보라빛 소를 만나기 위한 도약

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1883호(2019. 2. 12. 발행)에 기고한 원고입니다.

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◾ 지난 1월 말, 세계최대 석탄 소비국 중 하나인 독일은 2038년까지 자국 내 84기의 석탄 화력 발전소를 모두 폐쇄할 예정이라고 밝혔음

▸ 이번 발표는 유럽에서 영향력이 가장 크다고 할 수 있는 독일이 이산화탄소 배출량 삭감에 이전까지보다 더 많은 노력을 하겠다는 의지의 표현으로 읽히고 있으며, 따라서 다른 나라의 행보에도 영향을 미칠 것이란 전망이 나오고 있음

▸ 온실가스 감축에 대한 국제적 합의를 이행하기 위한 조치로 나온 것이기는 하지만, 자국 내에서 사용되는 전력의 40%를 석탄 화력발전으로 충당하고 있는 독일이기 때문에, 이번 석탄 화력발전소 폐쇄 결정은 세계인들의 주목을 끌고 있음

▸ 이번 결정을 발표한 곳은 독일의 광산업계, 전력회사, 학계, 환경단체 등 각계 전문가 28명으로 구성된 독일 탈석탄위원회인데, 작년 7월부터 약 7개월간에 걸친 치열한 논쟁 끝에 2038년까지 석탄 화력발전소의 운영을 중단하라는 권고안을 내놓게 된 것임

▸ 위원회는 가능한 한 2035년까지 폐쇄시기를 앞당기는 방안에 대해서도 추가 검토 요청을 하였는데, 위원회의 합의안은 향후 독일 정부의 승인을 통해 공식 결정안이 됨

◾ 독일은 이번 석탄 발전소 폐쇄 결정에 앞서, 2011년 발생한 일본 후쿠시마 원전 사고 이후에 2022년까지 모든 원자력 발전소를 폐쇄한다는 결정을 내린 바 있음

▸ 원자력 발전소 중단을 발표한 직후에는 독일의 많은 기업들이 외국의 경쟁 기업에 비해 경쟁력이 떨어지게 될 것이라 반발하는 등 강한 비판들이 난무하였음

▸ 주요 공장들의 독일 철수가 이어질 것이라는 전망이 제기되기도 하였고, 환경에는 나쁘지만 저비용의 기존 발전소들을 환경에는 좋으나 고비용의 발전소로 대체하려는 정부 정책에 대한 지속적인 문제 제기가 이루어졌음

▸ 그러나 2019년 1월말 현재 독일은 자국 내 19기의 원자력 발전소 중 12기를 완전히 폐쇄했으며, 원자력 발전소 폐쇄 작업은 순조롭게 진행되고 있음

▸ 원자력 발전소 중단에 이어 석탄 화력발전소까지 폐쇄하기로 결정했다는 것은 향후 독일이 2038년까지 국가 전력의 65~80%를 재생가능 에너지로 충당해야 함을 의미함

▸ 이러한 목표는 달성이 불가능해 보이지는 않는데, 2018년에 독일에서는 재생가능 에너지가 석탄 기반의 발전량을 웃돌았으며, 자국 내에서 소비되는 전력의 41%를 재생가능 에너지로 조달하는 데 성공하였기 때문

▸ 재생가능 에너지 발전량 달성보다는 발전소 폐쇄에 따른 고용 문제 해결이 더 어려울 것으로 보이는데, 독일의 공공기업과 노동조합의 석탄 화력발전소의 유지를 강하게 지지하기 때문

▸ 독일에서 석탄 산업에 직접 종사하는 노동자는 약 2만 명, 간접적으로 연결된 노동자의 수는 약 4만 명으로 추정되는데, 이들을 어떻게 전환할 것인가 새로운 과제로 부상하고 있음

◾ 기후변화 대응을 이끌고 있는 독일이 탈원전에 이어 탈석탄까지 결정함으로써 선진국들을 중심으로 에너지 정책 전환이 탄력을 받을 수 있는 계기가 마련된 것으로 보임

▸ 독일은 오랫동안 전지구 차원의 기후변화 대응에서 리더십을 구축해 왔으며, 탈원전 선언 이후 신재생 에너지를 적극 육성해 왔지만, 원자로 폐쇄에 따른 전력부족을 해소하기 위해 석탄 화력에 의지하면서 미세먼지와 온실가스로부터 자유롭지 못했던 것이 사실

▸ 독일 정부는 점차 심각해지고 있는 기후변화 상황에 대응하려면 석탄 화력을 지속하는 것은 적절치 않다는 결론에 도달한 것으로 보임

▸ 독일을 포함한 세계 200개국이 2015년에 맺은 기후 변화에 관한 국제협약, 일명 ‘파리 협약’은 전세계 평균 기온 상승을 ‘2도 미만’으로 억제하기 위해 온실가스 배출 감소와 관련된 여러 목표를 설정하고 있음

▸ 탈석탄위원회는 석탄 화력발전소의 폐쇄가 성공적으로 진행되면, 독일은 2030년까지 이산화탄소 배출량을 1990년 대비 45%, 2050년까지는 1990년 대비 20%까지 감축한다는 목표를 달성 할 수 있을 것이라 전망하고 있음

◾ 한편 MS 설립자 빌 게이츠는, 기후변화에 대응한다는 목적은 동일하지만, 그 해결책으로 ‘차세대 원자력 기술’의 개발을 추진해야 한다는 주장을 펴고 있어 관심을 모으고 있음

▸ 워싱턴포스트에 따르면 빌 게이츠는 실제로 첨단 원자로 개발 지원을 이끌어 내기 위해 연방 의원들 설득에 나서고 있고, 이미 관련 사업과 관련한 상당한 예산이 배정되고 있다고 함

▸ 빌 게이츠는 자신의 블로그를 통해, 기후변화 문제를 해결하기 위해 핵에너지 연구 부문에서 미국의 주도적 역할을 복원하고 선진적인 핵개발 기술이 적극 도입되도록 정치 지도자들을 설득하는 것을 2019년의 목표로 세웠다는 뜻을 밝혔음

▸ 워싱턴포스트에 따르면 빌 게이츠는 자신이 설립한 연구 기업 ‘TerraPower(테라파워)’에 10억 달러를 투자하였으며, 민간 투자자들로부터 10억 달러를 추가로 조달할 예정이라고 함

▸ 여기에 민주당과 공화당 양당의 의원들과 면담하고 원자력이 필요성을 설득한 결과 새로운 원자로 기술 개발을 위해 2억 2,100만 달러의 예산 승인을 이끌어냈다고 함

▸ 빌 게이츠는 태양광이나 풍력 등 신재생 에너지는 안정적인 공급을 기대하기 어려운 반면, 열화우라늄을 사용하여 장기간 연료 교환이 불필요한 ‘진행파 원자로’를 이용한 발전은 기후변화에 충분히 대처할 수 있는 이상적인 에너지원이라 주장하고 있음

▸ 원자력 발전의 최대 이슈는 사고의 위험인데, 빌 게이츠는 기본적으로 위험에 대응하는 최선의 방법은 기술을 포기하는 것이 아니라 그 기술의 완성도를 높이는 것이란 입장을 견지하고 있으며, 기술 혁신을 통해 사고를 방지할 수 있다고 보고 있음

◾ 빌 게이츠가 제안하는 ‘진행파 원자로’는 4세대 원자로로서 ‘꿈의 원자로’라고도 불리지만 아직은 아이디어 차원이며 경제적 타당성에 대해 논란이 있는 기술임

▸ 진행파 원자로(Trailing Wave Reactor, TWR)는 MIT가 2009년 세계 10대 유망 기술로 선정한 바 있는데, 아이디어 자체는 이미 1950년에 제시되었을 정도로 누구나 생각해 봤음 직하나 구현은 그 만큼 어려운 기술이라 할 수 있음

▸ 현재 가동 중인 원자로가 천연우라늄(U-235)을 분리하여 연료로 사용하고 그 분리 과정에서 발생한 U-238 혹은 열화우라늄을 방사성 폐기물로 처리하는 반면, 진행파 원자로는 폐기물을 핵분열 물질로 전환시켜 다시 연료로 사용할 수 있게 하자는 것임

▸ 열화우라늄에 증식파(Breeding Wave)를 쏘아 '플루토늄(Pu)-239'로 증식시킨 후 발생하는 연소파(Burning Wave)를 이용해 Pu-239를 핵분열시켜 에너지를 발생시킨다는 아이디어

▸ 진행파 원자로의 최대 장점은 한번 연료를 넣으면 최장 60년까지 발전소가 가동된다는 것이며, 플루토늄까지 완전히 연소시키고 나면 남는 폐기물들도 안정적인 비방사성 물질과 독성이 약해진 매우 작은 양의 방사성 물질들 뿐임

▸ 60년 동안 연료를 추가하거나 교체할 필요가 없기 때문에 인간의 오류로 인한 사고 위험도 훨씬 줄어들게 되어 구현만 된다면 가히 꿈의 원자로라 할 만한데, 실제로 아직은 꿈같은 이야기로 프로토타입조차 만들어지지 않은 상태임

▸ 원자력 전문가의 대부분은 테라파워가 목표로 하는 진행파 원자로의 개발에는 엄청난 개발비용이 소요되고, 실제 상용화 기술로 완성되어 원자로가 건설될 때까지는 수십 년이 걸릴 것이라며 반대하는 입장에 있는 것으로 알려져 있음

▸ 또한 환경단체들은 차세대 원자로는 중앙집중형 전력 공급 방식이어서 신재생에너지에 기반한 지역 중심의 그리드로 나아가려는 최근 흐름에 배치된다는 점을 지적하고 있음

◾ 실현가능성에 논란이 있지만, 미 에너지성이 4세대 원자로의 실용화 목표를 2030년으로 잡고 있기 때문에, 기술 발전 속도에 따라 신재생에너지와 좋은 경쟁관계를 이룰 수도 있을 전망

▸ 1979년에 발생한 스리마일 섬 원자력 발전소 멜트다운 사고 이후 미국의 여론은 반(反)원자력으로 기울어져 있으며, 소위 ‘평화를 위한 핵에너지’ 연구에 대한 사회의 관심은 해마다 감소하고 있고 원자력 분야 기업은 투자자들에게 별 인기가 없는 상황

▸ 이런 상황에서 영향력이 상당한 빌 게이츠가 새로운 원자로 기술 개발을 들고 나와 본인이 직접 거액을 투자하고, 민간 투자와 공공 예산 지원을 이끌어 내고 있는 것이기 때문에, 미국의 미래 에너지 정책에 변화를 가져오게 될지 귀추가 주목되는 것임

▸ 이 기술의 현실성에 비관하는 과학자들은 테라파워를 비롯한 차세대 원자력 발전 업체들이 십년 이내에 전세계에 차세대 원자로를 상업적으로 배포할 수 있다고 주장하는 것은 일반인들의 오해를 낳는 부적절한 것이라 비판하고 있음

▸ 진행파 원자로 역시 기후문제 해결과 모든 인류의 보편적 에너지 복지를 목표로 하고 있어 근본 취지는 신재생에너지 추진과 다르지 않기 때문에, 향후 환경과 에너지 상황에 따라 상보적인 기술로 발전할 가능성도 배제할 수 없음

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1883호(2019. 2. 12. 발행)에 기고한 원고입니다.

