은 저농축 우라늄(Low-Enriched Uranium·LEU)을 이용한 원자력 로켓 엔진 개발 프로젝트를 진행하기로 했습니다. 이 회사는 일반 대중에게 생소하지만, 미 해군에 핵연료를 납품하는 관련 전문 기업이라고 합니다. 기간은 2019년 9월 30일까지로 새로운 원자력 로켓 엔진은 우라늄 비중이 낮은 만큼 녹을 가능성도 적어 더 안전할 것으로 예상합니다. 거의 반세기 전 진행했던 원자력 로켓과는 달리 이 원자력 로켓은 지상에서 발사되는 것이 아니라 일단 우주로 옮겨진 후 여기서 가동되어 화성까지 가게 됩니다. 따라서 안전성은 과거 개발했던 원자력 로켓보다 훨씬 높지만, 그렇다고 해서 반대가 없을 것으로 예상하기는 어렵습니다. 만에 하나라도 발사 중 폭발사고가 나면 핵물질 유출이 불가피하기 때문입니다. 따라서 NASA는 원자력 로켓 이외에 다른 대안도 같이 연구하고 있습니다. 다만 기존의 재래식 화학 로켓은 같은 목표를 달성하기 위해 훨씬 커져야 하기 때문에 비용 문제를 생각하면 역시 쉽지 않을 것으로 생각됩니다. 이 문제는 미묘하게 원자력 발전 논쟁과 비슷한 면을 지니고 있습니다. 원자력을 사용하면 비용은 크게 절감할 수 있지만, 잠재적인 위험성이 존재합니다. 원자력 로켓 자체는 기술적으로 가능하겠지만, 실제로 우주를 비행하기 위해서는 미국뿐 아니라 국제적인 수준의 합의가 필요할 것입니다. 아무리 기술적으로 좋다고 해도 사회적 합의가 없는 기술은 가능하지 않을 것이기 때문입니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

충북 괴산, 전남 함평, 강원 춘천, 충북 청주, 대전 안산 등 5곳이 올해 투자선도지구로 지정됐다. 국토교통부는 충북 괴산의 ‘자연드림타운’과 전남 함평의 ‘축산특화산업단지’, 강원 춘천의 ‘수열에너지 융복합 클러스터’, 충북 청주의 ‘오송 화장품뷰티 단지’, 대전 안산의 ‘첨단국방융합단지’ 등 5곳을 지역의 새로운 성장 동력으로 집중 육성하는 투자선도지구로 선정했다고 15일 밝혔다. 투자선도지구는 지역개발지원법에 따라 낙후 지역의 발전을 촉진하기 위해 건폐율·용적률을 완화해 주거나 인허가 등 각종 규제에 특례를 적용해 주는 제도다. 사업 형태는 발전촉진형과 거점육성형으로 나뉘는데 발전촉진형은 조세(법인세, 소득세)·부담금 감면과 재정지원 등도 추가로 받는다. 괴산, 함평, 춘천 사업은 발전촉진형 사업으로, 나머지는 거점육성형 사업으로 추진된다. 세종 강주리 기자 jurik@seoul.co.kr

●손상 없이 물질 구조변화 관찰 성공 한국기초과학지원연구원(원장 이광식) 전자현미경연구부 장재혁 박사팀은 미국 오크리지국립연구소 연구진과 함께 ‘수차보정 투과전자현미경’이라는 장치를 이용해 고체산화물 연료전지 내부에서 발생하는 물질의 구조변화를 실시간으로 이미징해 관찰하는 데 성공했다. 이번 연구는 나노소재 분야 국제학술지 ‘ACS 나노’ 25일자에 실렸다. 지금까지는 투과전자현미경을 활용해 구조를 관찰할 때 전자빔 때문에 관찰 물질이 손상되는 경우가 많았다. 이번 기술은 물질 손상 없이 변화를 관찰할 수 있게 돼 신소재 개발 연구에 다양하게 활용될 수 있을 것으로 보인다. ●로켓 추진체용 고체연료 신기술 개발 한국기계연구원 부설 재료연구소(소장 김해두) 분말·세라믹연구본부 김경태 박사팀이 기존 소재와 비교해 산소와 반응성이 2배 이상 높으면서 안정성도 높은 극미세 알루미늄 분말 표면처리 기술을 개발하는 데 성공했다고 25일 밝혔다. 알루미늄은 산소와 결합할 때 산화반응 속도가 빠르고 생성되는 열에너지의 양이 많아 로켓 추진체 연료, 용접용 소재 등으로 활용되고 있다. 이번 기술 개발로 발생하는 열에너지는 높이고 폭발 위험성은 낮추는 데 성공했다. 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 최신호에 실렸다. ●한국뇌연구원 뇌신경회로망 워크숍 미래창조과학부(장관 유영민)는 올해 새로 추진하는 ‘뇌신경회로망 관련 과제’에 대한 세부 내용과 연구 방향을 공유하기 위해 26일 대구에 있는 한국뇌연구원에서 워크숍을 개최한다. 워크숍에서는 전전두엽 특화 신경회로 규명과 활용을 위한 데이터베이스 플랫폼 구축, 신경회로 분석 차세대 뇌융합기술, 뇌연구 이미징 원천기술 개발, 차세대 인공지능 연계 과제에 대해 논의할 계획이다.

