KOSEN 한인과학기술자네트워크

자연재해에 대처하는 우리의 기술에 대해 사후약방문식 대처가 아닌. 그 원인이 인류 과학기술의 남용에도 있기 때문에 그 근원적인 문제를 차단하는 것도 자연재해에 대처하는 우리의 기술로 볼 수 있지 않을까. 따라서 친환경 기술 등도 우리의 궁극적으로는 자연재해에 대처하는 우리의 기술이 될 수 있을 것이다. 예를들어, 미래의 태양광 발전 재료로서 고효율 소재로 각광받고 있는 양자점 방식 태양광발전이 친환경 기술의 예가 될 수 있을 것이다.

지구를 떠난다. 어린아이와 같은 유치한 주장을 하는 것이 아니다. 자원은 언젠가 소모 될 것이며, 인구는 늘어나고 속도는 더디게 될지 모르나 환경오염과 이상기온현상으로 인한 자연재해 증가는 단지 시간문제일 뿐이다. 우리세대만의 문제만 고민한다면 새로운 기술을 찾는 것도 답이 될 수 있겠지만, 더 큰 미래를 내다본다면, 결국 우리 모두는 좀 더 이러한 문제를 해결할 수 있는 적합한 행성을 찾아야 할 것이다. 새로운 환경에도 물론 자연재해는 존재 할 수 있다. 하지만, 다양한 자연재해에 대응해 갈 수록 우리는 재해방지 기술도 성숙해질 수 있다. 새로운 행성을 찾아 그 환경에 적응하려는 노력이 결국 자연재해에 대처하는 우리의 기술에 발전을 가져다 줄 것이다.

자연재해는 국지적인 환경 데이터만으로는 예측불가능한 현상이다. 카오스 이론에서 “나비효과”로 알려진 유명한 비유에서 처럼 자연재해를 예측하기 위해서는 전지구적인 광범위한 데이터가 필요하다. 이것을 실현하기 위해서는 여러나라의 각 연구기관들이 서로 협력하여 데이터를 공유하는 것이 중요하다. 전세계가 하나되어 지구의 자연재해를 해결하는 것은 더이상 영화 속 소재에 국한되는 이야기가 아니게 될 것이다.

단순히 데이터의 양만 많아서는 자연재해를 대처하는 방법이 될 수 없을 것이다. 종합된 데이터를 분석하는 기술, 컴퓨터에 의한 시뮬레이션 등이 필요할 것이다. 급격한 기상변화로 인해, 현재 기상청이 가지고 있는 슈퍼컴퓨터로는 내일 날씨조차 맞지 않을 때가 많다. 이를 해결하기 위해서는 새로운 고속데이터 처리 시스템이 필요한데, 이러한 복잡한 계산은 미래의 양자컴퓨터가 개발된다면 해결이 가능해 질지도 모른다.

지진 방지를 위해 내진설계를 강화하는 것이 중요할 것 같다. 우리나라도 더 이상 지진안전지대가 아니라는 것이 근래에 일어난 지진통계를 보면 알 수 있다. 하지만, 건물 전체를 다시 짓는 것은 현실적인 해결책이 아닐 것이다. 전체를 바꾸기 보단 부분적인 보수로 내진설계를 가능하게하는 리모델링 건축 기술이 필요할 것이다. 하지만 건물주와 임대인의 이해관계 때문에, 이러한 사업은 국가가 앞장서서 추진하지 않으면 결코 실현될 수 없을 것이다.

양자 컴퓨터의 개발

한국전력에서 근무하는 어느 기술자의 일기 2073년 8월 12일 날씨 : 비

요즘 같은 장마철이면 바빠서 쉴 틈이 없다. 한국전력 벼락자원부에서 일하는 나는 떨어지는 벼락으로 부터 전기에너지를 저장하는 일을 하기 때문이다. 올해는 특히나 벼락이 많은 장마라고 한다. 예전에는 벼락은 종종 산업시설 및 전기기반시설에 큰 손실을 입히는 두려운 자연재해였다. 이러한 벼락이 한국전력의 반가운 손님이 된 것은 3년전 부터이다. 3년전인 2070년부터 한국전력은 기상청의 양자컴퓨터의 도움을 얻어 벼락이 내려칠 장소를 정확하게 예측 가능하게 되었다. 그와 동시에 벼락자원부라는 부서가 개설되었고 기술자들은 벼락이 내려칠 장소에 가서 이동용 축전지를 통해 전력을 저장한다.
이러한 일이 가능하게 된 것은 벼락의 위치정보 때문만은 아니다. 벼락의 위치정보를 알 수 있다고 하더라도 그것을 저장할 축전지가 과거에는 존재하지 않았기 때문이다. 워낙 높은 전기에너지를 가지고 있는 탓에 자연계에 존재하는 물질로 축전지를 구성하는 경우 축전지가 견뎌내질 못하기 때문이다. 이러한 문제는 메타머테리얼이라고 하는 자연계에 존재하지 않은 인공재료를 사용함으로써 해결되었다. 이 메타머테리얼을 구성하고 있는 단위구조는 개별적인 공진기를 이루고 있다. 거대한 전기에너지를 각 단위구조에서 작은단위의 에너지를 효율적으로 국재화시킨다. 원형 실린더 구조의 이 메타머테리얼은 각 단위구조에서 발생된 공진에너지를 실린더의 축방향으로 이동시켜 케이블을 타고 즉시 송전기지국까지 전달된다. 전달된 전기 에너지 만큼 발전소에서 생산해야하는 전력의 양은 줄어들고 결국 에너지 절약으로 이어지는 것이다.
자연재해를 이용한 에너지생산은 내가 일하는 한국전력의 벼락자원부뿐만 아니라 국토부의 지진자원부에서도 이루어진다. 지진자원부 역시 기상청의 양자컴퓨터의 예측을 바탕으로 지진의 진앙지 부근에 포노닉스 구조물을 설치한다. 이 포노닉스 구조물은 포토닉스 결정이 빛을 제어하는 것처럼, 진동파를 제어하여 원하는 방향으로 에너지를 국재화시킬 수 있다. 이 때 모아진 진동에너지를 열전소자를 통해 전기에너지로 변환시켜 전기에너지를 생산하게 된다. 표면에 생긴 지진파만을 다루는 탓에 변환효율은 낮지만, 변환효율이 높아진다면 먼 미래에는 지표면에 생기는 지진의 피해를 큰폭으로 감소시킬 수 있을 것이다. 국토부의 지진자원부는 해양수산자원부의 쓰나미자원부와 함께 지진자원을 다루는 큰 축이다.
양자컴퓨터가 자연재해를 예측가능하게 되면서 부터, 과학기술 발전에 엄청난 동기부여가 되었다. 정확한 예측은 우리에게 자연재해를 역이용한다는 아이디어를 제공했고, 우리는 과거에 자연재해라고 불리었던 많은 현상들이 이제는 `자원` 이라는 이름으로 대체되어 가고 있다.
오늘도 비가온다. 이제 동료 기술자들과 함께 벼락을 수집하러 갈 것이다. 자연의 정복은 환경오염을 의미하던 20세기의 선전문구는 이제 옛말이 된 것 같다. 우리의 과학기술은 서서히 자연과 환경오염을 모두 정복해 가고 있기 때문이다.