기후변화의 위기, 시뮬레이션 기술을 활용한 지속가능성의 미래

기후변화에 맞서 지구 구하기에 동참하는 많은 기업들은 혁신적인 시뮬레이션 기술을 통해, 이전에는 불가능하다고 여겨졌던 방식으로 환경을 정화하고 보호하기 위해 노력하고 있다. 

시뮬레이션이 어떻게 세상을 변화시키고, 세상을 구하는 아이디어를 빠르게 현실화할 수 있는 데 도움이 될까? 앤시스가 고객사와 함께 진행하는 ‘지구를 구하는 방법(Earth Rescue)’ 캠페인은 시뮬레이션을 사용하여 혁신적인 지속가능성 이니셔티브를 어떻게 주도하고 있는지를 살펴볼 수 있다. 

구체적으로 재생에너지 활용에서부터 우주에서 위성궤도 잔해를 제거하는 것까지, 전세계적으로 많은 기업들이 동참하여 진행하고 있는 도전과제를 해결하기 위해 기업들의 자사만의 엔지니어링 독창성과 앤시스 시뮬레이션 솔루션을 활용하고 있다.

지속가능성에 있어서 시뮬레이션의 역할은 중요하다. 솔루션을 개발하는 것은 엔지니어링 과제다. 재료, 환경 및 수명 주기의 변수는 글로벌 영향뿐만 아니라 복잡성에서도 두드러지는 노력을 빠르게 증가시킨다. 

시뮬레이션은 이러한 다면적인 문제를 해결하는데 필수로 활용되고 있다. ‘지구를 구하는 방법(Earth Rescue)’에서는 시뮬레이션을 통해 엔지니어가 세상을 바꾸는 아이디어를 더 빠르고 효율적으로 탐색, 테스트 및 생성할 수 있는 통찰력을 제공함으로써 보다 지속가능한 행성으로의 전환을 가속화하는 방법을 확인할 수 있다.

기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC)에 따르면, 모든 이산화탄소 배출량의 89%가 화석연료에서 나온다고 한다. 그렇다면 지구를 심각하게 손상시키지 않고 어떻게 우리의 경제와 삶의 방식을 작동시킬 수 있을까? 해결책의 한 부분은 대체 에너지원일 것이다.

앤시스는 ‘지구 구하기’ 활동을 기후변화 개발 석사학위를 소지한 지구 과학자이자 기후변화 커뮤니케이션 박사과정에 있는 로시 다시(Rosh D'Arcy)의 사회로 소개하고 있다. 

앤시스의 고객인 쿠아이즈 에너지(Quaise Energy)는 기존 발전소를 초심층 지열 에너지를 사용하도록 변환하기 위한 밀리미터파 드릴링 시스템을 개발하기 위해 2018년에 MIT 플라스마과학·융합센터의 연구로부터 시작된 스타트업이다. 

쿠아이즈 에너지는 지구에서 가장 큰 전력 밀도가 높은 청정에너지를 개발하기 위해 필요한 깊이에 도달하기 위해 새로운 유형의 에너지 시추 시스템을 적용하고 있다.

이 기업은 심층 지열 에너지를 고갈시키지 않고, 재생가능하며, 깨끗한 전력을 미래 세대에 제공하기 위해 시뮬레이션을 통해 기체로 채워진 파이프를 통해 이동하는 밀리미터 파장을 어떻게 이용하여 바위를 없애고 비용효율적으로 깊게 구멍을 뚫는 방법을 찾았다.

쿠아이즈 에너지의 카를로스 아라크 CEO는 깨끗하고 재생가능한 지열 에너지를 제공할 수 있는 새로운 유형의 에너지 시추 시스템을 설명하면서 “시뮬레이션은 우리가 하는 모든 일에 필수적인 요소”라고 말했다. 

그는 “시뮬레이션을 통해 세계 어디에 있든 가장 경쟁력 있는 재생에너지와 동등한 비용으로 깨끗한 지열 에너지원을 이용할 수 있는 시스템을 개발할 수 있었다. 이전에는 누구도 이를 성공한 적이 없었다”고 말했다.

엠버 키네틱스(Amber Kinetics)의 플라이휠(Flywheel) 기술은 기존의 전통적인 에너지 생산 시스템과 재생에너지, 배터리 기반 에너지저장시스템 간의 격차를 해소한다.

이 회사는 시뮬레이션을 사용하여 거대한 강철 플라이휠 로터가 회전 및 감속 시 안전하게 팽창 및 수축할 수 있는 장비를 개발했다. 

플라이 휠 에너지저장장치(Flywheel Energy Storage System, FESS)는 전기에너지를 회전운동에너지로 저장하였다가 필요시 회전운동에너지를 전기에너지로 변환하여 재사용 가능한 에너지저장장치다. 

엠버 키네틱스의 카일 자이서 엔지니어는 “분석 시뮬레이션은 설계상의 잠재적인 문제에 대한 많은 통찰력을 제공하며 우리는 테스트를 위해 금속을 절단하기 전에 이러한 문제들을 조기에 발견할 수 있다”고 말한다.

이처럼 청정에너지로의 전환과 에너지 효율성 향상, 탄소배출 감소 및 제거, 담수 사용량 감소 등 제조에서부터 현장 운영, 제품의 수명 만료에 이르기까지 제품의 전체 라이프사이클에 걸쳐 탄소발자국을 줄이는 작업이 모든 산업 분야에서 확대·강화되고 있다. 

직면한 다양한 환경문제를 해결하고 새로운 규제 및 발생가능한 문제들에 대비하기 위한 신기술을 개발·확장함에 있어 엔지니어링 시뮬레이션 기술이 폭넓게 활용되고 있다.

글: 이 정 원 / 유체엔지니어링 비즈니스 유닛 매니저(박사) / 앤시스코리아