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[ 요 약 ]

2018년에 미국이 45년 만에 세계 최대 산유국의 지위를 획득하게 된 데에는 2010년경에 시작된 셰일 혁명과 셰일오일의 생산 증가가 결정적 역할을 하였음. 그러나 세계 경기 하강 국면 진입에 따른 유가 인하, 셰일오일 업계가 누적해 온 감당할 수 없는 적자 폭, 텍사스 지역 셰일오일 매장량의 한계 등으로 미국 셰일산업이 조만간 붕괴할 수 있다는 우려가 제기되고 있음. 그간 셰일오일로 인해 그리드 패리티 달성에 어려움을 겪어 온 신재생에너지산업에게는 호재로 작용할 전망

[ 본 문 ]

◾ 작년 9월 미국 에너지정보청(EIA)은 미국이 45년 만에 세계 최대 산유국 지위를 올랐으며, 2019년에도 미국의 일일 산유량이 러시아와 사우디를 뛰어 넘을 것으로 전망한 바 있음

▸ 미국은 20세기 중반까지만 해도 가장 많은 원유를 생산하는 국가였지만 1970년대 이후 환경 보호와 국가안보를 이유로 신규 유전의 개발을 억제하였음

▸ 반면 구소련과 사우디아라비아는 산유량을 지속적으로 늘린 각각 1974년과 1976년에 미국의 원유 생산량을 추월하며 이후 최대 산유국 지위를 번갈아 가며 차지해 왔음

▸ 미국은 2000년대 들어 수압 파쇄, 수평 시추 등의 첨단 공법을 앞세워 셰일오일(shale oil) 혁명을 일으켰고 원유 생산량도 다시 늘려 왔으며, 이는 미국이 최대 산유국으로 재등극하는 데 결정적 역할을 하였음

▸ 미국 유전업계는 채굴 기술에 따라 원유를 크게 두 가지로 구분하는데, 오래된 방식인 수직채굴로 캐내는 것을 ‘전통적 원유(conventional oil)’, 수평 시추 등 신기술로 캐내는 것을 ‘비전통 원유(continuous oil 또는 unconventional oil)’로 부름

▸ 셰일오일은 2000년대 이전까지는 채굴하는 비용이 더 들기 때문에 방치되었으나, 새로 개발된 수압 파쇄 기술이 암반 아래 묻힌 방대한 양의 원유와 천연가스를 채굴하는 길을 열고, 기술의 진전으로 채굴비용이 큰 폭으로 떨어지며 채산성을 확보할 수 있게 되었음

▸ 미국에서 셰일오일이 가장 많이 매장된 곳은 텍사스주와 뉴멕시코주에 걸쳐 있는 ‘퍼미안 대분지(Permian Basin Province)’인데, 미국 곳곳에서 셰일오일 개발이 진행되고 있지만 실제로 미국의 원유 생산을 지탱하고 있는 곳은 퍼미안 대분지 한 곳임

◾ 미국을 세계 최대 산유국으로 밀어올린 셰일오일은 2014년 이후 국제 유가의 안전판 역할을 하며 세계 경제가 석유 위기에서 벗어날 수 있도록 도와주기도 하였음

▸ 국제 유가는 등락이 심한 편이며 특히 급격히 치솟을 경우 원유 수입국들에 오일쇼크를 안겨주기도 하는데, 미국은 국제유가가 떨어지면 셰일오일의 채굴을 줄이고, 유가가 강세를 보이면 생산을 늘림으로써 유가의 추가 상승을 제어하는 역할을 해왔음

▸ 여기에는 채굴비용과 국제유가 사이의 함수관계가 작용하는데, 셰일오일의 생산단가는 배럴당 30~40 달러 수준, 전통적 원유의 생산단가는 배럴당 10달러 미만으로 알려져 있음

▸ 따라서 유가가 상승하면 셰일오일이 채산성을 확보할 수 있기 때문에 생산을 늘릴 수 있고 이는 유가의 안정화로 이어지게 되며, 반대로 유가가 하락하면 셰일오일은 채굴할수록 손해이기 때문에 생산하기 어려워지고 이는 유가의 추가 하락을 막는 기제로 작동하게 됨

▸ 대체로 유가가 70 달러 이상이 되면 셰일오일 생산을 늘려도 된다고 하는데, 한 때 배럴당 100 달러를 웃돌았던 국제유가가 지난 2014년 하반기 이래 최근까지 수년간 안정세를 유지할 수 있었던 데에는 이런 배경이 작용한 것임

▸ 안정세 정도를 넘어 한때는 국제유가가 배럴당 30 달러 밑으로 떨어지기도 했는데, 이는 중동의 산유국들이 셰일오일로 인해 유가가 하락하는 국면에 감산을 하지 않음으로써 유가를 더욱 낮춰 셰일오일의 채산성을 붕괴시키고 셰일오일 기업들을 도산시키려 했기 때문

▸ 중동 산유국들의 의도대로 미국의 셰일오일 에너지 기업들이 한때 줄도산 하기 시작했으나, 저유가는 중동 국가들의 재정에도 심각한 타격을 가져와 결국 산유국들은 2016년 말에 감산하기로 합의하였고 이후 유가가 다시 회복되며 셰일오일 기업들도 재기하고 있는 상황

◾ 그러나 국제유가가 2017년 말 60 달러대 회복에 이어 작년에는 70 달러 대에서 움직였는데도 셰일오일 개발이 주춤하면서, 뭔가 문제가 생긴 것 아니냐는 분석이 나오기도 하였음

▸ 원래부터 퍼미안 대분지의 셰일오일 매장량은 세계 최대 유전으로 꼽히는 사우디아라비아 '가와르 유전(Ghawar Fild)'의 20분의 1 정도이기 때문에 셰일 혁명이 얼마 못가 끝날 수 있다는 예측은 전부터 있었음

▸ 최근 들어 경제적 관점에서 퍼미안 대분지의 셰일오일 생산과 관련해 세 가지 우려가 표면화되면서 셰일오일 효과가 앞으로 10년 이내에 끝날 수 있다는 우려가 구체적으로 제기되고 있음

▸ 첫 번째 우려는 세계 경제가 앞으로 수년 동안 불황에 돌입할 가능성이 있는데, 만일 그렇게 된다면 향후 유가는 지속적으로 하락하게 되어, 재래식 원유보다 생산비용이 높은 셰일오일의 생산은 감소하게 된다는 것

▸ 두 번째 우려는 셰일오일 사업이 초기부터 적자 경영을 지속해 왔다는 것으로, 작년 하반기에 처음으로 흑자 전환하긴 했으나 앞으로 지금까지 누적되어 온 거액의 부채를 어떻게 처리할 것인가에 대한 답을 내놓아야 하는 상황임

▸ 세 번째 우려는 양질의 유정이 아직 남아있는 퍼미안 분지에 원유 개발이 집중되어 굴착 밀도가 높아짐에 따라, 생산량은 증가하되 생산효율은 저하하고 있다는 점으로, 이는 퍼미안 분지의 세일오일 매장량의 한계에 따른 문제라 할 수 있음

▸ 이 밖에 퍼미안 분지 유전에서 생산한 원유를 수송할 송유관이 충분하지 않아 짧은 시일 안에 석유를 증산하는 데 한계가 있으며, 실제 수익이 발생하는 것은 수년 후라는 전망도 있음

▸ 이런 우려들이 맞는다면, 경영이 부실한 셰일오일 사업자들이 세계경제가 불황에 빠진 이후에도 셰일오일 사업을 영위할 수 있게 될 가능성은 낮다고 할 수 있으며, 셰일오일의 추락은 미국 경제를 뒤흔들고 나아가 세계경제 악화를 가속화할 우려도 있는 것임

◾ 각각의 우려에 대해 좀 더 살펴보면, 우선 최근 석유를 비롯한 각종 원자재의 가격이 하락세에 있는데, 이는 세계 경제가 하강 곡선에 접어들고 있음을 보여주는 선행지표로 해석됨

▸ 유가만 해도 OPEC(석유수출국기구)와 러시아의 감산 의사 표명에도 불구하고, 작년 10월에 배럴당 70 달러였던 WTI(서부텍사스중질유)의 가격은 12월 22일에 45 달러까지 떨어졌음

▸ 2019년 들어 다소 회복되어, 1월말에 53 달러까지 회복하였지만, 크게 보면 유가 하락 추세는 지속될 것으로 보이며 가동 중인 석유 및 가스의 굴착 장비 수 증가도 정체되고 있음

▸ 원자재 가격의 동향을 대표한다는 구리의 시장 가격을 보아도, 2018년 6월 이후 역시 감소 추세가 나타나고 있으며, 알루미늄, 납, 주석, 아연, 심지어 나무 등의 원자재도 2018년 초부터 하락 중인데, 이러한 원자재 전반의 가격 하락은 경기의 하강 국면 돌입을 시사함

▸ 로이터 통신에 따르면 세계경제 불황은 2018~2019년 무렵에 발생할 것이며 유가 상승을 이끌 압력 요인은 없을 것으로 보이는데, 유가가 오르지 않는다면 살아남을 수 있는 셰일오일 사업자는 극히 소수가 될 가능성이 있음

◾ 두 번째 우려는 셰일오일 사업자들의 체질이 허약하다는 것인데, 소위 셰일 혁명은 2010년경부터 시작되었지만 2017년 말까지 셰일업계 전체적으로는 수익을 내지 못하고 있었음

▸ 국제에너지기구(IEA)에 따르면, 2010~14 년 배럴당 100 달러가 넘는 유가 상승 덕에 셰일오일의 생산량이 증가하고, 원유 회수 기술의 효율화가 이루어지며 누적 적자 폭이 잠시 감소하였음

▸ 그러나 직후 유가가 폭락하며 2015~16년 사이에 약 100 개의 셰일업체가 파산했으며, 셰일업계 상위 20개 사 대부분이 2018년 1분기까지 적자를 기록하였음

▸ IEA는 2018년 상반기가 되어서야 셰일업계가 처음으로 적자를 해소할 수 있게 되었다고 보도했는데, 셰일업계가 자신들을 혁명적이라 선전했지만 수익성 측면에서 그 실상은 우려할 만한 수준이었으며, 투자자들은 단지 미래에 대한 비전으로 무배당을 묵묵히 견뎌왔던 것임

▸ 셰일오일 산업의 수익성이 전반적으로 낮은 것은 셰일오일 채굴의 특징에서 기인하는데, 셰일오일은 새로운 유정을 굴착하여 회수되기 시작해도 하고도 2년 정도만 지나면 생산량이 급격히 감소하기 때문에 곧바로 다음의 새로운 유정 시추를 시작해 생산량을 유지해야 함

▸ 첫 번째 시추에서 얻은 수익의 대부분이 다음의 시추 비용으로 매몰되는 소위 ‘자전거 조업’인 것이며, 따라서 2018년 중반에 전체 셰일산업의 수지가 흑자로 돌아섰다는 말이 모든 셰일오일 사업자가 이익을 내고 있음을 의미하는 것은 아님

◾ 보다 심각한 것은 첫 번째 우려가 현실화되는 경우인데, 누적 적자를 해소하지 못한 상황에서 미래 비전까지 없다면 투자가 끊기고 셰일산업의 붕괴로 이어질 수도 있기 때문

▸ IEA에 따르면 2010~14 년 사이에 셰일업계에 쌓인 부채는 2,000억 달러에 달하는데, 이를 향후 새로운 차입이나 사채 발행, 자산 매각 등으로 해소해야 한다는 것은 무거운 부담임

▸ 신용평가사 무디스는 2018년 10월 발표한 보고서에서, 소규모 석유개발 회사의 부채 수준은 현금흐름의 본질적 개선이 없으면 사업의 지속이 불가능한 수준이며, 대부분의 기업이 단기 부채를 상환할 수단을 가지고 있지 않다고 평가하였음

▸ 월스트리트저널 역시 2018년 12월 기사에서, 셰일기업들의 투자 안내 자료와 회계 장부에 기재되어있는 영업 수지 사이에 차이가 있다며, 셰일기업 투자에 대해 경고하였음

▸ 이러한 보도가 셰일업계의 경영 실상을 보여주는 것이라면, 투자가들이 향후 손을 떼기 시작할 가능성이 있고, 그러면 업계 전체가 무너질 수 있어 향후 움직임을 주시할 필요가 있음

◾ 마지막 세 번째 우려는 퍼미안 분지의 생산 활동이 한계에 다다르고 있다는 것인데, 원유 증산을 방해하는 수많은 제약들이 발생하고 있으며 생산 증가율이 떨어지기 시작하고 있음

