AI(인공지능)가 청정에너지 분야 혁신을 이끈다.

Source: energymetalnews.com

지속가능하고 친환경적인 새로운 에너지원을 개발하고 빠른 시간 내에 활용하는 것이 차세대 에너지 기술 개발의 핵심이다. COP24와 IPCC는 지구 기온 상승을 1.5˚C로 제한하기 위해서는 청정에너지 분야의 추가적인 혁신이 필요하며, 기후 변화 속도가 환경에 영향을 미치는 규모를 감안했을 때 수십 년을 기다릴 여유가 없다고 경고하고 있다. 그나마 다행인 것은 인공지능의 도움으로 보다 청정하고 저렴한 에너지의 안정적 공급 가능성이 커지고 있다는 것이다.

가령, 주택과 건물 옥상에 설치되는 광기전성 집열판을 만드는 태양전지와 같은 물질을 만드는데 AI를 활용한다. 새로운 소재의 활용은 에너지 부문에 광범위하게 도움이 될 수 있는데 첨단 배터리와 에너지 반도체, 열 저장 장치, 다양한 용도의 코팅 재료 등 그 종류가 무한하며 이는 에너지의 효율을 높이거나 변환하고 전송하는데도 핵심 요소가 될 수 있다.

현재 청정에너지를 만드는 재료들이 환경을 파괴하는 공정 과정을 거쳐 생산되기 때문에 원료의 혁신이 우선되어야 제대로 된 청정에너지 발전이 가능해질 수 있다. 최근 에너지 관련 글로벌 시나리오에서 AI를 이용한 새로운 물질 개발이 공해는 물론 막대한 연구 비용까지 줄일 수 있다는 보고가 잇따르고 있다. 최신 신소재 기술이 실험실 단계에서 상용화 단계까지 나가는데 10~20년이 소요되는 경우가 많고 이는 곧 비용 상승으로 이어진다. 그런데 인공지능의 알고리즘이 복잡한 과학적 수학적 과정을 자동화하여 수천 번의 실험과 계산을 대신할 수 있어 연구자들은 시간을 절약하고 보다 창의적인 연구과제에 몰두할 수 있게 도와주는 것이다.

현재의 청정에너지 생산 과정은 고도로 전문화되어 있고 초기 자본이 많이 들며 에너지집약적이다. 비교적 운영 비용이 낮고 환경 규제가 엄격하지 않은 지역에 초기 설치가 편중되어 있는 이유가 여기에 있다. 예를 들어 태양광 패널 생산을 위해 2,000°C의 높은 온도가 필요하며 현재의 기술로는 이러한 제조공정에서 탄소를 배출하지 않을 수는 없다. 그런데 AI를 활용하면 보다 깨끗한 화학반응을 개발할 수도 있고 제품을 생산하는데 드는 에너지 비용도 절감할 수 있다. 이로 인한 가격 경쟁력 제고가 더 나은 에너지 시장 진입 기회를 제공할 것은 자명하며 화석 에너지에서 청정에너지로 전환하는 길도 보다 순탄해질 수 있다.

제품의 유효 수명도 중요하다. IRENA의 2016년 보고서에 따르면 기존에는 청정에너지 장비 중 일부만이 재활용되었는데, 만약 재활용이나 재사용이 가능한 태양 전지 패널을 설계하면 2050년까지 150억 달러가 넘는 경제적 이익 창출도 가능하다고 한다. 또한 혁신적인 첨단 재료를 개발하면 기존 제조 공정에 대한 의존도를 줄일 수 있다. 가령 3D 프린팅이 가능한 신소재라면 현지에서 생산이 가능해지므로 운송비는 물론, 운송과 관련된 탄소 배출량을 줄일 수 있다. 더욱 저렴하고 청정한 에너지를 얻을 수 있다는 이야기다.

전 세계 23개국과 유럽연합이 과학, 산업 및 정부의 지도자들이 모여서 이 공동의 목표를 달성하기 위해 미션 이노베이션(Mission Innovation)이라는 청정에너지 소재 혁신(Clean Energy Materials Innovation Challenge)의 일환으로 Ada(Autonomous Discovery Accelerator)를 활용하고 있다. 19 세기에 컴퓨터 과학에 혁명을 일으킨 과학자인 Ada Lovelace의 이름을 딴 세계 최초의 자가 운영 실험실인 Ada는 청정에너지 소재 발견 및 개발을 위한 최첨단 인공 지능형 로봇 플랫폼이다. 로봇 공학 및 기계 학습 알고리즘을 활용하여 재료를 만들고, 그 특성을 테스트하며, 기계 학습을 사용하여 에너지 어플리케이션을 위한 새로운 재료의 개발을 가속화할 수 있다.

현재 Ada의 목표는 태양열 패널의 탄력성을 높이고 이산화탄소를 유용한 연료로 전환하는 것이라고 한다. 캐나다와 멕시코가 미션 이노베이션의 공동 리더를 맡아 전략 수립을 추진하고 있고 곧 캐나다 기반의 Ada를 다른 국가에도 배치해 국제 정보 공유 등 긴밀히 협업할 예정이라고 한다.

AI를 이용해 에너지 생산 부분을 혁신할 수 있다면 특히, 인공지능을 활용해 더 신속하게 새로운 에너지원을 찾을 수 있다면 기술의 상용화도 가속화하면서 저탄소 경제로의 전환 역시 더욱 빠르게 실현할 기회가 늘어날 것이다. 그리고 궁극적으로는 타 산업들을 변화, 발전시키는데도 크게 기여할 것이다.

AI와 에너지산업의 융합이 에너지 미래의 새로운 변수로 자리 잡고 있다.

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