“전 세계적으로 물·에너지·식량 수급의 불균형이 점점 심화되고 있는 가운데 ‘자원 안보’ 측면에서 수열에너지와 같은 한국형 넥서스를 구축해야 합니다.”최병만 전 한국수자원공사(K-water) 융합연구원장은 ‘물·에너지·식량 넥서스와 지역 상생발전’이란 주제를 냈다. 물·에너지·식량 넥서스란 세 자원의 연계성을 파악하고 이를 효율적으로 이용하기 위한 통합 관리를 의미한다. 가령 물을 운반할 때도 에너지가 들어가고 화력 발전소에서도 냉각수를 필요로 한다. 물·에너지·식량 자원은 유기적인 관계로 연결돼 있어 어느 한 자원의 수요나 공급량이 변화하면 다른 자원에 미치는 영향력이 크다. 최 전 원장은 “그동안 우리나라는 이 세 가지 자원을 독립적으로 개발하고 관리해 왔다”며 “자원이라는 게 유한하므로 이 세 자원의 연관성을 찾아서 효율성을 높이는 기술을 개발해야 한다”고 강조했다. 이어 “그러기 위해서는 산업생태계에서 순환되는 자원 간 상충관계를 최소화하고 시너지를 확대해야 한다”고 덧붙였다. 넥서스는 국가별 특성에 따라 달라질 수밖에 없다. 그는 “강원도의 수열에너지 융·복합 클러스터 조성 사업(K-CLOUD PARK)은 29억t에 이르는 소양강댐 냉수를 이용해 세계 최초의 수열에너지 기반 친환경 데이터센터 집적 단지로 국가 수열에너지 사업을 활성화시킬 수 있는 시드(Seed) 사업이 될 수 있다”며 “적극적인 정부 지원이 필요하다”고 당부했다. 최 전 원장은 해당 사업으로 모두 3조 9765억원의 생산 효과와 5157명의 신규 일자리를 만들어 낼 것으로 내다봤다. 춘천 윤수경 기자 yoon@seoul.co.kr

“기후변화 시대에 수열에너지는 지속 가능한 성장 가능성을 품고 있는 만큼 ‘강원 수열에너지 클러스터’를 기반으로 정부 부처의 협력적 공동 개발이 필요합니다.”오철 한국해양대 교수는 ‘기후변화 시대 수열에너지 산업 육성을 통한 지역경제 활성화’란 주제 발표에서 수열에너지를 각광받는 신재생에너지이자 지역 경제를 활성화시킬 수출 산업으로 내다봤다. 수열에너지란 물과 에너지의 융합형 신산업으로 전 세계 산업 규모가 총 739조원에 달하는 것으로 알려진다. 오 교수는 “수열에너지를 냉난방에 활용한다면 기존 화석연료 대비 60~70%의 에너지를 절감할 수 있다”며 “3면이 바다인 데다 주요 대도시가 해안가 혹은 하천 근방에 위치한 우리나라의 경우 해수온도 차 냉난방 장치의 적극적인 공급이 필요하다”고 역설했다. 일본은 1990년대부터 하수, 하천수, 해수를 이용한 수열에너지를 오피스빌딩, 호텔, 쇼핑센터 등에 공급해 왔다. 스웨덴, 노르웨이 등에서도 하수와 해수를 이용한 수열에너지를 주택, 공장 등에서 사용하고 있다. 우리나라는 한국수자원공사(K-water)에서 2006년 주안댐을 시작으로 12곳을 운영하고 있으며 한국해양대, 부산 롯데타운 등에서도 수열에너지를 개발하고 있다. 하지만 오 교수는 국내 수열에너지 개발에는 한계가 있다고 지적했다. 일본, 유럽 등 선진국은 해수, 하천수, 하수 등의 수열에너지가 신재생에너지로 분류돼 있지만, 우리나라는 해수만 신재생에너지로 분류돼 있기 때문이다. 그는 “해안에 위치한 대도시는 해수열에너지를 활용하는 것이 유리하고 하천 도시는 하천수를 직접 이용하거나 관련 보급시스템 개발 등에 대한 법 개정이 필요하다”고 말했다. 춘천 윤수경 기자 yoon@seoul.co.kr