▸ 퍼미안이 붐을 이룬 지는 6년이 되었으며, 이 지역의 원유 생산량은 세계 3위인 이라크에 근접하고 있고, 영국의 시장조사기관 IHS 마크 잇은, 더미안의 생산량이 지난 4년 동안 2배 증가했고, 향후 2023년까지 연평균 50%씩 증가할 것으로 예측

▸ 하지만 원유 증산을 방해 많은 제약 요소가 나타나며 예측이 엇나가고 있는데, 파이프라인, 노동자, 전력, 물, 도로교통망이 부족한데다가 폐수 처리 등의 문제에 직면하며 생산 증가율이 떨어지고 있기 때문

▸ 블룸버그의 보도에 따르면, 셰일 채굴에 이용되는 질 좋은 모래는 t당 60 달러와 고가 상품이며, 모래 채취장의 노동자들에게는 미국 최저임금의 약 3배를 지불하고 있고, 트럭 운전사의 임금은 연간 기준 15만 달러에 이름

▸ 주거부족 문제도 심각하고 교통체증도 심한데, 5년 전부터 교통량이 2배로 증가해 한계에 이르렀으며, 교통사고도 증가해 2018년 6월까지 147명이 사망하였음

▸ 사회문제가 심각하다 보니 이 지역 경찰의 주당 노동시간은 80~100 시간에 이르는데, 마약 이용자가 늘고 있고 치명적인 상해 사고도 증가해 위험한 환경이 되고 있음

◾ 퍼미안의 셰일오일 생산 비용은 계속 상승하고 있는데, 이는 이 지역의 셰일오일 자원량이 채굴 한계에 가까워지고 있음을 시사하는 것으로 매장량의 한계는 해결할 수 없는 문제임

▸ 퍼미안 이외 지역에서 셰일오일 생산이 주춤하기 시작하자 많은 개발기업들이 계속해서 생산을 늘려가고 있던 퍼미안에 몰려들었는데, 최근 들어 생산 비용이 상승하고 생산량이 감소하고 있으며, 이 지역의 셰일오일 매장량이 채굴 한계에 가까워졌다는 징후가 나타나고 있음

▸ 영국의 시장조사기관 우드 맥킨지에 따르면, 스윗 스팟이 있는 부모유정(parent well)에 근접하여 새끼유정(child well)을 설치하면, 새끼유정은 부모유정 수준의 원유를 얻지 못할 뿐만 아니라 그 주변의 지압을 떨어뜨려 부모유정의 원유 산출량을 떨어뜨리는 원인이 되기도 함

▸ 이웃한 유정 사이에 카니발라이제이션이 발생하여 생산량이 모두 줄어드는 것인데, 유정 개발의 밀집에 따른 카니발라이제이션으로 비용 상승과 생산량 저하가 발생한다는 점이 셰일오일 업계에서 충분히 알려져 있지 않아 문제가 개선되지 않고 있는 것이 현실임

▸ 게다가 지금처럼 서로 근접해 셰일오일 유정이 개발되면, 수압균열파쇄법(fracking, 프래킹)이라는 고유 기술을 쓰는 셰일개발은 지하수 오염 등 환경 문제를 더욱 키우게 됨

◾ 이상 미국의 셰일산업이 안고 있는 3가지 과제는 모두 자력으로 해결하기 어려운 것으로, 에너지 관련 정책을 수립할 때 미국 셰일산업의 붕괴를 염두에 넣을 필요가 있음

▸ 미국 셰일오일 산업은 삼중의 개미지옥에 빠진 상황으로 당면 과제를 해결하고자 몸부림치면 칠수록 더 깊이 늪에 빠지는 형국인데, 특히 자원량의 한계는 물리적 한계로 해결이 불가능함

▸ 이 분야의 전문들이 미국 셰일오일 산업이 수년 내에 파탄날 수 있다고 경고하는 것은 그래서 당연한 것이며, 미국 셰일 산업이 파탄하면 이미 둔화되기 시작한 미국 경제의 악화를 가속화할 수 있고 결구 세계 경제에도 타격을 줄 수 있음

▸ 설사 셰일산업이 좀 더 버틴다 해도 미중 무역 마찰, EU 위기, 중국의 불안정 요소 등이 겹쳐 세계 경제가 침체기를 맞을 가능성이 대두되고 있는데, 그렇게 되면 석유 수요가 감소해 유가가 하락하며 결국 셰일산업은 곤경에 처할 수밖에 없음

◾ 셰일산업에 닥칠 큰 변화는 대체애너지나 신재생에너지 산업에도 영향을 미칠 수밖에 없는데, ‘그리드 패리티’를 낮추기 위한 기술 혁신에 보다 박차를 가해야 하는 과제를 안게 되었음

▸ ‘그리드 패리티(grid parity)'는 대체에너지의 생산 단가가 화석연료를 이용한 발전 전력을 구매하는 가격과 같거나 낮게 되는 것을 의미함

▸ 신재생에너지 기술의 지속적 발전에도 불구하고 예상보다 그리드 패리티 달성 시점이 계속 지연되고 있는 데에는, 무엇보다 셰일오일의 등장이 큰 변수로 작용하였음

▸ 그리드 패리티는 석유 매장량이 한계가 있다는 소위 ‘오일 피크(oil peak)'론에 근거해 유가가 낮아질 수 없다는 것을 가정하는 면이 있는데, 셰일오일이 등장함에 따라 매장량이 극적으로 늘어날 것이란 기대가 생겼으며 실제 유가하락에도 기여했기 때문

▸ 이런 면에서 셰일오일이 한계를 맞이하고 있음을 보여주는 징후가 나타나는 것은 신재생에너지 산업에는 호재로 작용할 수 있음

▸ 그러나 세계 경기 하강 국면이 예상되고 있기 때문에, 유가를 상승시킬 압력 요인이 없다는 점은 셰일오일이 없어도 그리드 패리티 달성이 여전히 어려울 수 있음을 시사함

▸ 또한 국제유가는 세계 경기뿐 아니라 다양한 요인에 의해 등락 폭이 심하기 때문에, 대체에너지 및 신재생에너지 산업은 기회가 왔을 때 경제적 관점에서 화석연료 에너지의 합리적 대안이 될 수 있음을 증명하기 위해 기술 혁신을 지속해야 할 필요가 있을 것임

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1882호(2019. 2. 5. 발행)에 기고한 원고입니다.

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◾ 중국 허베이성 고등 인민법원은 빚을 지고 갚지 않는 사람이 반경 500m 이내에 있을 경우 경보를 발신하는 앱의 운영을 시작하였음

▸ 앱의 명칭은 ‘a map of deadbeat debtors(악성 채무자의 지도, 老賴地图)’로, 위챗(WeChat, 微信) 메신저에서 접속할 수 있으며, 경보 수취뿐만 아니라 근처에 있는 채무자의 정보도 앱을 통해 확인이 가능함

▸ 앱을 이용하면 채무자에 관한 정보를 누구나 접근하여 볼 수 있어, 빚을 갚을 여유가 있음에도 돈이 없는 척하는 노회한 사람들을 쉽게 알아낼 수 있다고 함

▸ 단지 여기저기 빚을 내고 다니는 빚꾸러기를 알려주는 데만 목적이 있는 것이 아니라, 일부러 갚지 않는 악성 채무자들을 구별하는 데도 목적이 있다는 것

▸ 허베이성 고급 인민법원은 이 앱이 정부의 재정을 강화하고 사회적으로 신뢰할 수 있는 환경을 만들기 위한 정책의 일환이라고 설명하였음

◾ 중국 정부는 ‘사회신용시스템’이라는 전국 단위 국민평가시스템의 도입을 추진하고 있는데, 2020년까지 전 국민을 신용 점수로 평가할 예정

▸ 지금까지는 각각의 도시와 성에서 각기 다른 버전의 사회신용시스템을 도입하고 있었지만, 중국 정부가 모든 정보를 통합하여 거대한 데이터베이스를 구축한다는 계획

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1882호(2019. 2. 5. 발행)에 기고한 원고입니다.

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◾ 현재의 컴퓨터와는 완전히 다른 원리로 움직이는 양자컴퓨터에 대한 기대가 높아짐에 따라, 구미의 기업들 사이에서 양자 컴퓨터용 소프트웨어 개발자 확보 경쟁이 시작되고 있음

▸ 작년 12월 실리콘밸리에서 열린 양자컴퓨터의 비즈니스 활용에 관한 국제 컨퍼런스인 ‘Q2B Conference’에서는 여러 기업들이 양자 소프트웨어 개발자 지원 정책을 발표하였음

▸ 유럽의 항공기업 ‘에어버스(Airbus)'는, 고성능 컴퓨팅의 성능 향상이 한계에 이르고 전혀 만족스럽지 않게 됨에 따라 고도의 항공물리 시뮬레이션에 더 많은 컴퓨팅 파워가 필요해졌으며, 컴퓨팅 패러다임의 변화를 위해 양자 컴퓨터용 소프트웨어 개발에 도전 중이라 설명

▸ 2020년까지 양자컴퓨터를 도입할 계획인 에어버스는 항공물리 시뮬레이션을 양자 컴퓨터로 구현할 수 있는 소프트웨어 개발자를 모집하기 위해 ‘Airbus Quantum Computing Challenge(에어버스 양자 컴퓨팅 챌린지)' 프로그램을 전개하고 있음

▸ 챌린지 프로그램을 통해 뽑힌 소프트웨어 개발자는 2020년 이후 도입될 양자컴퓨터를 사용할 수 있으며, 직접적인 자금 지원도 받을 수 있음

◾ 기업들이 양자컴퓨터용 소프트웨어 개발자 확보에 나선 배경에는 슈퍼컴퓨터 업계가 성능 향상을 사실상 단념하고 딥러닝 연산에 적합한 수준의 연산 능력에만 특화되어 가고 있기 때문

▸ 슈퍼컴퓨터의 성능 향상이 둔화되고 있는 주된 이유는 집적회로의 트랜지스터 수가 1년 반~2 년마다 2배가 된다는 무어의 법칙이 종언을 고하고 있는 것이지만, 슈퍼컴퓨터 업계의 최근 사업전략 변화에서도 기인함

▸ 슈퍼컴퓨터의 부동소수점 방식에는 실수를 32 비트로 처리하는 단정밀도(single precision), 64 비트로 처리하는 배정밀도(double precision), 128 비트로 처리하는 4배정도(quadruple precision)이 있음

▸ 슈퍼컴퓨터 업계는 지금까지 물리 시뮬레이션에 필요한 배정밀도의 부동소수점(FP64) 연산 성능을 끌어 올리는 데 주력해 왔으나, 최근에는 이를 포기하고 딥러닝 연산에 사용되는 단정밀도나 그 이하의 부동소수점 연산 성능 향상에 특화하려는 모습을 보이고 있음

▸ 에어버스의 경우 연간 IT 예산의 3%를 슈퍼컴퓨터에 투입하고 있기 때문에, 에어버스에게 슈퍼컴퓨터의 성능 향상 둔화는 미래의 우려가 아니라 이미 현재의 고민이며, 따라서 양자컴퓨터에 앞으로 더 많은 기대를 걸 수밖에 없는 상황

◾ 에어버스처럼 그 동안 슈퍼컴퓨터에 거액을 투자해왔던 기업이나 정부기관들로부터 양자컴퓨터로 패러다임 전환이 시작되고 있는 현상은 주목할 만한 현상임

▸ 양자컴퓨터로 전환을 대표하는 주자는 미 공군인데, Q2B 컨퍼런스에 등단한 공군 연구소(Air Force Research Laboratory, AFRL)는 미 공군의 ‘양자 정보과학 전략’에 대해 설명하였음

▸ AFRL은 양자컴퓨터가 기계학습 및 최적화, 새로운 재료를 발견하기 위한 시뮬레이션 등에서 활용이 기대된다고 전망하며, 현재 미 공군이 양자컴퓨터 프로그래밍 언어와 알고리즘에 중점적으로 투자 중이라 밝혔음

