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'Tech 2050' 신행복론···'인공 태양·인공 먹거리' 시대

[하원규의 日신문분석④] 자원제약에서 해방 '가지지 못한 나라의 역습'
우주 태양광으로 에너지 유비쿼터스 가능
태양은 우리에게 따뜻한 빛을 선사한다. 지구의 생물은 모두 태양과 지구의 협업 덕분으로 이 행성에서 태어나 생활을 영위하고 있다. 과학자들은 지구 온난화와 에너지 문제를 해결하기 위한 난제의 근본적 해결 대안으로, 지구에 지천으로 쏟아지는 태양 에너지의 활용에 주목한다. 지구에는 우리들이 연료로서 사용하고 있는 에너지의 약 1만 배의 태양광이 쏟아지고 있기 때문이다.

태양광을 수용하는 가정의 지붕, 메가 솔라, 우주 태양광 발전소, 수력, 바이오매스 등 재생 가능 에너지의 대부분은 태양 에너지에서 유래한다. 동시에 지구상에 소형 태양을 만드는 핵융합 실용화도 부상하고 있다. 2050년 이후의 장기적 시각에서 보면 에너지가 무한하게 존재하면서, 지구 온난화 문제도 해결되는 세상을 꿈꿀 수도 있다. 과학자들이 도전해야 할 프론티어이기도 한다.  

일본경제산업성의 기술전략 Map 2025, '지구·에너지·환경' 분야 이미지(2010년).<사진=일본경제산업성>일본경제산업성의 기술전략 Map 2025, '지구·에너지·환경' 분야 이미지(2010년).<사진=일본경제산업성>

태양광으로부터 무한한 에너지의 획득은 식물공장에서부터 야채류, 쌀, 콩 등의 재배도 가능하고, 주택 자체가 태양광 발전에 의한 분산형 발전소가 되고 이를 기반으로 식료나 자원문제를 해결할 가능성이 있다. 우리는 장기적 안목으로 아이들이 지구와 인간 그리고 인간 이외의 생물들과 함께 공생하면서 쾌적하게 살아가도록 지혜를 발휘하지 않으면 안 된다.

일본경제신문(日本經濟新聞)신년 특집 '테크 2050 신행복론' 5일 자는 인공 에너지와 인공 식료로 자원의 제약에서 해방되는 '가지지 못한 나라의 역습'을 다뤘다.

◆ 공기와 물로 '단백질'

인류가 2030년대에나 그 실현을 지향하고 있는 화성 여행. 편도 약 8개월의 긴 여행이 되겠지만, 여행 중의 식량을 걱정할 필요는 없게 될 것 같다. 우주선의 한켠에 설치된 생물 반응기(Bioreactor)가 끊임없이 단백질을 만들어내기 때문이다.

이 미래 기술 개발을 추진하는 곳은 필란드의 스타트업 기업, 솔러 푸드(Solar Food)다. 유럽우주기구(ESA)와 협력해 시험제작에 성공했다. 물에서 수소를 추출해 이산화탄소(CO²)를 혼합하고, 박테리아에 먹여서 단백질을 만들어낸다. 퍼시·바이닉 CEO는 "우주에서 이용할 수 있는 기술이다. 지구상이라면 한층 간단하게 이용할 수 있다"고 말한다. 

2050년에 100억 명까지 늘어나는 인류의 먹거리를 해결하기 위해, 전 세계에서 인공단백질이나 인공육(人工肉) 연구가 열기를 띠고 있다. 성공하게 되면 농업이나 축산 자원의 혜택을 입지 못한 나라도 '식량대국'이 될 수 있다.

솔러푸드는 공기와 물에서 단백질을 만들어 낸다.<사진=일본경제신문>솔러푸드는 공기와 물에서 단백질을 만들어 낸다.<사진=일본경제신문>

이러한 역전현상은 에너지 분야에서도 일어나기 시작했다.

"한층 브레이크 쓰루(Break Through)가 필요하다." 마이크로 소프트의 창업자 빌 게이츠는 에너지 신흥기업에 대한 출자에 박차를 가하고 있다. 그중의 한 회사인 캐나다의 카본 엔지니어링(Carbon Engineering)은 주위에 있는 공기로부터 연료를 만들어낸다.

대형 팬으로 대기를 모아서 화학반응 등으로 CO²를 추출, 수소와 혼합해 휘발유나 경유, 제트연료로 만든다. 스티브 올덤 CEO는 "석유 자원을 갖지 못한 나라도 '자국산 연료'를 손에 넣게 된다"고 의의를 강조한다.

◆ 가지지 못한 소국도 '식량대국'

세계의 역사는 자원을 둘러싼 투쟁의 역사이기도 하다. 근세에는 아시아의 향신료 등을 둘러싸고 유럽 각국이 대항해를 다투었다. 19세기 후반부터 전개된 아프리카의 식민지화는 석유나 석탄과 같은 공업화나 군사력을 견인하는 자원을 확보하는 데 목적이 있었다. 그 결과 두 차례의 세계대전을 불러왔다.

현대에 들어와서도 곡물 메이저나 산유국이 결탁하는 석유 메이저와 같은 세력이 부를 축적, 지금도 관세나 지역 분쟁 등 다양한 형태로 자원을 둘러싼 공방이 계속되고 있다. 세계 경제의 승자는 자원을 가진 자이다.