서울신문과 강원도가 25일 ‘빅데이터 시대, 수열에서 에너지의 미래를 찾다’를 주제로 개최한 포럼의 종합토론에서 전문가들은 수열에너지를 신재생에너지 산업으로 육성하기 위한 방안에 대해 다양한 의견을 쏟아냈다.먼저 전문가들은 “수열에너지를 신재생에너지로 지정하는 게 시급하다”고 입을 모았다. 김시헌 대한설비공학회 전문위원장은 “보통 건축물에는 에너지 사용의 일정 비율을 신재생에너지로 사용하게끔 설계하도록 의무화돼 있다”며 “그러나 수열에너지는 현재 신재생에너지로 지정돼 있지 않아 경제성이 있음에도 불구하고 이용률이 저조하다”고 지적했다. 최재준 에너지기술연구원 실장은 “하천수를 이용한 수열에너지는 바람, 빛 등 자연환경적 요인에 관계없이 지속적이고 꾸준하게 이용할 수 있는데도 현재까지 바닷물을 이용한 수열에너지만 신재생에너지로 인정하고 있는 상황”이라고 했다. 수열에너지는 겨울에는 대기보다 온도가 높고, 여름에는 낮은 물의 온도 차를 이용한 기술로 유럽과 일본 등 선진국에서는 이미 신재생에너지로 지정돼 연구가 활발히 진행되고 있다는 설명이다. 다만 박재복 강원도 녹색국장은 “새 정부가 탈원전 선언을 하면서 수열에너지에 대한 관심도 높아지고 있다”면서 “신재생 에너지 지정에 파란불이 켜졌다”고 예상했다. 전문가들은 수열에너지의 비용 절감 효과와 안정성에 주목했다. 홍정조 한국수자원공사 신재생에너지처장은 “수열에너지를 사용하면 기존의 전기와 화석연료 대비 최대 50%의 에너지 비용을 줄일 수 있다”면서 “온실가스 감축, 도시 열섬현상 등 환경 문제까지 해결할 수 있는 친환경 대체 에너지”라고 했다. 그러면서 수열에너지를 활용한 에너지 절감의 대표적 사례로 서울 송파구 제2롯데월드를 꼽았다. 수자원공사는 롯데물산과 협약해 2014년 경기 하남의 팔당댐 광역원수를 활용해 롯데월드타워의 냉난방 비용을 연간 30% 절감했다는 설명이다. 김광호 강원대 전기전자공학부 교수는 “현재 신재생에너지원으로 가장 주목받는 태양광과 풍력발전은 기상의 변화에 따라 발전출력이 변동하는 문제 때문에 안정적 전력계통 운영에 있어서 큰 숙제를 안고 있는 것이 사실”이라며 “이와 비교해 수열 발전은 단기간 열 변동이 크지 않고 지속적인 공급이 가능한 댐의 방류수나 상수 원수 등을 활용할 수 있어 주목할 만하다”고 말했다. 소양강댐 등 물 자원을 갖춘 강원도가 수열에너지 산업을 선도해야 한다는 주장도 나왔다. 강원 춘천시는 수열에너지를 기반으로 한 친환경 데이터센터 집적 단지인 ‘K-클라우드 파크’ 조성을 추진하고 있다. 박 국장은 “소양강댐의 차가운 냉수가 지니는 수열에너지를 활용한다면 데이터센터의 전력 비용을 획기적으로 줄일 수 있을 것”이라고 했다. 이어 “강원도는 지진이나 침수 위험이 없는 무재해 지역으로 빅데이터 산업 중심지로 도약할 최적의 입지 조건을 갖추고 있다”고 했다. 특히 최근 문재인 대통령이 새 정부의 100대 과제로 ‘춘천 지역 수열에너지 융·복합 클러스터 조성’을 선정하면서 수열에너지 산업 활성화에 탄력이 붙을 것으로 내다봤다. 