▸ Q2B 컨퍼런스의 VC(벤처캐피탈) 패널 토론에는 에어버스와 미 공군 외에도 골드만삭스, BMW, 스페인의 대형 금융기관인 BBVA 등이 참여해 양자컴퓨터에 대한 각 기업의 기대와 대응 상황을 설명하였음

▸ 양자컴퓨터가 현재 컴퓨터의 성능을 압도적으로 상회할 것인지는 아직 확실하지 않으나, IBM과 구글 등 양자컴퓨터 제조업체들은 수년 내에 등장할 ‘NISQ’라는 하드웨어가 현재 컴퓨터 의 성능을 충분히 상회할 가능성이 있다는 견해를 밝히고 있음

▸ NISQ는 Noisy Intermediate-Scale Quantum Computer의 약어로 오류가 있는 중간 규모 양자 기술을 의미하는데, 이 정도만 되어도 현행 컴퓨터의 성능을 능가할 것이란 전망이 나옴에 따라 선진 기업들은 과감히 양자컴퓨터에 대한 선행투자를 시작하고 있는 것임

◾ 이런 가운데 양자컴퓨터 개발 스타트업인 미국의 ‘리게티 컴퓨팅(Rigetti Computing)’도 소프트웨어 개발자 콘테스트인 ‘Rigetti Quantum Advantage Prize’를 시작하였음

▸ 이 대회는 리게티 컴퓨팅이 현재 평가판으로 제공 중인 양자컴퓨터의 클라우드 서비스를 이용하여 ‘양자 어드밴티지(Quantum Advantage)’를 입증한 연구자나 개발자에게 최대 100만 달러의 상금을 수여함

▸ ‘양자 어드밴티지’는 IBM이 주창하는 개념으로, 양자컴퓨터가 현재의 컴퓨터보다 높은 성능과 예측 정확도를 제공하고, 보다 저렴한 비용으로 연산을 수행하는 등 실질적인 이점을 보여주는 발전 단계를 가리킴

▸ 리게티 컴퓨팅이 거액의 상금을 내걸고 대회를 진행하는 것은, 많은 연구자와 개발자들이 양자컴퓨팅을 시험해보게 함으로써 양자컴퓨팅의 실용적인 용도를 탐구하고 그 속에서 진가를 검증하려는 목적이라 할 수 있음

▸ 양자컴퓨터가 단순한 버즈워드로 끝날지, 아니면 정말 세상을 바꿀 수 있을 것인지는 하드웨어뿐만 아니라 양자컴퓨팅 소프트웨어의 발전에 의해서도 좌우될 것임

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1882호(2019. 2. 5. 발행)에 기고한 원고입니다.

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[ 요 약 ]

친환경 모빌리티로 전기차에 대한 관심이 높아지고 있지만, 우리나라 전기차 보급률은 2017년 기준 0.1%, 선진국의 경우도 1% 정도에 불과한데, 여러 요인이 있지만 충전의 어려움이 주요 요소로 꼽히고 있음. 케이블을 이용한 충전방식에서 탈피해, 주차하는 동안 충전이 가능한 무선충전이나 도로를 달리면서 주행하는 다이내믹 무선충전 등 새롭고 혁신적인 충전기술을 모색해 나갈 때 전기자동차와 새로운 모빌리티의 미래는 비로소 우리 실생활 속에 현실화될 수 있을 것임

[ 본 문 ]

◾ 환경부가 2018년 11월에 발표한 자료에 따르면, 2018년 연간 국내 전기자동차 판매대수는 3만 대를 넘어섰으며, 전기차 보급사업이 시작된 2011년 이래 누적 보급대수는 46,968대임

▸ 전기자동차 보급사업 첫해 판매된 전기차는 338대였으며, 2014년에 연간 판매량 1천 대를 넘었고, 2017년에 처음으로 연간 판매량 1만 대를 넘어선 13,826대를 기록

▸ 2018년 1월부터 9월까지 판매된 전기차는 21,375대인데, 판매 속도 증가 추이를 고려할 때 환경부는 2018년 연간 판매대수가 3만대를 넘어설 것으로 추정한 것

▸ 환경부는 현재 추세대로라면 올해 전기차 연간 판매대수는 5만대 내외로 추정하고 있으며, 누적 판매대수는 10만 대 내외가 될 것이라 보고 있음

[표 1] 2011~2018.09 국내 전기차 및 공공 급속 충전기 보급대수 추이

▸ 작년까지 9개 모델이었던 전기차가 2019년에는 최대 17개 모델까지 늘어나고, 대형 세단차량이나 스포츠유틸리티차량(SUV), 스포츠카 등으로 다양해져 소비자의 선택폭이 넓어질 것이기 때문에 보조금 감액에도 불구하고 판매대수가 급증할 것이라는 판단

▸ 환경부가 2018년 9월 진행한 ‘친환경차 국민인식조사’ 결과에 따르면 전기차 이용 경험이 없는 시민들도 75%가 조건에 따라 구매를 검토 중인 것으로 나타났으며, 이런 근거를 토대로 환경부는 2022년까지 전기차 누적 35만대 보급을 목표로 하고 있음

◾ 국내 전기차 판매대수 증가율이 2017년부터 J-커브를 그리고 있기는 하지만, 전체 자동차 시장에서 전기차가 차지하는 시장점유율은 다른 나라에 비해 아직 낮은 편

▸ 국제에너지기구(IEA)가 발표한 ‘Global EV Outlook 2018’ 보고서에 따르면, 2017년에 전기차가 가장 많이 판매된 나라는 중국으로 57만 9천 대의 전기차가 판매되었으며, 2017년까지 누적 보급대수 기준으로도 중국은 약 123만 대로 세계 1위를 기록

▸ 그 다음 많이 판매된 국가는 미국으로 2017년에 약 20만 대가 판매되었으며, 미국의 2017년 기준 누적 전기차 보급대수는 약 76만대임

▸ 2017년 기준으로 전체 자동차 시장에서 전기차가 차지하는 비중을 보면, 점유율이 가장 높은 국가는 노르웨이로 무려 39.2%를 기록하고 있으며, 2위를 아이슬란드로 11.7%

▸ 중국은 2.2%로 세계 4위이며, 주요 선진국들을 보면 독일 1.6%, 미국 1.2%, 일본 1.0%로 대략 1% 이상의 점유율을 보이고 있음

▸ 우리나라의 경우 2017년 말 기준으로 차량 등록대수는 2,253만 대이므로 전기차의 시장점유율은 0.1% 수준이며, 2018년을 기준으로 추정해도 대략 0.2% 수준으로 주요 선진국들에 비하면 아직 낮은 수준이라 할 수 있음

[표 2] 2017 주요 국가 전기차 시장점유율 비교

◾ 전기차 보급률을 결정하는 요인들은 다양하고 국가별 특성도 있지만, 우리나라의 전기차 시장점유율이 낮은 현실적 이유로는 ‘충전의 어려움’이 꼽히고 있음

▸ [표 1]에서 보듯, 정부는 전기차 보급사업과 함께 공공 급속충전기 설치도 병행해 오고 있으며, 2018년 9월 현재 전국에 약 1,700 기가 설치되어 있음

▸ 정부가 2022년까지 누적 35만 대 보급을 목표로 하고 있기 때문에 향후 수년 간 공공 급속충전기 설치도 비례해 늘어날 것으로 전망되긴 하지만, 이는 어디까지나 공공 인프라이기 때문에 충전의 편의성을 높이려면 주거지 인근에 충전소 설치가 필요함

▸ 전 국민의 70% 이상이 아파트에 거주하는 우리나라는 아파트 주차장에 충전기를 설치하는 것이 가장 효과적인데, 현재 한국전력은 전기차를 보유하거나 보유 예정인 주민이 있는 아파트를 대상으로 무료로 충전소를 설치해주는 사업을 실시하고 있음

▸ 아파트형 충전소는 보통 아파트 주차면 중 일부를 전기차 전용 주차면 겸 충전소로 할당하여 설치하게 되는데, 한전이 임의로 설치하는 것은 아니고 ‘요건’이 충족되어야 함

▸ 요건이란 충전소 설치에 대해 입주자대표회의나 관리소장의 동의를 받아야 한다는 것이며, 입주자대표회의가 없을 경우 전체 입주자 3분의 2 이상의 동의를 얻어야 함

▸ 그런데 이 동의서를 받는 것이 결코 간단한 것이 아니어서, 주차장 면수가 부족한 아파트일수록 소수의 전기차 소유자들을 위해 주차면을 할당하는 일에 부정적인 경우가 많음

▸ 게다가 작년 9월 ‘충전방해금지법’이 발표되어, 전기자동차 충전구역 내에 일반 자동차가 주차를 하거나 물건을 쌓아 놓은 경우 충전을 방해한 것으로 간주해 과태료가 부과됨에 따라, 아파트 입주민들의 충전소 반대 입장이 보다 강화되는 경향도 나타나고 있음

▸ 이 때문에 전기차 구매 계약까지 했다가 입주자대표회의 동의를 얻지 못해 구매계약을 철회하는 경우도 적지 않은데, 주거지 근처에서 간편하게 충전하기가 어렵다는 점은 전기차의 시장점유율을 늘리는 데 상당한 걸림돌이 되고 있음

◾ 전기차의 충전 이슈는 자동차 운용의 편의성과 직결될 뿐 아니라, 배터리와 전기차의 무게, 전기차의 가격 등에도 영향을 미치기 때문에 전기차 보급 촉진에 중요한 요인이 됨

▸ 전기차의 충전은 자동차의 연료 주입과는 다른데, 전기차 충전소를 현재의 주유소만큼 곳곳에 설치한다고 해도 완전히 해결되지 않는다는 데 주목할 필요가 있음

▸ 전기차 충전은 여러모로 스마트폰의 충전과 상당히 유사한데, 우선 배터리가 바닥나면 아무리 급속충전을 한다고 해도 1시간 가까이 기다려야 하며, 급속 충전을 할 수 있는 곳을 아무리 많이 늘린다고 해도 자동차 주유처럼 몇 분 안에 끝낼 수는 없음

▸ 전기차 충전 장소가 많지 않고 충전하는데 시간이 오래 걸리다 보니 한 번의 충전으로 최대한 먼 거리를 주행할 수 있게 하기 위해 배터리 용량이 증가하는 경향도 나타나고 있는데, 이는 오히려 충전의 편의성을 더욱 떨어뜨리는 악순환을 낳는 원인이 되기도 함

▸ 전기차 배터리 용량이 커지면 가정용 교류전원을 이용한 출력 3kW의 충전으로는 밤새해도 완전 충전을 할 수 없으며, 50kW 출력으로 급속 충전을 해도 30분 이상이 걸리게 됨

▸ 결국 급속충전으로만 충전하는 경향이 나타날 텐데, 스마트폰과 마찬가지로 급속 충전은 전기차의 배터리 수명을 단축시키는 원인이 됨

▸ 또한 배터리 용량 증가는 전기차 가격의 인상으로 이어지며, 차량 전체의 무게를 증가시켜 연비에도 좋지 않은 영향을 주게 됨

▸ 충전과 관련해서는 급속 충전의 규격이 국가별, 전기자 제조업체별로 다른 표준화의 문제도 있지만, 표준화는 차치하고라도 우선은 전기차 소유주가 집 근처에서 충전하기가 쉽지 않고, 급속 충전을 하더라도 30분 이상 기다려야 한다는 문제를 해결할 필요가 있음

◾ 전기차 충전 문제 해결을 위한 시도는 다각도로 전개되고 있는데, 우리나라에서는 최근 아파트형 거주형태에 적합한 ‘이동형 충전기’ 보급사업이 시작되었음

▸ 이동형 충전기는 기존 아파트에서 주차장의 일부 주차면을 전기차 충전기 설치 장소로 할당하는 것이 현실적으로 쉽지 않은 문제를 해결하기 위한 대안이 될 수 있음

