환경문제를 해결하는 4차 산업혁명

 

 

나날이 심각해지고 있는 환경오염으로 전 세계가 씨름하고 있는 지금 4차 산업 기술로 환경문제를 해결할 수 있다?

인공지능 예보 서비스를 도입함으로써 과거의 날씨 데이터를 분석하여 미래의 날씨를 예측하고 실시간으로 더욱 정확한 기상 정보를 예보할 수 있게 되었으며 스마트 환경 센서로 미세먼지를 측정하고 바다에 버린 쓰레기를 수거하는 로봇까지 등장하는 등 환경문제를 해결하는 다양한 4차 산업 기술과 연구가 진행되고 있다.  

 

최근 미세먼지로 뒤덮인 하늘을 보면 왜 이렇게 미세먼지가 심각해진 걸까 생각하게 된다.

과거에는 지금보다 미세먼지가 더 심각하였다고 한다.  88 올림픽 마라톤의 경우에 외국 관계자들이 이런 나라에서 어떻게 미라톤 경기를 할 수 있나 할 정도로 심각하였다고 한다.  실제 통계상으로도 미세먼지의 측정량은 20년 전보다 절반가량 감소한 것으로 나타난다.  그러나 체감하는 공기의 질은 오히려 더 나빠졌다고 느끼는 이유는 다음과 같다.

1.  주변국의 대기오염 물질 배출량 증가.

2.  기후변화의 영향.

    과거보다 공기가 정체되어 특정 기간에 미세먼지 농도가 급격히 상승한다.

 

 

현재 우리나라 미세먼지의 상황은 OECD 국가 중 초미세먼지 수준이 2위라고 한다.  그중에서 2차로 생성되는 초미세먼지 비율이 70%를 차지한다고 한다.  

미세먼지의 80~90%는 화석연료의 연소과정에서 배출된다.  질소산화물이나 아황산가스등의 대기오염물질 등이 대기 중에 있는 암모니아나 유기화합물과 결합하여 2차적으로 가스 상태가 화학반응을 일으켜 입자로 변하게 된다.  1차로 배출된 미세먼지와 유해물질의 결합으로 2차 생성 미세먼지를 만드는 것이다.

중국에서 날아오거나 선박 등에서 배출되는 질소산화물은 농업이나 축산업에서 배출되는 암모니아 가스와 결합하여 암모늄염이라는 2차 생성물질, 미세먼지를 만들어 낸다.  

 

미세먼지를 말할 때 중국을 빼놓고는 얘기할 수 없는데 중국발 미세먼지가 한국에 미치는 영향은 무엇인가.

우리나라의 미세먼지의 주범을 거의가 중국이라고 생각하지만 중국은 우리의 주장을 받아들이지 않고 있다.  우리나라에서 주장하는 것의 근거는  아스널 스쿨이라는 비주얼 맵에서 캡처를 한 것으로 중국발 미세먼지 유입의 근거로 사용하는데 이는 예측 모델링이지 과학적인 관측 데이터가 아니다.  따라서 증거로 쓰기에는 문제가 많고 가스 형태로 생성되는 미세먼지는 사진으로 찍기도 어려운 점이 있다. 

국경 없는 미세먼지 문제는 과학적인 근거 확보가 우선 되어야 한다.

 

미세먼지의 주범이라고 많이들 오해하는 생선구이나 노후된 경유 자동차보다 더 주의해야 하는 것은 화석연료를 쓰는 모든 곳에서 발생하는 미세먼지라고 할 수 있겠다.  연소라는 과정을 거치는 모든 것에 미세먼지가 발생한다고 보면 되겠다.  

 

1954년 미국의 LA에서 맑은 날씨에 안개가 발생하는 스모그 현상이 발생하였다.  일명 백색 스모그라고 불린다.   대기오염 원인은 광 스모그라는 것인데 자동차에서 배출하는 질소산화물과 공기 중의 유기화합물이 강렬한 태양에 의한 화합 작용에 의한 것이었다.  이를 해결하고자 미국은 1975년부터 자동차의 배기가스를 줄이기 위해 삼원 촉매를 장착하기 시작하였다.  삼원 촉매 장치란 백금, 팔라듐, 로듐 같은 귀금속으로 코팅된 촉매를 이용해 자동차에서 배출되는 유해물질을 무해 가스로 변환시키는 장치이다.  이런 배기가스 저감 기술로 대기오염이 급격히 감소하게 되었다.  

일반 자동차보다 연비가 좋은 자율 주행 자동차는 급정거나 급가속을 하지 않기 때문에 에너지도 절감하고 미세먼지 발생량도 줄어들게 된다.  첨단기술을 적용하면 대기오염을 줄일 수 있는 것이다.

그러나 국제 에너지 기구에서 발표한 가장 효과적인 대기오염 해결책은 에너지 절약이라고 한다.

 

미세먼지를 해결하기 위한 4차 산업 기술의 활용은 어떤 것이 있을까

스마트 환경 센서는 기존의 센서가 측정 대상물의 압력, 속도, 온도 등 정보 감지 기능만 있었다면 추가로 데이터 수집, 실시간 감시, 의사 결정 등 지능화 기능까지 갖추고 실시간으로 초미세먼지, 소음, 온도, 습도 등의 환경정보를 측정하여 오염물질의 배출원을 파악하고 실시간 모니터링하는 데 사용한다.  최근에는 스마트폰을 비롯하여 지능형 자동차, 스마트 홈 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.

센서가 부착된 장소가 늘어날수록 풍성한 데이터를 갖고 정확도도 증가할 것이다.

한국항공우주연구원에서는 정지궤도에서 촬영이 가능한 환경 위성 천리안 2호가 개발 중에 있다.  그 목적은 동북아시아 일대의 오염물질을 실시간 관측하기 위한 것이다.  인공위성이 미세먼지뿐 아니라 질소산화물, 아황산가스, 오존 등의 모든 대기 오염 물질들을 24시간 감시하는 시스템이다.  이로써 대기 환경 오염원의 추적이 가능하리라 본다.

 

 

한국기계연구원에서는 환경개선을 위해 차세대 에너지로 주목받는 플라스마를 연구하고 있다.  플라스마는  폐기물, 배기가스 등 오염물질을 환경오염 없이 안전하고 깨끗하게 처리하는 기술을 뜻한다.

플라스마 기술은 플라스마 버너에서 초고온으로 오염물질을 소각하고 소각 부산물이 배출되지 않는 기술인데 군부대의 디젤차에 장착, 자동차 배기가스 저감 장치로 활용하고 있고 단계적으로 확장 보급할 예정이다.

자동차뿐 아니라 반도체 산업에서도 플라스마로 유해 가스를 처리하는 설비들이 보급되고 있다.

 

유럽에서는 51개국이 참여하여 월경성 장거리 대기오염 협약을 한 바 있다.  이는 공동 조약에 의거한 미세먼지 감축 프로그램이다.  국경 없는 환경 문제는 국가 간의 협조가 필수다.  

미세먼지로 한중간의 불필요한 신경전보다는 함께 풀어가고자 하는 노력이 필요하겠다.