다만 김 교수는 성공적인 수열에너지 융·복합 클러스터 조성을 위해서는 “데이터 분석센터의 전력사용 패턴을 충분히 고려해 비상시 예비 전원공급체계에 대한 설계가 마련돼야 할 것”이라고 지적했다. 이어 “수열에너지는 기존 태양광이나 풍력에 비해서는 안정적으로 전력을 공급할 수 있으나 예기치 못한 가뭄이나 수열원의 고갈 등이 있을 수 있다”면서 “한국전력이 설계 단계에서부터 참여해 비상시 전원공급대책, 예비 선로 건설, 필요시 변전소 및 공급선로의 보강계획 등을 세워야 할 것”이라고 제안했다. 강원도가 소양강댐의 수열에너지를 활용한 친환경 데이터센터 건립을 통해 4차 산업 기반을 마련해야 한다는 의견도 나왔다. 이원학 강원연구원 박사는 “데이터센터를 유치하는 데 그칠 것이 아니라, 도내 공공기관이 보유한 빅데이터를 자원으로 함께 내세워 기업을 유치해야만 일자리 창출 효과가 극대화될 것”이라고 했다. 수열에너지를 비롯해 신재생에너지를 확대 발전시키기 위해서는 에너지를 통합 운영할 수 있는 컨트롤타워가 필요하다는 주장도 제기됐다. 김 전문위원장은 “현재 우리나라 에너지 정책은 환경부, 국토부, 산업부 등에서 각각 분리돼 운영되고 있다”면서 “가령 ‘에너지부’를 신설해 다양한 신재생에너지를 통합 운영하면 효율성이 높아지지 않을까 싶다”고 제안했다. 춘천 송수연 기자 songsy@seoul.co.kr 춘천 최훈진 기자 choigiza@seoul.co.kr

지역경제 활성화 전국 순회포럼이 25일 ‘빅데이터시대, 수열에서 에너지의 미래를 찾다’라는 주제로 ‘물의 도시’인 강원 춘천시의 강원대 60주년기념관 국제회의실에서 열렸다.서울신문과 강원도, 강원대 LINC+ 사업단이 주최하고 강원연구원이 주관한 이날 행사에는 학생과 전문가 등 200여명이 참석했다. 3시간 넘게 진행된 포럼엔 당초 예상보다 많은 참석자들이 몰려 자리를 잡지 못하고 서서 귀를 기울이는가 하면 포럼이 끝날 때까지 자리를 뜨는 사람이 거의 없을 정도로 건물 밖 폭염을 능가할 만한 열기를 보였다. 김영만 서울신문 사장은 개회사에서 “수열에너지는 이미 유럽과 중국 등에서 화석에너지를 대체할 중요한 에너지원으로 연구가 활발하다”면서 “문재인 대통령도 강원 지역 대표 공약으로 수열에너지 융·복합 클러스터 조성을 제시한 만큼 이번 포럼이 수열에너지에 대한 국민적 관심을 높이는 데 도움이 되기를 기대한다”고 말했다. 송석두 강원도 행정부지사는 환영사에서 “(클러스터 조성에 대한) 중앙부처의 의지가 매우 뜨겁고 성공 의지가 강하다”면서 “이번 포럼을 통해 사업이 질적, 양적으로 나아질 수 있는 동력을 확보하면 좋겠다”고 밝혔다. 김헌영 강원대 총장은 축사를 통해 “화석에너지가 필요악이었다면 수열에너지는 자연의 흐름을 거스르지 않으면서도 우리에게 필요한 에너지를 공급해 주는 소중한 존재”라고 강조했다. 이날 포럼은 정부와 산업계, 학계 등이 모여 지역의 미래 먹거리를 고민하는 자리로 지난해 8월 광주·전남 포럼, 11월 부산 포럼, 올해 5월 경기 포럼에 이어 네 번째로 열렸다. 