▸ 이동형 충전기의 기본 컨셉은 전기차용 주차면을 할당하는 것이 아니라 전기차 충전 요금을 별도 과금할 수 있는 콘센트를 할당하는 것임

▸ 아파트 주차장 곳곳에는 콘센트가 설치되어 있는데, 이동형 충전기 사업자에게 요청하면 이 콘센트들을 ‘모자분리’ 해주는데, 모자분리란 전기료를 별도 산정하기 위해 하는 작업임

▸ 모자분리된 콘센트 옆에는 RFID 태그가 부착되는데, 전기차 소유주는 사용자 식별 모듈이 내장된 충전 케이블을 RFID에 갖다 댄 후 충전을 하면 됨

▸ 해당 콘센트에서 발생한 전체 전기요금은 이동형 충전기 사업자가 한전에 먼저 납부하게 되고, 사업자는 충전 사용자별로 전기 이용량에 따른 요금을 청구하는 받게 됨

▸ 주차장 내 최대한 많은 콘센트를 모자분리 할 수 있게 된다면 이동형 충전기의 장점은 명확한데, 전기차 전용으로 주차면을 할당할 필요가 없어 입주민들 설득이 쉬워지며, 전기요금이 별도 산정되기 때문에 입주민들이 전기차 요금을 같이 낸다는 오해도 불식시킬 수 있음

▸ 그러나 이동형 충전기가 완벽한 해결책은 아닌데, 모자분리를 하기 위해서도 입주자대표회의나 관리소장의 동의가 필요한 것은 마찬가지이며, 모자분리가 가능한 고압전기실이 있는 아파트나 대형건물에서만 가능하다는 제약도 있음

▸ 무엇보다 가장 큰 번거로움은 가정용 교류전원을 이용한 충전이기 때문에 충전 효율이 좋지 않아 케이블을 밤새 꽂아 두어도 별로 만족스럽지 못하다는 것임

▸ 이동형 충전기는 혁신적이거나 미래형 충전 기술이라 보기는 어려우며, 아파트 주차장에 충전기 설치하는 것이 현실적으로 매우 어려운 일이 되고 있는 우리나라에서 일반차와 전기차 소유자간 갈등을 없앨 수 있는 수단으로서 의미가 크다고 볼 수 있음

▸ 참고로 현재 국내 ‘500 세대 이상 신축’ 아파트의 경우 전체 주차면수의 50분의 1에 해당하는 개수 이상의 이동형 충전용 콘센트를 설치하도록 의무화되어 있음

◾ 세계적으로 전기차의 새로운 충전 방식으로 현재 실용화 논의가 활발한 것은 ‘무선전력전송(Wireless Power Transfer, WPT)' 기술임

▸ 무선전력전송(WPT) 기술 역시 전기차와 스마트폰의 유사성을 보여주는데, 기본적으로 스마트폰 무선 충전기술을 전기차의 충전에 응용하려는 시도임

▸ WPT의 작동방식을 보면, 우선 노면에 송전 코일을 매립하고, 이 코일에서 차체의 밑부분에 설치된 수전 코일에 전자유도 응용기술인 ’자기공명결합방식‘으로 전력을 공급하게 한 다음, 이 전력을 전기차의 배터리로 보내 충전하는 순서임

▸ WPT의 가장 이상적인 구현형태는 송전 시스템을 모든 주차면 바닥에 매립하는 것으로, 이렇게 되면 주차를 하는 시간 동안 충전이 가능하게 되므로, 현재처럼 이용자가 충전을 위해 케이블을 연결하는 번거로움이 사라지게 됨

▸ 무엇보다 주차장 전체가 곧 충전소가 되기 때문에 충전소를 크게 늘릴 수 있는 효과를 달성할 수 있고, 충전이 수시로 이루어지게 되므로 배터리 용량을 지금처럼 크게 할 필요가 줄어들어 차체 무게 감소와 전기차 가격 인하에도 도움을 줄 수 있음

▸ 전기차 충전의 어려움이 배터리의 용량 증대, 차체 가격 인상, 전기차에 대한 불만으로 이어지는 악순환 대신, WPT의 편의성은 배터리 용량 감속, 차제 가격 인하, 전기차 선호도로 이어져 전기차 보급을 선순환을 이끌어 낼 수 있게 되는 것임

◾ WPT는 이미 많은 자동차 관련 기업들이 연구해오고 있는데, 미국의 ‘와이트리시티(WiTricity)'와 ’퀄컴(Qualcomm)'이 각각 진영을 구축하여 상용화 경쟁을 벌이고 있음

▸ 와이트리시티는 MIT의 연구 프로젝트가 기업으로 발전한 케이스로 진동 자기장 기반의 공명유도결합을 사용하여 무선 전력 전송 장치를 제조하는 엔지니어링 기업이며, 퀄컴은 전자유도의 기술을 개량하여 자계공명결합방식에 의한 WPT 기술을 개발하고 있음

▸ 현재 양사 WPT 기술의 주된 차이는 송수전 코일의 형상인데, 와이트리시티가 동심원 모양의 ‘서큘러 코일(Circular Coil)'을 이용하는 반면, 퀄컴은 루프가 2개 있는 ’Double D(DD)‘라 불리는 형상의 코일을 이용하고 있음

▸ 와이트리시티 진영에는 도요타, 닛산, 혼다 등 주로 일본의 자동차 업계가 참여하고 있으며 우리나라 현대자동차도 2018년 4월 라이선스 계약을 체결하였음

▸ 퀄컴 진영에는 리카르도, 리어 등 2016년까지 주로 영국과 미국 업체들의 참여가 활발했으나, 2017년 이후에는 한 건의 라이선스 계약만 체결하는 등 최근 다소 주춤함 모양새

▸ WPT의 국제 표준화는 자동차 관련 기술 표준화 단체인 미국 자동차엔지니어협회(SAE)에서 진행 중인데, WPT 표준인 ‘SAE J2954’의 표준화 작업은 2019년 완료를 목표로 하고 있어 올해 연말을 전후에 WPT 시스템을 탑재한 전기차 출시 러시가 시작될 것으로 보임

▸ 시장조사기관 와테크 에이전시(WhaTech Agency)는 전세계 무선 전기차 충전시장이 2020년부터 2025년까지 연평균 118%씩 급성장할 것으로 전망하고 있음

◾ 물론 WPT도 몇 가지 기술적 과제가 있는데, 시내 주행만 놓고 본다면 WPT로 충전 문제를 상당부분 해소할 수 있으나 장거리 주행일 경우는 아직 미흡하며, 전자파 유해 이슈도 있음

▸ WPT는 기본적으로 케이블 충전에 비해 충전효율이 떨어지는 것이 단점인데, 스마트폰의 무선 충전에서 보듯 코일의 위치가 잘 맞지 않으면 하지 않느니만 못할 수도 있음

▸ 전기차에서도 무선 충전 효율을 높이려면 노면 밑의 송전 코일과 전기차의 수전 코일 위치가 잘 맞아야 하는데, 주차지원시스템의 도움을 받거나 자율주행차가 정확한 위치에 주차해주기 전까지는 운전자의 주차 스킬에 따라 충전 효율에 차이가 발생할 수 있음

▸ 반대로 생각하면, 무선 충전이 제대로 되려면 코일이 매립된 위치 위에 정확히 주차해야 한다는 점을 주지시킴으로써 간접적으로 주차 문화가 개선되는 효과도 기대할 수 있음

▸ 충전 효율을 높이기 위한 기술도 개발 중이며 대표적인 것이 ‘양방향 WPT'인데, 전기차 측에도 'DC-DC 컨버터'를 추가하여 지면 쪽의 DC-DC 컨버터와 함께 최적 제어함으로써 양 코일 사이의 거리가 떨어져 있어도 전송 효율이 낮아지지 않게 하는 기술임

▸ 양방향 WPT는 충전 효율을 높이는 장점이 있기는 하나, 전기차 쪽에 DC-DC 컨버터를 추가해야 하고 전기차의 코일도 대형화해야 하기 때문에 자체가 무거워지는 단점이 있어 그 동안 자동차 업계에서는 채택을 꺼려하는 경향이 있었음

▸ 그러나 최근 들어 전기차 배터리에 충전된 전력을 집으로 보내는 V2H(Vehicle to Home)이나, 그리드에 보내는 V2G(Vehicle to Grid) 기술이 등장해, 차체 무게 증가의 문제를 상쇄하고 남을 만큼의 이점을 얻을 수 있게 됨에 따라 다시 관심을 보이는 업체가 늘어나고 있음

▸ 낮은 충전 효율은 시내 주차장 대부분에 WPT 시스템이 갖춰지고 이용자가 시내 주행만 한다면 문제될 것이 없으나 장거리 주행에서는 불안 요인이 될 수 있으며, 따라서 WPT 시스템을 채택한 전기차라도 배터리 용량을 마음 놓고 크게 줄이기 어려운 한계가 있음

▸ 한편 무선충전 기술의 전자계 누출은 출력이 낮아지는 문제와 함께 인체 유해성 이슈도 불러일으킬 수밖에 없는데, 현재 진행 중인 WPT 표준화 작업에서도 ‘WPT 시스템의 누설 전자파 강도와 안전성 확보에 대한 지침’이 중요하게 다뤄지고 있음

◾ WPT에서 한걸음 더 나아가는 기술은 주차중일 때뿐만 아니라 도로에서 주행하는 도중에 필요한 전력을 얻을 수 있게 하는 것으로 ‘다이내믹 무선전력전송(Dynamic WPT)'이라 부름

▸ 다이내믹 WPT의 기본 컨셉은 일반 도로 또는 주요 고속도로에 WPT를 이용한 송수전 시스템을 부설하자는 것인데, 크게 도로 주행 중 신호로 인해 정차하게 되는 동안 충전하는 방식과 말 그대로 달리면서 전기를 공급받는 방식으로 나눠볼 수 있음

▸ 주행 중 정차하는 동안 충전하자는 아이디어는 전체 주행시간의 25%는 신호등 앞에 서 있는 시간이라는 사실에 착목한 것인데, 도쿄대학 연구팀이 한 간선도로의 215km 구간을 관찰한 결과 신호등 정지선에서 뒤쪽으로 30m 구간에 서 있는 시간이 총 운행시간의 25%였음

▸ 관찰 결과에 따라 연구팀은 신호 정지선 뒤쪽으로 30m 구간에만 도로 밑에 WPT 시스템을 부설하고 그 위에 정차하는 전기차에 송전할 경우를 시뮬레이션 하였음

▸ 그 결과 간선도로 215km 구간을 주행하는 전기차의 배터리 충전상태에는 조금밖에 변하지 않았고, 자동차 배터리의 전원을 거의 사용하지 않고도 주행이 가능한 것으로 나타났음

▸ 신호에 잘 걸리지 않은 차량의 경우는 상대적으로 배터리가 더 소모되었고, 반대로 자주 신호에 걸린 경우는 배터리 잔량이 늘어나기도 했는데, 그 차이는 최대 4.09kWh 정도였음

▸ 이 아이디어는 이미 상용화되어 있기도 한데, 미국 텍사스에서 전기 버스 운행서비스를 제공하고 있는 'Metro McAllen(메트로 맥앨런)‘은 2015년부터 버스가 정류장에 정차하는 동안 급속 충전하는 시스템을 도입해 배터리 용량보다 훨씬 긴 거리 구간을 운행하고 있음

▸ 이처럼 주행 중 급속 충전을 위한 WPT 시스템 및 전기차 개발 시도가 여러 나라에서 전개 중인데, 송전쪽(노면쪽) 시스템을 가능한 단순하게 하여 부설 비용을 절감하는 것이 관건이라고 하며, 비용은 의외로 낮을 것으로 추정되고 있음

◾ 주행 중 정차하는 동안 충전하는 것에서 더 나아가 도로 위를 달리면서 충전을 받을 수 있는 궁극의 다이내믹 WPT 기술 개발도 진행 중에 있음

