[기고]기후 위기 대응을 위한 시뮬레이션 기술의 역할

지구온난화로 산업화 이전보다 1.2도 이상 상승한 기온이 2100년에는 5도 이상 상승할 것으로 예측된다. 이에 파리 협약에서는 온실가스 배출을 줄임으로써 2100년까지 지구온난화를 2도 미만으로 유지하는 것으로 목표로 하고 있다.

이처럼 세계적으로 탈산소화 바람이 불면서 우리나라 정부도 '2050 대한민국 탄소 중립 비전 선언'을 발표하며 세계 흐름에 동참하고 있다. ESG를 중요한 투자 기준으로 삼는 투자사가 늘고 주요국이 탄소국경세 도입을 추진한다. 세계 각국에서 탄소 중립 정책을 적극 수립해 실행에 나서고 있다.

많은 기업도 혁신적인 시뮬레이션 기술로 이전에는 불가능하다고 여겨졌던 방식으로 환경을 정화하고 보호하기 위해 노력하고 있다. 시뮬레이션 기술을 활용하면 혁신적인 지속가능성 이니셔티브를 어떻게 주도하고 있는지를 살펴볼 수 있다.

세계적으로 많은 기업이 동참, 진행 중인 도전과제를 해결하기 위해 자사 만의 엔지니어링 독창성과 시뮬레이션 솔루션을 활용하기도 한다. 시뮬레이션으로 엔지니어가 세상을 바꾸는 아이디어를 더 빠르고 효율적으로 탐색, 테스트, 생성할 수 있는 통찰력을 얻을 수 있는 것이다. 보다 지속 가능한 행성으로 전환을 가속화하는 방법을 확인할 수도 있다.

새로운 동력원, 청정에너지, 교통, 환경 정화에 대한 혁신을 살펴볼 필요가 있다. 에너지 시추 시스템 개발 기업인 쿠아이즈 에너지(Quaise Energy)는 기존 발전소를 초심층 지열 에너지를 사용하도록 변환하기 위한 밀리미터파 드릴링 시스템을 개발에 뛰어들었다. 2018년에 MIT 플라스마 과학, 융합 센터 연구로부터 시작된 스타트업이다.

쿠아이즈 에너지(Quaise Energy)는 심층 지열 에너지를 고갈시키지 않고 재생 가능하며, 깨끗한 전력을 미래 세대에 제공하기 위해 시뮬레이션 기술을 활용했다. 기체로 채워진 파이프를 통해 이동하는 밀리미터 파장을 응용, 바위를 없애고 비용 효율적으로 깊게 구멍을 뚫는 방법을 찾았다.

그 결과 쿠아이즈 에너지는 세계 최초로 재생 에너지와 동등한 비용으로 재생 가능한 지열 에너지원을 제공할 수 있는 새로운 유형 에너지 시추 시스템을 개발했다. 세계 어디에 있든 가장 경쟁력 있는 시스템을 개발할 수 있었다.

'엠버 키네틱스(Amber Kinetics)' 사례도 흥미롭다. 재생 에너지 자원은 태양광이나 기상 조건에 많이 의존하기 때문에 하루 중 생산량을 가늠하기 어렵다는 것이 특징이다. 엠버 키네틱스 플라이휠 기술은 기존 전통적인 에너지 생산 시스템과 재생 에너지, 배터리 기반 에너지 저장 시스템 간 격차를 해소한다.

이 회사는 시뮬레이션 기술을 활용해 거대한 강철 플라이휠 로터가 회전, 감속 시 안전하게 팽창, 수축할 수 있는 장비를 개발했다. 플라이 휠 에너지 저장장치(Flywheel Energy Storage System:FESS)는 전기 에너지를 회전 운동 에너지로 저장했다가 필요시 회전 운동에너지를 전기 에너지로 변환, 재사용 가능한 에너지 저장장치다. 최근 전력 변환 기술 발전으로 인해 플라이휠 에너지 저장 장치 에너지 입출력 속도가 빨라졌다. 대용량 에너지를 저장할 수 있게 돼 주목받고 있다.

이처럼 제품 전체 라이프사이클에 걸쳐 탄소 발자국을 줄이는 작업이 모든 산업 분야에서 확대되고 있다. 직면한 다양한 환경 문제를 해결하고, 새로운 규제, 발생 가능한 문제에 대비하기 위한 신기술을 개발하고 확장함에 있어 엔지니어링 시뮬레이션 기술은 폭넓게 활용된다. 제품 제작 과정에서 최적 시뮬레이션을 가동하고 시제품 제조를 최소화해 폐기물을 줄이는 장점이 있기 때문이다.

시뮬레이션 솔루션 가치가 재주목받고 있다. 제품이 환경에 미칠 수 있는 잠재적인 영향을 구상해보고 사전에 제품 설계, 개발 전 과정을 최적화할 수 있다는 점에서 향후 발전적 행보를 이어갈 것으로 기대된다.

이정원 앤시스코리아 박사

이정원 앤시스코리아 박사 info_korea@ansys.com