강원도와 춘천시는 최근 ‘수열에너지 융·복합 클러스터’ 조성을 적극적으로 추진하고 있다. 소양강댐이 머금고 있는 29억t의 냉수를 장점으로 내세워 데이터센터(데이터 저장·유통하는 인프라)들을 유치한다는 계획이다. 데이터센터 기기들이 내뿜는 열기를 식힐 때 냉수를 사용하면 약 70%의 전력 절감 효과를 거둘 수 있다는 것이다. 한국형 스마트팜도 함께 추진한다. 스마트팜은 온습도, 이산화탄소 농도 등 생육 조건을 컴퓨터, 스마트폰을 통해 원격 관리하는 시설이다. 두 사업은 2021년까지 기반사업비 3651억원, 민간자본 2조 5050억원이 투자되는 대규모 프로젝트다. 춘천 이범수 기자 bulse46@seoul.co.kr

신재생 에너지가 보급되면서 덩달아 수요가 증가할 것으로 기대되는 분야가 있습니다. 바로 에너지 저장을 위한 배터리입니다. 풍력은 밤에도 발전할 수 있긴 하지만 바람이 항상 일정하게 불지 않기 때문에 전력 수요와 공급이 일치하지 않으며 태양광은 낮에만 발전이 가능한 문제가 있습니다. 이를 극복하기 위한 대안으로 일부 태양열 발전소는 열에너지를 저장해서 밤에도 발전이 가능한 시스템을 가지고 있으나 역시 추가 비용이 발생하므로 사실 널리 사용된다고 보기는 어렵습니다. 최근 탈화석연료, 탈원전 바람에도 불구하고 일부에서 현실적으로 신재생에너지로 100% 전환은 어렵다는 지적이 나오는 이유입니다. 하지만 환경 문제는 물론 지속 가능한 안전한 미래라는 큰 목표를 생각하면 신재생 에너지 공급은 앞으로 계속 증가하게 될 것입니다. 그렇다면 여분의 에너지를 저장할 장치의 필요성은 커지게 됩니다. 그래서 이를 해결할 다양한 대안이 등장하고 있는데, 배터리는 그 가운데 가장 손쉬운 선택입니다. 이미 존재하는 검증된 기술과 장치를 사용하므로 바로 도입할 수 있기 때문입니다. 물론 비용 문제가 있지만, 점차 배터리의 용량 대 비용이 저렴해지는 것은 배터리 기반의 에너지 저장시스템(ESS·Energy storage system)의 전망을 밝게 합니다. 최근 테슬라는 자사의 대용량 리튬 배터리 에너지 저장 시스템을 하와이와 호주에 건설하겠다고 발표했습니다. 특히 호주에 건설할 배터리 시스템은 세계 최대 규모의 배터리로 100MW급 출력에 129MWh 용량을 지녀 웬만한 수력발전소 수준의 전력을 공급할 수 있습니다. 이 배터리 시스템은 혼스데일 풍력 발전소(Hornsdale Wind Farm)와 연계해서 바람의 세기가 약해질 때도 안정적으로 전력을 공급할 수 있게 도와줄 것입니다. 하지만 기본적으로 리튬 배터리가 비싸기 때문에 다른 대안이 필요하다는 의견도 적지 않습니다. 대안적인 배터리 저장 기술로 각광을 받는 것이 바로 레독스 흐름 전지(RFB·Redox flow battery)입니다. 음극액(catholyte)과 양극액(anolyte)이라는 전해질 액체를 이용해서 전류를 저장하는 방식으로 아직은 생소하게 들리는 기술이지만, 비용을 크게 절감할 수 있어 미래 배터리 기술로 국내외 기업들이 활발한 연구를 진행 중입니다. 레독스 흐름 전지는 부피가 커서 스마트폰이나 노트북용으로는 적합하지 않지만, 대신 배터리 탱크에 더 많은 양극액과 음극액을 넣는 방식으로 손쉽게 용량을 증가시킬 수 있어 대용량 에너지 저장 장치로 큰 가능성이 있기 때문입니다. 