▸ 신호가 없는 고속도로에서 전기차의 주행 중 급전 충전이 가능하다는 것을 증명한 업체도 있는데, 퀄컴은 2017년에 자체 제작 시스템을 통해 길이 100m의 실험 도로에서 최대 20kW의 급속 충전을 받아 시속 100km로 달리는 실험을 성공시킨 바 있음

▸ 이런 방식은 ‘도로 충전(Road Charging)'이라 불리는데, 마치 현재의 버스전용차선처럼 전기차 충전 전용차선을 두어 전기차들이 도로를 달리며 충전이 되는 것을 비전으로 하고 있음

▸ WPT의 단점 중 하나라 송수전 코일의 위치가 정확해야 충전이 양호하다는 점을 감안하면 다이내믹 WPT의 충전효율은 운전자에 따라 편차가 클 것으로 추측해 볼 수 있지만, 이런 문제는 미래의 전기차가 자율주행차가 된다면 해결될 수 있을 것임

▸ 한편 주행 중 급속 충전이 반드시 무선일 필요는 없는데, 전철이나 트롤리(트램) 같이 유선으로 전력을 공급받아 주행하는 방식을 전기차에도 구현하려는 시도가 있음

▸ 혼다자동차는 고속도로 일부 구간의 가드레일에 전력을 공급하는 트롤리선(접촉선)을 두자는 제안을 하고 있는데, 전기차에는 집전을 위한 로봇 팔(arm)을 두어 전기를 받을 때만 팔을 밖으로 뻗어 트롤리선에 접촉하면서 달리게 하자는 것임

▸ 이 방식은 유선 공급이기 때문에 WPT에 비해 초고출력 전원 공급이 가능한 것이 장점인데, 시속 150km로 달리는 자동차에 450kWh를 급속 충전할 수 있음이 확인되었음

▸ 즉 단시간에 많은 전력량을 공급받을 수 있기 트롤리선을 부설하는 구간도 단축시킬 수 있는데, 시속 100km로 주행하는 승용차라면 전체 주행 구간의 5% 구간에서 충전을 받으면 됨

◾ 주행 중 충전이 가능한 다이내믹 WPT가 구현된 전기차는 현재의 전기차와는 전혀 다른 모습이 될 것인데, 이런 면에서 전기차의 미래를 결정짓는 것은 새롭고 혁신적인 충전기술이 될 것임

▸ 다이내믹 WPT와 도로 위 충전이 구현된다면 사실상 언제 어디서나 충전이 가능한 환경이 되므로, 전기차에 탑재하는 배터리는 최소화할 수 있고 주행거리는 거의 무제한이 될 것이며, 차체가 가벼워지니 차량 가격과 충전 요금도 낮아질 것임

▸ 아파트 주차장에 충전기 설치를 위해 입주민의 동의서를 받으러 다니며 황당함을 느껴야 하는 현재의 다이내믹 WPT가 구현되었을 때의 모습을 비교해 보면 전기차 보급에서 가장 중요한 것이 무엇인지는 자명함

▸ 현재 전기차 충전 인프라 구축 계획은 급속 충전기의 설치 대수 증가에 초점이 맞춰져 있지만, 급속으로 충전해도 최소 30분 이상, 일반 충전일 경우 밤새 충전해야 하는 전기차의 특성상 설사 충전소가 현재의 주유소 수만큼 늘어난다 해도 편의성 문제는 여전히 남을 것임

▸ 전기차, 자율주행차, 수소차 등 새로운 모빌리티에 대한 논의가 본격화되고 있지만, 지금까지의 충전 방식에서 벗어나 새로운 방향을 모색해 가지 않는다면 전기자동차와 새로운 모빌리티의 미래는 어쩌면 오지 못할 수도 있음

▸ 이런 면에서 전기차의 미래를 결정짓는 것은 새로운 충전 인프라가 될 것이며, WPT이든 다이내믹 WPT이든, 태양광 패널을 덮개로 하는 차량이든 혹은 또 다른 무엇이든, 혁신적인 충전기술과 이 기술을 탑재한 전기차의 개발이 향후 전기차 시장 경쟁의 화두가 것임

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1881호(2019. 1. 29. 발행)에 기고한 원고입니다.

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◾ 마이크로소프트는 최근 미국의 대형 약국 체인인 ‘월그린 부츠 얼라이언스(Walgreens Boots Alliance)’와 헬스케어 관련 시스템 개발을 위한 전략적 제휴를 체결했다고 발표

▸ 월그린의 디지털 변혁을 마이크로소프트가 지원하는 것이 이번 제휴의 주된 목적이며, 제휴 기간은 7년간이고 연구 개발을 위해 양사가 공동으로 자금을 투자하게 됨

▸ 양사는 MS의 클라우드 서비스인 ‘애저(Azure)’와 MS의 AI(인공지능) 플랫폼을 활용해, 의약품 판매에 관련된 새로운 ‘유통 모델’을 개발한다는 계획

▸ 월그린은 미국 최대의 약국 체인으로 미 전역에 2017년 말 기준으로 7,980개 매장을 두고 있으며, 2017년 매출은 827 억 5000만 달러로 전미소매업협회(NRF)의 매출 순위에서 6위를 기록하고 있음

▸ NRF의 매출 순위에서 3위를 차지한 아마존닷컴은 의약품의 인터넷 판매업을 하고 있는 ‘필 팩(Pill Pack)’을 인수하는 등 최근 헬스케어 부문을 강화하려는 모습을 보이고 있음

▸ 이 때문에 월그린이 이런 아마존의 움직임에 대항하기 위해, 클라우드 분야에서 아마존과 경쟁 관계에 있는 마이크로소프트와 손을 잡은 것이 아니냐는 분석이 나오고 있음

◾ 한편 마이크로소프트는 월그린과 제휴 일주일 전에 NRF 순위 2위인 식품 슈퍼마켓의 대기업 ‘크로거(Kroger)’와도 전략적 제휴를 발표한 바 있음

▸ 크로거는 자신들이 ‘Retail as a Service(리테일 애즈 어 서비스)’라 부르는 새로운 매장 시스템 등을 구축할 때 MS의 애저를 ‘우선 협상 클라우드’로 선정하였는데, 2017년 기준 크로거의 점포수는 3,902 개이고 매출은 1,158억 9,000만 달러임

▸ 크로거의 RaaS는 아마존의 오프라인 매장인 ‘아마존 고(Amazon Go)'와 유사하게 계산대가 없는 무인 매장인데, MS와 협력을 통해 우선 2개 매장에 시스템을 설치해 시범운영한 후 향후 모든 매장으로 확대한다는 계획

▸ 이번 제휴는 아마존이 아마존 고에 이어, 아마존닷컴 쇼핑몰에서 평점 별 4개 이상이 상품만 판매하는 ’아마존 포 스타(Amazon 4 Star)' 매장을 오픈하는 등 오프라인 행보를 강화하면서, 기존 소매 유통업체들의 아마존에 대한 견제심리는 더욱 커진 가운데 나온 것

▸ 마이크로소프트는 이미 작년 7월에도 미국 소매 최대 기업인 월마트(Walmart)와 5년간 전략적 제휴를 맺은 바 있어, 올해 초 연이어 체결한 두 건의 제휴로 MS는 미국 1위, 2위, 6위의 소매 대기업과 손을 잡고 ‘아마존 포위망’을 구축한 셈이 되었음

▸ 이런 경쟁관계로 인해 차마 아마존웹서비스(AWS)를 이용하기가 꺼려지는 대형 소매업체들이 적의 적을 찾게 되면서 마이크로소프트가 어부지리를 얻고 있는 상황인데, 실제 MS는 아마존이 사업 확장을 할수록 MS에 더 많은 기회가 생길 것이란 말을 공공연히 하고 있음

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1881호(2019. 1. 29. 발행)에 기고한 원고입니다.

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◾ 2020년 이후에는 스마트 글래스나 스마트 워치 등 웨어러블 기기가 한층 진화하여, ‘임플랜터블(Implantable, 체내 삽입형)’이라는 새로운 기기의 보급이 확산될 전망

▸ 웨어러블 기기가 얼굴에 착용하거나 손목에 차는 식으로 몸의 외부에 장착해 사용하는 것이라면, 임플랜터블 기기는 체내에 집어넣는 방식으로 사용하는 컴퓨터와 센서 기기를 의미하는데, 스마트 콘택트렌즈, 디지털 메디슨, 나노 머신 등이 대표적

▸ 스마트 콘택트렌즈는 마이크로컴퓨터나 센서를 내장한 렌즈로, 눈물의 양 등을 측정하여 사람의 건강 상태를 체크하고, AR(증강현실)을 비춰주기도 함

▸ 디지털 메디슨(Digital Medicine)은 센서 등을 삽입한 약으로, 환자가 의사가 처방한대로 복용하고 있는지 등을 파악할 수 있게 해주는 역할을 함

▸ 나노 머신 또는 나노 로봇은 사람의 혈관 등을 순회하는 초소형 컴퓨터로, 질병 여부를 확인하고 그 자리에서 의료적 처치까지 할 수 있음

◾ 임플랜터블 기기를 개발하고 있는 대표적 기업은 미국의 스타트업 ‘프로테우스 디지털 헬스(Proteus Digital Health)'로 오츠카제약과 제휴하여 디지털 메디슨을 재빨리 상품화하였음

▸ 프로테우스 디지털 헬스는 오츠카제약의 미국 내 의약품 개발·판매 자회사인 오츠카파마수티컬D&C와 디지털 메디슨 프로젝트를 전개하고 있는데, 2017년에 이미 미 식품의약국(FDA)의 승인을 받았으며 2020년경에 미국에서 본격적으로 판매할 계획임

▸ 두 회사가 만든 디지털 메디슨 제품은 ‘Abilify MyCite(어빌리파이 마이사이트)’인데, 오츠카제약의 항정신성 약품인 어빌리파이에 1 mm2 정도의 칩을 포함하는 알약 및 센서 부착 패치, 스마트폰 앱으로 세트가 구성되어 있음

▸ 작동 방식을 보면, 환자가 칩이 들어 있는 약을 먹고 이 약이 위장에 도달하면 칩은 미약한 전류 신호를 내보내게 되고, 환자가 복부에 착용하는 센서 내장 패치에서 이 신호를 포착해 정상적으로 복약했음을 스마트폰 앱으로 알려줌

▸ 이 개인 정보들을 취합하면, 의사는 태블릿이나 PC의 대시보드 프로그램을 통해 여러 환자의 복약 상황을 한 눈에 확인할 수 있게 됨

◾ 디지털 메디슨은 개인정보 처리에 충분히 유의한다면 의료비 절감, 복약법과 치료효과 사이의 상관관계 규명 등에 기여할 수 있을 것으로 기대되고 있음

▸ 환자가 약을 제대로 복용하게 하는 것은 매우 오래된 숙제인데, 특히 어빌리파이 같은 항정신성 의약품의 경우 부작용 등을 우려해 일부러 먹지 않는 환자도 있고, 먹지 않았으나 먹었다고 생각하는 환자나 자신은 정상이기 때문에 먹을 필요가 없다고 강변하는 환자도 많음

▸ 지금까지는 누가 얼마나 약을 복용하고 있는지를 정확하게 파악할 수 있는 수단이 없었고, 환자 자신도 정확히 모르는 경우가 많았는데, 디지털 메디슨은 이러한 문제의 해결 방법으로 기대를 모으고 있음

▸ 처방대로 복용하지 않을 경우 치료기간이 길어지거나 재발을 초래해 의료비의 상승을 가져오는데, 미국에서는 정신 질환의 치료비를 주로 정부가 부담하기 때문에 정확히 약을 복용했는지 확인할 수 있는 디지털 메디슨은 의료비 절감에도 상당한 기여를 할 수 있음