식량이나 에너지를 누구나 만들 수 있는 시대가 도래하면 어떻게 될 것인가. 교토대학의 히로이 요시노리(広井良典)교수는 "세력도가 바뀌는 게임 체인지가 일어날 수 있다"고 본다.

그 징조는 일어나고 있다. 지중해의 소국, 몰타공화국은 가상 통화의 거래량에서 세계 톱 클래스로 급부상했다. 규제완화로 앞서나가고 있는 동국에 전 세계의 사업자가 주목한다. 인구는 약 40만명으로 천연자원이 부족하고 곡물 자급률도 10% 정도. 하지만 '소국'이라는 점이 불리하지 않다. 오히려 대국보다도 기존 산업의 굴레에 얽매이지 않고 움직일 수 있는 기동성이 무기가 된다.

기술의 진화는 '가진 나라'와 '가지지 못한 나라'의 경계선을 허물어, 가지지 못한 나라에 역습의 기회를 제공해 준다. 먹거리와 에너지의 충족이 평등해졌을 때, 풍요로움을 창출하는 힘은 사회나 생활의 가능성을 증대하는 지(知) 본연의 역할에 무게 중심이 옮겨진다.          

◆ 태양의 힘 '지상에서 재현'

자원의 제약에서 어떻게 벗어날 것인가. 그것은 에너지를 관계하는 기업만의 문제가 아니라 모든 기업의 관심사다. 도요타 자동차나 미국 구글은 궁극의 무진장 에너지인 태양의 힘에 주목해 연구개발을 추진하고 있다.

가로세로 1센티 칩을 물에 넣어서 강한 햇볕을 쪼이는 순간, 산소 거품과 연료의 재료가 될 수 있는 물질이 발생했다. 도요타(豊田) 그룹의 도요타중앙연구소(아이치현)가 대응하고 있는 것은 인공 광합성. 태양광과 이산화탄소(CO²)와 물에서 에너지를 만들어내는 식물의 광합성을 인공적으로 일으키는 기술이다.

도요타연구소는 지금까지의 연구에서 물질이 탄수화물을 만들어내는 것보다 높은 에너지 효율을 실현했다. 모리카와 타케시(森川建志) 시니어 펠로는 "공장에서 배출된 CO²를 연료로 되돌리는 등 활용할 수 범위는 넓다"고 기대한다.

과학자들은 지구에 쏟아지는 태양광 1시간 상당의 에너지는, 인간이 소비하는 1년간의 에너지량에 상당한다고 추산한다. 오카야마(岡山)대학의 신켄진(沈健仁)교수는 "자연계의 작용을 어느 정도 재현할 수 있다면, 대부분의 사회문제를 해결할 수 있다"고 말한다. 
      
◆ 여기 저기 '유비쿼터스 에너지'

구글은 태양의 활동 그 자체를 지구상에서 재현하는 연구에 주목한다. 동 기술을 개발하고 있는 미국의 TAE테크놀로지에 출자하여 인공지능(AI) 등의 기술에도 지원하고 있다.    

이 회사의 캘리포니아주의 시설에서는 길이 약 50미터의 원통형 실험설비가 가동되고 있다. 내부에서 시도되고 있는 것은 태양의 중심에서 일어나고 있는 핵융합 현상이다. 수소와 붕소를 사용해 CO²도 방사성 폐기물도 나오지 않고 전력을 계속하여 만들어내는 것이 목표다.

이 외에도 우주 공간에 태양광 패널을 띄워서 발전하여 만든 전력을 지구로 보내는 신기술도 있다. 현재 IHI에어로스페이스 등이 연구를 추진하고 있다. 교토대학의 시노하라 마사키(篠原眞毅)교수는 우주 태양광은 2030년대에나 실용화 단계에 들어갈 것으로 예측한다.

일총무성 정보통신심의회 IoT신시대 미래구상검토위원회 '미래를 손에 넣는 Tech 전략.<사진=일총무성>일총무성 정보통신심의회 IoT신시대 미래구상검토위원회 '미래를 손에 넣는 Tech 전략.<사진=일총무성>

일본 총무성의 정보통신심의회 IoT신시대 미래구상검토위원회는 2030년께 우주 태양광 발전시스템을 개발, 실용화 할 계획을 검토하고 있다. 우주 공간에서 태양광을 이용해 발전하고 전력을 지상으로 보내게 되면, 초대규모 재해가 발생해도 무선급전으로 절대로 두절되지 않는 통신을 확보할 것으로 기대하고 있다.

또한 이 시스템이 실용화되면 네트워크에 있어서 전송 데이터 단위당 양의 소비전력이 현재보다 1000분의 1로 저감할 수 있을 것으로 시산한다. 2050년에는 언제, 어디서나 원하는 만큼 필요한 에너지를 사용할 수 있는 궁극의 '유비쿼터스 에너지 시대'가 도래할 수도 있다.  

◆ 하원규 박사는

하원규 박사하원규 박사
하원규 박사는 도쿄대 대학원에서 신문방송학 석사, 사회정보학 박사를 마쳤다. ETRI(한국전자통신연구원)에서 정보연구정책실장, IT정보센터장 등을 지냈다. 저서로는 '슈퍼 IT 코리아 2020' '꿈꾸는 유비쿼터스 세상' '제4차 산업혁명' 등이 있다.

   
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