독일의 프리히드리 쉴러 대학과 에베 가스파이셔(Ewe Gasspeicher)사는 최대 출력 120MW, 에너지 저장량 700MWh에 달하는 대용량 레독스 흐름 전지를 건설 중이라고 발표했습니다. 이들의 계획은 과거 천연가스를 담아두던 지하 저장소를 무려 10만㎥용량의 레독스 흐름 전지로 바꾸는 것입니다. 소금물과 폴리머를 이용해서 환경에 안전하고 여러 번의 충방전을 견딜 수 있는 레독스 흐름 전지를 만들 수 있다고 합니다. 다만, 리튬 배터리처럼 충분히 검증된 기술은 아니므로 목표대로 2023년까지 세계 최대의 배터리를 건설할 수 있을지는 좀 더 두고 봐야 알 수 있습니다. 과거에는 상상하기 힘든 엄청난 용량의 대규모 배터리가 등장하는 이유는 그만큼 수요가 있기 때문입니다. 신재생 에너지는 물론이고 24시간 한순간도 전력 공급이 끊겨서는 안 되는 병원, 데이터 센터, 공장이 과거보다 많이 증가한 것도 에너지 저장장치의 수요를 증가시키고 있습니다. 과거 모바일 기기의 증가가 배터리 기술에 큰 영향을 미쳤다면 미래에는 전기차용 배터리와 더불어 이런 대용량 배터리 시스템이 미래를 주도할 것으로 예상하는 이유입니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

강원도가 11일 서울 여의도 콘래드호텔에서 국내 및 글로벌 데이터센터 운영사와 협력업체들을 대상으로 연 세계 최초로 수열에너지를 기반으로 한 친환경 데이터센터 집적단지인 ‘케이클라우드파크’ 투자 유치 설명회가 성황을 이루고 있다. 강원도 제공

수열(水熱)에너지는 열 회수 장치인 히트펌프를 통해 물을 흘려보내며 주로 냉난방 에너지를 얻는 방식을 말한다. 냉방할 때는 물을 통해 건물의 열을 밖으로 내보내고, 난방할 때는 물에서 열을 얻어 건물 안으로 공급하는 원리다. 겨울에는 대기보다 온도가 높고, 여름에는 낮은 물의 온도 차를 이용한 기술로 수열에너지를 활용하면 기존 냉난방 시스템에 비해 최대 50%의 에너지를 절약할 수 있다. ●유럽·美·日 등 50년 전부터 사용 유럽을 비롯한 미국, 일본 등에서는 1960년대부터 건물·농업·교육시설 등에 수열에너지를 사용해 왔다. 이들 국가 가운데 스웨덴 스톡홀름은 바닷물을 비롯한 하수, 호수, 지하수를 히트펌프를 통해 도시 전체에 흘려보내며 지역 냉난방 열원의 약 44%를 충당하고 있다. 일본 도쿄 지바시는 하수열을 활용해 냉난방을 공급하면서 냉열 제조 때 약 13%, 온열 제조 때 약 23%의 에너지 절감 효과를 얻고 있다. ●제2롯데월드도 도입… 30% 절감 국내에서는 지난해 개장한 서울 잠실 제2롯데월드에 수열에너지를 적용해 전체 냉난방 에너지의 10%를 공급하면서 30% 가까이 에너지 절약효과를 거두고 있다. 이외에도 수산양식장에 적용돼 효과를 보고 있다. ●“수열 활용해 일자리·기술 수출을” 전문가들은 수열에너지 활용 산업들이 발달하면 중소기업 활성화와 일자리 창출, 신기술 개발을 통한 기술 수출이 가능해질 것으로 보고 있다. 하지만 아직 국내에서는 수열에너지가 바닷물과 발전소 온배수에 국한돼 신재생에너지로 지정되는 바람에 댐이나 하천수 등의 이용이 외면받고 있는 실정이다. 춘천 조한종 기자 bell21@seoul.co.kr