▸ 프로테우스 디지털 헬스는 개인정보의 취급에 상당한 주의가 기울여야한다는 것을 전제로, 수많은 환자의 복약 데이터가 축적되면 약의 복용법과 증상 악화 사이의 상관관계를 발견해 내 복약 상황에 따른 치료 예측에 활용할 수 있을 것으로 보고 있음

▸ 실제로 이 기업은 세계 최초로 디지털 약을 처방한 미네소타 보건대학과 공동 연구를 진행해 오고 있으며, 최근 샌프란시스코에서 개최된 ‘미국 임상종양학회 소화기암 심포지엄(ASCO-GI 2019)'에서 디지털 종양 약물치료를 위한 새로운 모델을 발표하였음

▸ 또한 프로테우스 디지털 헬스의 공동 창업자이나 회장인 앤드류 톰슨은 스위스 다보스에서 열린 '2019 세계경제포럼(WEF)'에서 디지털 메디슨의 치료 성과에 대해 발표하였음

◾ 착용한 채로 자면 시력을 교정해주는 ‘각막 교정술 렌즈’(일명 드림렌즈)를 비롯한 특수 콘택트렌즈를 개발하는 ‘유니버설 뷰(Universal View)'는 현재 스마트 콘택트렌즈를 개발하고 있음

▸ 유니버설 뷰는 2020년까지 스마트 콘택트렌즈의 설계·제조에 필요한 사양과 개발 환경을 정리하여 플랫폼을 갖추고 여러 렌즈 제조업체 등에 제공한다는 계획인데, 제품화 시기는 이르면 2023~2024년경이 될 것으로 보고 있음

▸ 유니버설 뷰는 스마트 콘택트렌즈에 글루코오스(포도당) 센서 및 제어용 마이크로컴퓨터 등을 삽입하는데, 센서에서 얻은 정보는 스마트폰을 통해 클라우드 서비스에서 축적되고 분석됨

▸ 눈에서 직접 얻을 수 있는 정보의 가치는 아주 높은데, 가령 당질 제한 다이어트를 하는 사람이 많지만 탄수화물을 줄이면 정말 당질을 줄일 수 있는지, 글루코오스와 어떤 관련이 있는지는 사실 불명확한 면이 있는데, 스마트 콘택트렌즈에서 얻은 데이터를 분석하면 이런 관계를 규명할 수 있을 것으로 기대되고 있음

◾ 임플랜터블 기기의 구현과 확산을 위한 최대 과제는 데이터의 안전한 처리인데, 획득한 생체(바이탈) 데이터는 궁극의 개인 정보인 만큼 획득·수집·보관에 엄정한 주의가 요구됨

▸ 법 규정을 통과하거나 당국의 승인을 받는 것도 어려운 일인데, 스마트 콘택트렌즈의 경우 전례가 없어 새로운 규정이 필요하게 될 가능성이 높으며, 이러한 난제를 해결할 수 있다면 ‘몸에 좋은 컴퓨터’의 시대가 열리게 될 것임

▸ 한편 임플랜터블 기기가 상용화된다면 이용자가 자신의 데이터를 제공하는 대신 혜택을 얻는 ‘개인 DaaS(Data as a Service)'의 흐름을 가속화 하는데도 기여할 것으로 예상됨

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1881호(2019. 1. 29. 발행)에 기고한 원고입니다.

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[ 요 약 ]

구글 산하 웨이모가 2019년 들어 자율주행 택시 서비스를 시작함에 따라 서비스 형태로 기동성을 확보하는 ‘MaaS(Mobility as a Service)’ 시대의 서막이 올랐음. 그러나 자율주행차가 곧 MaaS를 의미하는 것은 아닌데, 자율주행차 외에도 최근 수년 사이 ‘비행자동차, 콩코드, 하이퍼루프, 전동 선외기’ 등 육상은 물론 하늘과 바다에서 빠르고 편리한 이동을 지원할 차세대 모빌리티 기업들이 연이어 등장해 상용화 경쟁을 펼치며 MaaS에 대한 기대감을 한층 높이고 있음

[ 본 문 ]

◾ 육지․하늘․바다에서 보다 빠르고 간편하게 이동할 수 있게 해주는 차세대 모빌리티들이 연이어 선보이고 있는 가운데, 현재 상용화에 가장 근접한 ‘새로운 탈 것’은 비행자동차임

▸ 아직 명확한 정의는 없지만 비행자동차는 일상적인 이동을 위해 이용할 수 있는 새롭고 간편한 하늘의 모빌리티로, 2030년대에는 도시와 도시 근교의 하늘을 메울 것으로 보임

▸ 비행자동차는 크게 두 가지 형태가 있는데 하나는 지상 주행도 할 수 있는 것으로, ‘드라이브(drive) 모드’에서는 자동차로서 지상을 이동하고 ‘비행(flight) 모드’에서는 고정 날개와 회전 날개를 갖춘 항공기로 변형하여 비행하는데, 2019년부터 순차적으로 제품이 판매될 예정

▸ 또 다른 형태는 회전 날개(로터)를 통해 수직이착륙(VTOL, Vertical Take Off and Landing)이 가능하며, 이 로터를 전기 동력으로 구동하는 eVTOL임

▸ eVTOL은 내연기관을 이용하는 기존 헬리콥터에 비해 연비 향상 및 유지보수 부담의 경감이 가능하기 때문에 운영비용의 대폭적인 절감을 기대할 수 있는 것이 장점이며, 내연기관에 비해 소음 또한 줄일 수 있는 이점이 있음

▸ 이런 장점 때문에 eVTOL은 ‘에어 택시’나 ‘하늘의 라이드 공유’를 기치로 내걸고 도시와 도시 근교의 단거리 이동을 지향하는데, 자동차 라이드 공유에 비해 이동시간은 불과 몇 분의 1밖에 되지 않으므로 머지않아 이용비용이 차량 공유보다 더 낮아질 가능성도 있음

[표 1] 2019~2020년 출시 예정인 주요 비행자동차(Fling Car)

◾ eVTOL은 이용자가 급증하고 시장이 단숨에 급성장할 가능성이 있기 때문에, 항공업계와 MaaS(Mobility as a Service)업계, 투자자 등으로부터 현재 뜨거운 관심을 받고 있음

▸ 독일 포르쉐 산하 ‘포르쉐 컨설팅(Porsche Consulting)’의 예측에 따르면 eVTOL기를 이용한 새로운 모빌리티 서비스는 2025년부터 서서히 시작될 것으로 보임

▸ 포르쉐 컨설팅은 eVTOL기의 수는 2035년에 약 2만 3천대, 이를 이용한 서비스 등을 포함한 전체 시장 규모는 320억 달러로 성장할 것이라 내다보고 있음(보수적 예측으로는 3천대-40억 달러, 낙관적 예측으로는 4만 3천대-580억 달러로 전망)

▸ 이 미래의 거대 시장에서 주도권을 잡기 위해 현재 대기업부터 스타트업까지 약 100역 개 기업들이 eVTOL기나 이를 이용한 도시항공교통분야에 물밀 듯이 참여하고 있음

▸ 독일 컨설팅 기업 ‘롤란트 베르거(Roland Berger)’의 조사에 따르면 약 50여 개 기업이 치열한 eVTOL기 개발 경쟁을 벌이고 있는데, 항공업계는 물론 전기자동차에서 기른 모터와 인버터, 2차 전지 등의 전동화 기술을 무기로 자동차 업계에서도 참가하는 양상이 나타남

▸ 투자자들의 관심과 기대도 커서 포르쉐 컨설팅에 따르면 이미 누계로 30억 달러가 eVTOL 개발에 투자되어 있다고 하는데, 2016년에만 5억 달러가 투자된 것을 기화로 2017년 이후에도 유사한 투자 흐름이 지속되고 있음

▸ eVTOL 스타트업 중에서도 거액의 자금 조달에 성공한 사례가 있는데, 가령 미국의 Joby Aviation(조비 에이비에이션)과 독일의 Lilium(릴리움)은 1억 달러 이상의 투자를 유치하며 항공, 자동차 산업의 거인들과 경쟁에 나서고 있음

◾ 도시 간 이동이 아닌 대륙 간 이동으로 눈을 돌리면, 초음속 여객기 콩코드가 퇴역한 지 10년이 넘은 지금, 미국 스타트업을 중심으로 초음속 여객기를 부활시키려는 움직임이 나오고 있음

▸ 스타트업들은 콩코드 시대보다 진화한 공기역학 기술과 재료 기술, 시뮬레이션 기술 등을 구사하여 초음속기의 과제인 큰 소음과 높은 연비 등의 문제를 해결하려고 하는데, 실현만 된다면 서울-샌프란시스코를 6시간 이내로 비행하는 것이 가능함

▸ 초음속기를 개발하는 대표적 스타트업은 ‘Aerion(애리언)’과 ‘Boom Technology(붐 테크놀로지)’인데, 애리언은 첫 번째 제품인 비즈니스 제트기 ‘AS2’ 모델의 첫 비행을 2023년 6월로 잡고 있고, 같은 해 10월에 최초의 대서양 횡단 비행을 할 예정임

▸ 이후 인증을 거쳐 2025년 상업 비행을 목표로 하고 있는데, 현재 비즈니스 클래스와 퍼스트 클래스로 이동하는 비즈니스맨들은 아마 2030년대에는 초음속기로 이동하게 될 전망

▸ 애리언은 기체의 인증과 양산은 Lockheed Martin(록히드 마틴)과, 제트엔진은 GE의 항공기 엔진 부문인 GE 에이비에이션(GE Aviation)과, 조종석 시스템은 Honeywell(하니웰)과 각각 협력하고 있으며, GE 에이비에이션은 초음속기용 제트엔진의 기본 설계를 마쳤음

▸ AS2는 마하 1.4의 순항 속도로 비행 할 수 있으나 최대 승객 수는 12명에 불과한데, 애리언은 AS2를 실용화 한 이후 마하 1.6, 마하 1.8, 마하 2.0 이상으로 단계적으로 고속화하는 동시에 기체를 대형화하여 더 많은 승객을 실을 수 있도록 할 계획을 가지고 있음

▸ 붐 테크놀로지는 일본항공(JAL)이 1천만 달러를 투자하고, 20대 분의 우선 구매권을 획득 한 것이 알려져 주목을 받은 초음속기 스타트업임

▸ 붐 테크놀로지는 첫 번째 상용 모델인 Airliner(에어라이너)에서 단숨에 마하 2.2를 실현하고 비즈니스 클래스 사양의 좌석에 승객 45~55명이 탈 수 있는 중형기를 이르면 2025년 안에 구현하겠다는 계획을 가지고 있음

▸ 한편 이들 스타트업 외에 대형 항공기 제조업체인 록히드 마틴도 NASA와 함께 초음속 여객기 연구 개발을 진행 중이며 2021년까지 첫 비행을 할 예정이어서, 2020년대에 들어서면 스타트업과 대기업 간 초음속기 개발 경쟁이 더욱 치열해질 전망

◾ 하늘에 콩코드가 있다면 땅에서도 새로운 초고속 모빌리티의 연구 개발이 가속화 되고 있는데, 캡슐형 탑승 파드(POD)를 음속 수준으로 이동시키는 ‘Hyperloop(하이퍼루프)’가 대표적

▸ 하이퍼루프가 최고 시속 1,200km의 속도를 실현할 수 있는 것은 공기 저항을 극한까지 줄인 감압 터널 (튜브) 내에서 마찰이 없는 부상식 탑승 파드로 이동시키기 때문

▸ 초전도가 아닌 영구 자석을 이용해 상전도 기술로 실현하기 때문에 현재의 고속철도에 비해 빠르면서 도입 및 운영비용을 낮출 수 있는 가능성을 내포하고 있음

▸ 이런 아이디어는 오래되었지만, 일론 머스크가 2013년에 주장하며 주목을 끌게 되었고, 현재 ‘Virgin Hyperloop One(버진 하이퍼루프 원)’과 ‘Hyperloop Transportation Technologies(하이퍼루프TT)’ 같은 신생기업들이 지자체 및 공공기관 등을 끌어들여 신생기업이라고는 생각되지 않는 거액의 자금을 투입해 맹렬한 속도로 연구개발을 진행하고 있음

