[대덕포럼] 산업 탄소중립을 위한 디지털 파워

김종민 한국생산기술연구원 지역산업혁신부문장

디지털 기술은 수직적으로는 최적의 관리를, 수평적으로는 산업 간 상호 운용성을 동시에 제공한다. 이는 복잡한 가치사슬을 하나로 묶어주는 데 탁월하다. 즉 누가, 어디서, 얼마 만큼의 에너지와 자원을 공급·소비·지출하고 있는지 모사 가능해 탄소중립처럼 우리가 직면한 난제를 해결하는 데에도 기여할 수 있다.

제조업 공장 내에서도 디지털 플랫폼 수요가 급증하고 있는 추세이다. 연료를 적게 쓰는 고효율 공정을 적용한다든지, 기존 스팀·전력망에 더하여 신재생 에너지를 활용한다든지 다양한 상황에 맞춰 적재적소에 필요한 기술과 에너지 유형을 모니터링하고 제어하는 데 디지털 기술이 효과를 발휘하기 때문이다. 공장 내·외에서 실시간 공정 모니터링과 최적화로 효율성을 극대화하고, 불필요한 데이터 전송과 저장을 줄이며, 폐기물을 최소화하는 데에도 유용하다. 자원순환을 촉진하고, 물리적 자산을 디지털화하여 효과적인 사전 시뮬레이션을 통해 에너지·자원 소모를 크게 줄일 수 있다.

결국 기존 산업의 지속가능한 디지털 경제, 즉 에너지와 자원의 소비를 줄이거나 새로운 무탄소 에너지 및 자원을 찾아가는 활동에 디지털 기술의 파워가점점 세질 수밖에 없다. 미국이 ICT기업들을 중심으로 개별 제조업 공장을 넘어 공장·기업 간 공급망을 구축해 거대 디지털 플랫폼 경제를 주도하고 있는 것도 디지털 기술 덕분이다. 이에 대응해 유럽은 Gaia-X 프로젝트, 플랫폼 Industry 4.0 전략을 내놨다.

우리 정부도 분주히 움직이고 있는 중이다. 2022년, '산업 디지털 전환 촉진법'을 제정해 우선 법률적 근거를 확보했고, 이어 디지털 제품여권, 디지털트윈, 인공지능 등 변화·확대되는 시장에 맞춰 관련 제도와 투자, 기술 개발 전략을 추진해 나가고 있다.

한국생산기술연구원은 산업의 탄소중립을 위한 다양한 수단을 확보하는 데 디지털기술을 적극 활용 중이다. 일례로 저탄소배출제어연구부문에서 기획·연구하고 있는 DEMS(Decarbonized Energy Management System) 플랫폼을 꼽을 수 있다.

DEMS를 짧게 요약하면 '탄소배출저감 최적설계'로, 기업의 지리적 위치, 공장의 규모, 생산제품에 따른 공정기술, 사용하는 에너지원 등 다양한 조건을 고려해 여러 가지 디지털 시나리오를 설정하고, 최적의 탄소배출저감 경로와 그에 따른 비용을 제시하는 플랫폼이다. 기존 FEMS(Factory Energy Management System)로 해결할 수 없었던 무탄소 에너지원 및 다양한 배출저감 요소기술을 적용하고 성과를 극대화할 수 있는 시스템이 될 것으로 기대하고 있다.

엔지니어링산업정책실에서는 국가 차원의 수소경제 시장 경쟁체제 구축을 위한 디지털 플랫폼을 기획·연구 중이다. 수소생산 및 유통에 필요한 원자재·장비부터 수소저장·충전소 등의 공급망 정보, 보유기술을 비롯한 기업정보, 수소산업 전과정 단계별 탄소배출량 산정도구 등 청정수소 보급을 지원할 수 있는 H2MAP을 구축하는 것이 목표이다.

수소중립에 어려움을 겪고 있는 산업현장에서 디지털 기술을 접목하는 시도도 활발하다. 지역산업혁신부문에서는 SK에코플랜트社와 디지털·AI 운전관리시스템 개발을 추진 중이다. 소각사업장에서의 최적 운전을 위한 연구로, 다양한 성상의 폐기물 소각과정에서 최적의 연소조건과 폐기물 투입량, 약품투입량 등을 자동 제어해 오염물질 발생량을 줄이고 설비 운영비용도 30% 절감하는 것이 목표다. 에너지 회수율을 3% 수준으로 올리고 운전자 피로도를 감소하는 효과도 얻을 수 있다.

대형 소각장뿐 아니라 중·소형 소각장에도 적용 가능한 자동운전관리 솔루션 개발을 통해, 시설 노후화와 설비투자 여력 부족, 고령화와 안전위험 리스크 등 문제를 한 번에 해결할 수 있을 것으로 기대되며, 기술의 실효성이 높아진 만큼 마이크로원社와 공동개발 또한 도모하고 있다. 김종민 한국생산기술연구원 지역산업혁신부문장