데이터 중심의 제4차 산업혁명시대에 대비해 저비용 구조의 데이터센터 운영이 절실해졌다. 이런 변화에 발맞춰 지금까지 세상에 없던 친환경 데이터센터 집적단지인 ‘강원도 수열에너지 융복합 클러스터’가 춘천 소양강댐을 중심으로 빠르게 추진되고 있다. 29억t에 이르는 소양강댐 냉수(수열에너지)를 이용해 빅데이터 집적단지를 조성하면 경쟁력이 충분하다는 계산이다. 기존 공냉식 데이터센터 등에 비해 에너지 비용이 싸고, 이산화탄소(CO2) 배출 저감효과 등 파생효과까지 얻을 수 있기 때문이다. 소양강댐 하류 인근을 아시아·태평양지역 클라우드 데이터센터 허브로 만들겠다는 야심 찬 계획이다. 또 수자원과 연계한 명품도시 조성, 물·에너지·식량문제를 해결하는 한국형 스마트팜도 함께 추진한다. 이는 2021년까지 기반사업비 3651억원, 민간자본 2조 5050억원이 투자되는 대단위 프로젝트로, 현 정부의 강원도 최대 공약사업이다. 이미 지난해에 기본구상 용역을 완료하고 올해에는 기본계획 및 타당성조사 용역 중간보고가 나오는 등 속도가 빨라지고 있다. 데이터센터 집적단지 프로젝트를 진두지휘하는 최문순 강원도지사를 만나 추진 배경과 앞으로의 계획 등을 들었다.→춘천이 데이터산업 최적지인 이유는. -춘천 소양강댐은 29억t의 냉수를 간직한 천혜의 에너지원이다. 수심 198m에 이르는 소양강댐에서는 6~9도의 냉수가 하루 400만~500만t씩 댐 하류로 방류된다. 이 냉수를 현재 공냉식으로 열을 식히는 데이터산업에 활용하면 경제성이 충분하다. 현재 운영 중인 대부분의 데이터센터들은 냉각탑 방식 또는 공냉식으로 운영하면서 많게는 40억~50억원의 비싼 전기료를 내고 있다. 데이터센터가 ‘전기 먹는 하마’라는 별칭을 얻는 이유다. 하지만 소양강댐 냉수를 활용하면 크게는 70% 이하까지 전기에너지 절감이 가능하다. 엄청난 절약효과가 기대된다. 운영 에너지의 절반 가까이 열 에너지 냉각에 소비해야 하는 데이터산업의 특성 때문에 탈수도권은 앞으로 계속 이어질 전망이다. 춘천은 데이터센터의 명당으로 불리고 있다. 수도권 도심지보다 서늘한 기후 때문이다. 춘천에는 이미 네이버, 더존, 삼성SDS 등 대규모 데이터센터가 속속 들어서고 있어 데이터산업의 가능성을 열어 놓고 있다.→빅데이터산업의 국내 실태와 전망은. -인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 클라우드, 빅데이터의 4차 산업혁명시대를 맞아 데이터센터 수요도 기하급수적으로 늘 것으로 보인다. 이를 해결하기 위한 수열에너지산업도 급성장할 전망이다. 이미 국내 데이터센터는 2009년 70곳에서 지난해 145곳으로 늘었다. 2015년 기준 국내 데이터센터 전체 전력사용은 시간당 26억를 넘어서 3450억원을 지출했다. 정부에서도 전산장비 집중화를 위해 2년 전 클라우드 발전법을 제정하고 국가정보화기본법까지 개정했다. 대용량 전력소비가 많은 데이터센터는 2014년 서울 도심의 블랙아웃 사태를 계기로 수도권에서는 더이상 환영받지 못하는 처지로 정부에서도 수도권 집중을 더이상 수수방관하지 않겠다는 취지다. 