◾ 현재 앞서가고 있는 곳은 하이퍼루프 원으로 2014년 창업 이래, 이미 2억 4,500만 달러의 투자를 유치해 2021년 이후 가동 개시를 목표로 연구 개발에 박차를 가하고 있음

▸ 2017년에 본격적인 실증 시설인 ‘DevLoop(데브루프)’를 완성하였으며, 이후 각종 실증 시험을 전개 중에 있음

▸ 미국 밖에서도 연구 개발 거점을 마련했는데, 2018년 8월에는 스페인 국영 인프라 기관인 ADIF와 안달루시아 지방에 연구개발센터를 2020년까지 설치하기로 합의했으며 면적은 약 19,000 m2에 200~300 명의 연구원을 둘 예정임

▸ 하이퍼루프 원은 모빌리티 용도뿐만 아니라 물류에 적용하는 방안도 염두에 두고 타당성 조사를 시작했는데, 가령 미주리 주에서 캔자스시티와 콜롬비아, 세인트루이스의 3개 도시를 연결하는 노선을 상정하고 타당성 조사를 시행하였음

▸ 조사 결과 캔자스시티와 세인트루이스 사이의 이동 시간은 약 3시간 30분에서 28분으로 단축 할 수 있는 것으로 나타났으며, 게다가 인프라 시설비용은 기존 고속철도에 비해 40% 이상 절감 할 수 있는 것으로 나왔음

▸ 하이퍼루프 원의 뒤를 쫓는 것이 하이퍼루프TT인데, 총액 1억 달러 이상의 자산을 바탕으로 연구 개발을 가속화하고 있으며, 로렌스 리버모어 국립 연구소에서 독점 라이선스를 받은 자기부상 기술을 무기로 세계 최초의 상용 서비스 개시를 노리고 있음

▸ 하이퍼루프TT는 항공우주 산업의 노하우를 하나로 묶기 위해 프랑스 Airbus(에어버스)의 본사가 있고 항공우주산업 클러스터가 있는 툴루즈에 연구시설을 두었으며, 여기에 풀 스케일의 실증 시설을 설치하였음

▸ 한편 일론 머스크의 SpaceX(스페이스X)는 하이퍼루프 관련 기술을 겨루는 ‘Hyperloop Pod Competition’을 개최하고 기술 발전을 촉진하고 있는데, 이 대회에는 항공기 제조업체, 전자기기 제조업체 등의 지원을 받은 세계적인 대학과 연구기관들이 참여하고 있음

◾ 새로운 모빌리티 혁명은 바다에서도 조용히 전개 중에 있는데, 그 기수는 2차 전지의 전력만으로 추진력을 얻는 풀 전동의 ‘선외기(船外技)’임

▸ 선외기(Outboard)는 배 밖에 있는 기계라는 뜻으로, 보트의 추진을 위해 배 뒤쪽에 달게 되는 동력기기를 말하며, 반대로 배 안에 설치하는 동력기기는 선내기라고 부름

▸ 풀 전동 선외기는 플레저 보트(Pleasure Boat)나 레크리에이션 보트라 불리는 소형 선박의 항행에 사용되는데, 내연기관을 사용하는 지금까지의 선외기에 비해 연비 향상 및 유지 보수 부하의 경감뿐만 아니라, 소형·경량화를 통한 수명 연장이 가능한 것이 특징

▸ 무엇보다 놀라운 것은 그 정숙성인데, 현재의 선외기에서는 상상할 수 없는 수준으로 보통의 목소리로 대화를 계속할 수 있을 정도로 조용함

◾ 바다의 레저를 바꿀 지도 모를 이 선외기는 곧 현실화될 전망인데, 주역은 시애틀에 본사를 둔 스타트업 ‘Pure Watercraft(퓨어 워터크래프트)’임

▸ 퓨터 워터크래프트는 2011년에 창업되었으며, 창업자이자 CEO인 앤디 레벨레(Andy Rebele)는 MIT 대학원에 재직하던 시절 보스턴 대학의 조정팀 코치를 겸했던 때의 경험을 토대로 선외기의 전동화 작업을 시작하였음

▸ 거의 매일 선외기를 단 보트에서 코칭을 하며 선외기의 소리가 너무 크고 자주 고장이 나는 데 질린 경험이 있어, 선외기의 소음을 완화하고 기구의 부품을 줄이며, 잘 파손되지 않는 전동화 기술에 주목하게 되었다고 함

▸ 퓨어 워터크래프트는 전용 2차 전지 팩과 전동 선외기 세트를 2019년 1월부터 판매하고 있으며, 모터 출력은 20kW에 최고 속도는 시속 30 마일 정도인데, 향후 모터 출력을 한층 더 높여 25kW에 50 마력 수준까지 향상시켜 기존 선외기를 대체한다는 계획

▸ 보트와 선외기의 접속부에는 마치 API와 같은 표준 사양이 있어, 가령 미국의 경우 'American Boat & Yacht Council ABYC)‘가 규정하는 표준 사양을 준수하는 보트라면 어떤 기종이라도 퓨어 워터크래프트의 선외기 설치가 가능하기 때문

▸ 앤디 레벨레는 다양한 보트에 장착 할 수 있다는 것을 어필하기 위해 아주 오래된 골동품 같은 나무 보트에 전동 선외기를 장착해 항행하는 시연으로 언론의 주목을 받기도 하였음

◾ 전동 선외기는 보트 전체의 무게를 낮춰 항해 효율을 높이고 보트의 중심을 보다 쉽게 잡을 수 있게 하는 안전상의 이점도 있기 때문에, 기존 내연 선외기의 대체 가능성이 높은 편

▸ 전동 선외기가 내연 선외기를 대체할 가능성이 높은 가장 큰 이유는 무게인데, 전동 선외기의 무게는 92파운드(약 41.7kg)로 기존 선외기에 비해 약 절반이기 때문

▸ 자동차의 경우 무게가 공기 저항과 관련이 있긴 해도 저속이 아니라면 무게에 따른 영향을 크게 받지 않는 반면, 배는 무게에 민감해서 무거워질수록 물의 저항이 커져 앞으로 나아가기 어려운 특성이 있는데, 이런 점에서 전동 선외기는 확실한 이점이 있음

▸ 테슬라의 배터리 기술자였던 직원이 개발했다고 하는 퓨어 워터크래프트의 배터리 팩은 용량이 8.85 kWh로 두 팩을 사용하면 시속 9마일의 속력으로 6시간 정도 구동이 가능함

▸ 배터리 팩의 무게는 118파운드(약 53.5kg)로 내연 선외기의 연료탱크 35파운드(약 15.8kg)보다 무겁지만, 선외기와 합친 전체 무게는 약 210파운드(약 95.2kg)로 내연기관 선외기 전체 무게인 약 245파운드(약 111kg)보다 약 15% 가량 가벼움

▸ 선외기가 보트 바깥쪽에 다는 것이다 보니 전체 무게가 무거우면 배 앞쪽이 들리게 되어 불안함을 낳게 되지만, 전동 선외기기는 무게가 15% 가량 가벼워 중심 균형 잡기가 보다 용이함

◾ 전동 선외기는 전용 보트까지 개발할 필요가 없기 때문에 스타트업들도 얼마든 참여가 가능하고, 또한 기존 시장을 대체하는 것이기 때문에 시장 규모도 아주 크다는 것이 매력적임

▸ 퓨어 워터크래프트의 판매가격은 2차 전지 팩을 포함해 1만 4,500 달러인데, 이는 동급의 마력을 갖춘 기존 선외기 가격의 약 2배 정도임

▸ 그러나 회사 측에 따르면, 전동 선외기의 투입 전력 대비 출력 전력의 비율은 약 70%인 반면, 기존 선외기는 투입 연료 에너지 중 90% 이상이 열과 난류 등으로 소비되어 실제 배의 추진에 이용되는 것은 10% 미만임

▸ 게다가 기존 내연 선외기의 수명이 4,000 시간 정도이고, 약 1,500 시간마다 분해와 재조립을 해야 하는 대폭적인 유지보수가 필요한 반면, 전기 선외기의 수명은 약 2만 시간에 유지보수는 불필요하다고 함

▸ 이처럼 소음이 거의 없고, 효율적 메커니즘으로 부품이 적어 수명이 길고 유지보수가 용이하며, 항해가 쉽고 안전성도 높기 때문에 기존 내연 선외기에 비해 소구력이 있을 것으로 보임

▸ 앤디 레벨레에 따르면 현재 전세계 레크리에이션 보트와 플레저 보트는 약 8,000만 대이고, 이 중 1,550만 대가 미국에 있는데, 퓨터 워터크래프트는 전세계에서 약 1,400만 대, 미국에서 약 250만 대의 대체를 목표로 하고 있음

▸ 또한 선외기의 연간 출하량은 경기에 따라 변동 폭이 크지만, 대략 미국에서 26만 대, 전세계에서 130만 대 정도인데, 이 중 표준 사양을 따르고 있는 약 25%의 제품에 퓨어 워터크래프트의 제품을 적용할 수 있을 것으로 기대하고 있음

◾ 이처럼 육·해·공에서 새롭게 등장하고 있는 탈 것들은 지금과는 차원이 다른 속도와 편의성으로 이동성을 제공할 것으로 보여, 입체적인 MaaS 시대의 도래에 대한 기대를 한층 높이고 있음

▸ 알파벳의 자율주행차 사업부문인 웨이모가 1월 5일 세계 최초로 상용 자율주행 택시 서비스를 시작함에 따라 이제 새로운 모빌리티 시대가 본격적으로 시작되었음

▸ GM도 올해 처음으로 자율주행차의 판매를 시작할 예정으로 있는 등, MaaS 서비스의 초반 주도권을 놓고 IT와 자동차 업계 큰 손들이 치열한 경쟁을 예고하고 있음

▸ 자율주행차가 새로운 모빌리티의 대표주자이고 우리 삶에 가장 밀접한 MaaS가 될 것임은 분명하나, 자율주행차량 서비스가 곧 MaaS는 아니며, 속도와 편의성은 물론 도시와 환경 의 관점에서 볼 때 자율주행차보다 더 관심을 가져야 할 차세대 모빌리티 기술들이 많음

▸ 자율주행차는 장기적으로 차량 소유를 라이드 공유로 전환시켜, 결과적으로 환경 문제와 교통 체증 문제의 감소에 기여할 수 있으나, 본질적으로는 시속 수십~100km 내외의 이동성을 제공할 수 있는 모빌리티임

▸ 반면 앞서 살펴본 eVTOL, 콩코드, 하이퍼루프 등은 시속 수백~1,200km 이상의 속도로 이동이 가능해 말 그대로 차원이 다른 이동성을 제공할 수 있으며, 전동 선외기는 지금까지 없었던 수상 모빌리티를 새롭게 창출할 가능성을 내포하고 있음

▸ 이들은 어쩌면 자율주행차보다 우리 삶에 더 극적인 변화를 가져올 수 있는 차세대 모빌리티들인데, 가령 전기 항공기 모빌리티 서비스는 통근 거리를 지금보다 수십 배까지 늘릴 수 있어 실리콘밸리 등지에서 발생한 주거비 폭등에 따른 각종 사회문제도 해결할 수 있을 것임

▸ 또한 일일생활권이란 말의 지역적 범위도 극적으로 확대되어, 서울-LA 간 당일출장도 가능해질 수 있고, 해양 교통과 레저 문화도 새롭게 창출될 수 있을 것임

▸ 미래의 모빌리티는 어느 한두 가지 차세대 교통수단에 의해 운용되는 것이 아니라, 육해공을 망라한 다양한 모빌리티들 간의 연계를 통해 입체적으로 구성될 가능성이 높기 때문에, 자율주행차를 넘어 새로운 모빌리티 기술의 연구와 상용화에 관심과 투자를 쏟을 필요가 있음