세계에서 가장 위대한 논문을 꼽으라면 아이슈타인의 ‘상대성이론’을 내세울 수 있지만, 필자는 세종대왕의 ‘훈민정음’이라고 말하고 싶다. 논문의 목적과 전개, 제안, 결과에 대한 기승전결이 수백 년이 지난 지금에서야 그 위대함이 나타나고 있다. 천지인의 3개 버튼으로 문자를 만들어낼 수 있는 디지털 시대의 알파벳 총아를 자랑하지 않을 수 없다.

AI 시대에 다양한 언어를 통번역하지만, 우리나라 단어 중 ‘에너지 변환’과 ‘에너지 전환’을 영어로 번역하면, 동일하게 ‘Energy conversion’으로 알려준다. 분명 단어가 다른데 동일한 영단어로 표현한다면 문제가 있다.

인류가 지금까지 탄소와 수소의 에너지원인 탄화수소를 에너지로 사용해 나무·석탄·석유·천연가스까지 전환(Conversion)해 사용했다면, 탄소가 없는 수소에너지 시대엔 에너지 변환(Change)이라고 표현하는 것이 올바른 표기라 생각한다. 문제는 여기에서부터 출발한다. 우리가 배웠던 산업혁명은 누가 처음 말했으며, 어떻게 구분했는지 자세히 모르지만, 시간의 흐름과 기술 변천에 의해 나눈 것은 틀림없다.

흔히 1차 산업혁명은 증기기관의 등장으로 산업화가 일어났고, 2차 산업혁명은 전기에 의한 새로운 동력, 3차 산업혁명은 컴퓨터와 인터넷으로 글로벌 세계가 펼쳐지기 시작했으며, 4차 산업혁명은 사물인터넷과 IT·AI 산업이라 일컫는다. 이는 시간이 흐름에 따라 기술을 구분한 역사학자나 미래학자들이 말하는 방법이었다. 필자는 이런 구분을 인정하고 싶지 않고, 산업혁명은 에너지의 변환에 의해서 일어난다고 말하고 싶다. 

산업혁명은 영국의 제임스 와트가 발명한 증기기관을 이용했고, 대규모 방직공장의 일손을 기계로 전환한 것이다. 인구가 늘어나고 항해술과 교통의 발달로 인간의 활동이 많아지면서 옷감이 대량 필요하게 되었고, 그 수요를 방적기의 개발로 대체하려 했으나, 사람이 감당할 수 없어 고민과 연구 끝에 증기기관으로 동력을 제공했다. 그 것이 산업혁명의 시작이다.
18세기 중반 증기기관의 발명은 획기적이어서 산업혁명의 파급 효과는 모든 산업으로 확대되었다. 인간이나 동물의 노동력이 기계화로 바뀌면서 기계 산업이 꽃피었고, 매스미디어인 신문이 기계에 의한 윤전기로 대량 인쇄되어 정보 전달 시간이 단축되었으며, 증기기관차의 발달로 여행과 물자 수송과 교역이 대형화되었다. 무엇보다 금융업이 발전하여 서비스 산업의 등장을 예고하였다. 불과 나무에서 얻던 에너지를 석탄으로 바꾸면서 영국은 세상을 주름잡으며 경제대국·기술 강국으로 급성장하였다. 프랑스·스페인과는 비교되지 않는 초강국으로 나서게 되었다.

성경에 보면 원유는 역청(瀝靑)이라는 단어로 등장했다. 원유를 활용한 정제 기술은 화학 산업의 발달로 이어졌고, ‘석유’라는 액체 에너지 전성시대를 열었다. 1, 2차 세계대전을 겪으면서 차량과 비행기, 군함에 이용하던 석유 제품은 가스·휘발유·경유·등유·항공유·벙커유 등으로 매우 다양하며, 용도별로 에너지를 효율화할 수 있는 장치가 등장했다. 이른바 내연기관이다. 흔히 흡입, 압축, 폭발, 배기 과정을 거치면서 동력을 얻는 내연기관 엔진의 등장은 서유럽과 미국 중심의 산업으로 바뀌면서 경제와 기술 패권이 지금까지 이루어지고 있다. 중동의 신흥 부국과 에너지는 무기화와 세계 권력의 무게 중심을 좌우할 분동 역할을 하였다. 무역과 금융을 단일 화폐의 사용으로 달러가 세계의 기준 화폐로 역할을 했으며, 에너지의 흐름이 경제의 흐름을 끌고 갔고, 전쟁도 불사하는 원인을 제공했다. 마치 헤파이스토스처럼 에너지가 펄펄 끓어 넘치는 세계를 석유가 만들었다. 인류의 역사에 비해 짧은 석탄과 석유에너지의 사용으로 지구는 급기야 뜨거워졌고, 화석연료를 사용하고 필연적으로 배출되는 이산화탄소가 지구의 온실효과로 나타난다. 일론 머스크는 지구를 피해 화성으로 날아갈 비행선을 준비해 놓았지만, 대부분의 사람들은 지구의 온도 상승을 늦추거나 막을 수 있는 방법에 동참하는 지구수비대로 자원해야 한다. 우주로부터 오는 외계인이 아니라, 화석연료의 사용으로 발생하는 이산화탄소로부터 지구를 지키기 위함이다.
지금까지 인류는 에너지 변화를 나무에서 석탄·석유·천연가스까지 거쳐왔지만, 모두 탄소가 포함된 화석연료의 다른 종류일 뿐이다. 탄소가 없는 에너지원을 찾아 나섰고, 다루기 어렵지만 우주의 출발 물질이면서 우주에서도 가장 많은 물질인 수소가 유력 물질로 대두되었다. 아니 처음부터 가장 이상적이었지만 아이러니하게 인류는 수소의 존재를 알지 못했고, 수소를 추출할 수 있는 기술도 없었다. 어쩌면 당연한 결과이다.