이런 가운데 데이터센터 쿨링에 수열에너지를 이용하면 이산화탄소 절감효과도 기대된다. 지난해 파리에서 발효된 온실가스 감축을 위한 신기후체제 합의문 실천을 위해 우리나라도 2030년까지 탄소배출을 현행보다 37% 줄여야 한다. 지구 생태환경 보호와 국내산업을 동시에 살리는 에너지원이 절실한 시점이다. 기업들이 살아남기 위해 신재생에너지를 사용하는 게 필수인 시대다. 최근 정부에서 신규 원전 건설 중지와 화력발전소 가동 중단까지 시켰다. 새로운 에너지원인 수열에너지가 주목받는 이유다. →춘천 데이터센터 사업 추진은. -수열에너지를 산업화하기 위해 강원도와 춘천시, K-Water, 한국동서발전이 같이한다. 올 2월 15억 2000만원을 들여 ‘강원도 수열에너지 융복합 클러스터조성 기본계획 및 타당성 조사’ 용역을 맡겼다. 지난달에는 중간보고회도 있었고, 오는 10월쯤 최종 결과가 나올 예정이다. 큰 그림은 소양강댐 물 위에는 수상태양광 발전단지를 만들어 신재생에너지를 공급하고, 소양강댐 하류에는 수열에너지를 이용한 56만 9700여㎡의 대단위 친환경 데이터센터 집적단지(K클라우드 파크 조성사업)를 2020년까지 건설한다는 계획이다. 또 집적단지 인근에는 데이터센터에서 사용된 폐열에너지를 이용해 26만 1000여㎡ 규모의 스마트팜 첨단농업단지도 조성, 에너지 이용을 순환형으로 최적화할 계획이다. 이들과 연계해 친환경 수변 명품 생태주거단지도 만든다. 내년 9월부터 시작해 2021년 8월까지 조성을 마친다는 목표다. →파급효과는. -정부기관과 금융, 대기업 등 국내 굴지의 데이터 센터들을 유치하면 인구도 늘고 지방재정에도 큰 도움이 될 것으로 점쳐진다. 단지 규모에 맞춰 유치기업을 67개사로 예상해도 당장 신규 일자리 5500여개가 생겨날 전망이다. 지방세 세수증가도 연간 220억원에 이르고 생산유발효과는 3조 9765억원에 이를 것으로 보인다. 아직 중소도시에 머무르는 춘천지역 인구 증가와 빅데이터 산업수도, 산업구조 선진 도시로 각인되는 부수효과도 얻을 수 있을 전망이다. →해결 과제와 정부에 바라는 것은. -정부에서는 2021년까지 300개 공공기관의 데이터를 클라우드로 전환해 개방하는 것을 목표로 하고 있다. 하지만 부처 간 칸막이와 이기주의, 개인정보보호법 등에 묶여 한 발짝도 못 나가고 있다. 데이터센터 단지를 앞서 추진하는 중국 구이양시는 정부에서 앞장서 추진하며 문제가 발생하면 해결해 나가는 식이다. 우리나라는 문제가 발생할까 노심초사하며 움츠리고 있다. 강원도는 11일 투자유치설명회에 이어 수열에너지 융복합 클러스터 추진위원회 구성, 입주예정업체와 민간투자자 컨소시엄 협약체결, 강원도 환경산업 육성 및 지원조례 개정을 빠르게 추진할 계획이다. 국토부 주관 시범사업화 추진 및 중앙부처 실무협의체를 구성해 수열에너지 법제화 등을 연내에 마무리한다는 복안이다. 데이터산업 선점을 놓고 세계가 각축전을 벌이는 마당에 우리나라도 개인정보보호법 등 각종 규제를 정리하고 미래산업에 힘을 실어 주길 당부한다. 춘천 조한종 기자 bell21@seoul.co.kr