영국의 석탄이 대서양을 건너고, 미국이 석유로 세계 패권을 주도했지만, 에너지 패러다임이 수소로 넘어가면(태평양을 건너 어느 나라로 넘어갈 것인가를 생각하면) 가슴이 두근거리고 뭉클하기까지 하다. 인류와 지구를 지켜야 한다는 거룩한 사명감이 생기는 것은 망상이며 착각일까?

에너지 전환이 산업혁명을 일으켰다. 에너지의 변화에는 항상 새로운 장치가 등장했고, 장치를 개발하고 만들고 활용하고 생산하는 나라가 세계를 이끌었다. 영국의 증기기관과 미국의 내연기관이 그랬고, 수소경제 시대에는 수소를 생산하는 장치와 수소를 활용하는 장치가 세계의 경제와 기술을 좌지우지한다.

미래의 수송 수단을 총칭해 모빌리티(Mobility)라 말한다. 어릴 때 만화나 공상영화를 통해 본 로봇이나 인간의 의지대로 오가며 활동하는 것이 최상위의 목표일 수 있고, 요즘 자주 이야기하는 인공지능이 탑재된 휴머노이드 로봇이라 할 수 있다. 상상은 인간의 한계를 넘어설 수 없으나, 인간의 상상대로 이루어지는 세상을 만들어 가고 있다. AI에 대한 경계와 로봇이 인간을 공격하고 지배할 수 있다는 두려움과 윤리적인 문제는 충분히 예측 및 대비할 수 있고, 충분히 가능한 일이라 생각한다.

그럼, 미래 에너지의 공급을 어떤 방법으로 할 것인가에 대한 구체적인 방안이 필요하다. 미래에너지는 2차 에너지의 스마트 그리드(Smart grid)화의 개념 도입이 필요하다. 가령, 미래의 친환경 에너지이면서 무탄소 에너지원인 수소와 전력망의 결합을 제안하고자 한다. 우리나라 전력망은 세계적으로도 안정되고, 품질 좋은 전기를 공급할 수 있는 기술과 인프라를 갖고 있다. 여기에 수소 배관망(Hydrogen pipe-line)을 그리드화하여 전력이 부족할 때 수소 발전으로 전력망에 공급하여 안정화시키고, 전력이 남을 때 수전해를 통해 수소를 배관망에 공급해 배관망이 수소 저장소가 될 수 있도록 수퍼 스마트 그리드(Super Smat Grid : SSG)를 구축한다. 이렇게 하면 에너지원과 전력망을 통합할 수 있는 세계 초유의 에너지 독립과 자립·안보를 가져올 수 있다.

아인슈타인은 E = mc2라는 일반상대성 이론으로 물질이 막대한 에너지를 낼 수 있다는 이론을 구축했지만, 필자는 E2 groad[Electric grid(전력망) + Energy road(에너지 길 ; 수소 파이프라인)의 합성어]라는 개념을 제안하고자 한다.

개념을 구상하다 서양의 형이상학(Metaphysics)과 형이하학(Physics), 동양의 공(空)과 색(色)의 철학적 원리를 도입해 보았다. 우리가 보이는 것과 보이지 않는 것, 형체가 있는 것과 무형의 것으로 나누어 볼 것이 아니라 ‘상호 연관성이 있고 전환 가능할 수 있다’는 개념의 폭을 넓혀야 할 것이다. 위의 그림을 보면 쉽게 이해 가능할 것이다.

제어계측 분야도 다른 기술(산업)의 융합과 접목, 소프트웨어인 IT와 AI를 어떻게 활용하는가에 따라 새로운 용어와 신산업의 개척이 필요하다. 인류가 에너지를 사용하는 것은 그 에너지를 사용할 수 있는 소재와 기술과 안전 그리고 에너지를 담고 활용할 수 있는 기술이 동반되어야 가능하다. 이제 탈탄소의 수소에너지와 신재생에너지, 전기, 원자력에너지 등이 새로운 형태의 운용 방법으로 다가오니 준비하는 사람과 기업, 국가는 기술과 경제패권까지 가져갈 수 있음을 명심해야 한다.

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