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기획·칼럼

4차 산업혁명으로 미세먼지 해결

사물인터넷·클라우드·인공지능·드론 활용

1952년 12월 영국 런던에서 수천 명이 갑자기 사망하는 사건이 발생했다. 원인을 분석한 결과, 먼지 농도의 가파른 증가 때문으로 밝혀졌다. 참고로 이 사건은 ‘런던 스모그 위기’로 널리 알려지게 된다.

당시 영국 런던의 공기 질은 매우 나빴다. 평소 먼지 농도는 120μg/m3에서 440μg/m3 수준이었다. 인체에 충분히 위해를 가할 정도이다. 지금 같으면 정부에서 비상령을 내릴 정도이다. 그러다가 1952년 12월 4일에서 12월 8일까지 런던의 먼지 농도가 갑자기 오르는 증상을 보였다. 12월 5일 농도는 2,460μ/m3고, 12월 7일과 12월 8일에는 4,446/m3의 수치를 보였다. 평상수치보다 수십 배 이상 증가한 것이다.

평소에도 공기 오염이 심해서, 사람에게 큰 위해를 가할 정도였다. 그런데 이러한 수치의 수십 배나 증가했으니, 참사가 일어나는 것은 당연한 일이었을지도 모른다. 그런데 이러한 참사는 더 이상 다른 나랏일이 아니다. 우리도 과거 영국과 같은 위협에 처해있다. 일반 먼지보다 더 해로운 미세먼지가 한국을 위협하고 있기 때문이다.

미세먼지 문제를 4차 산업혁명으로 해결할 수 있다. ⓒ Max Pixel

미세먼지 문제를 4차 산업혁명으로 해결할 수 있다. ⓒ Max Pixel

미세먼지… 인체에 매우 해로워

미세먼지는 머리카락 굵기의 1/10 수준인 10μm 크기의 먼지를 말한다. 보통 PM10이라는 기호를 써서 미세먼지를 표현한다. 미세먼지는 매우 작다 보니, 호흡 시에 거의 걸러지지 않고 그대로 몸에 축적된다. 그래서 미세먼지는 과거 영국에서 발생한 먼지보다 인체에 더 치명적이다. 미세먼지보다 더 작은 먼지도 있다. 이를 초미세먼지라고 한다. 초미세먼지는 PM2.5로 지칭하면, 미세먼지의 1/4 수준인 2.5μm 크기이다.

한국의 미세먼지양은 꾸준히 증가해왔다. 지난 2월 미국 ‘보건영향연구소 (HEI)’는 OECD 국가별로 미세먼지 추이를 조사했다. 1990년 한국 미세먼지는 26μg/m3 수준이었다. 그리고 이러한 수치는 오히려 더 증가해서 2015년에 29μg/m3를 기록하였다. OECD 국가 대상 미세먼지 농도 평균치가 25년간 15g/m3 감소한 것과 대조적이다. 그래서 한국의 미세먼지 농도 수치는 터키 다음으로 높다. 다시 말해 OECD 국가 중에서 2번째로 미세먼지가 높다.

미세먼지의 증가는 사람들에게 큰 위협이 되고 있다. 인체에 매우 해롭기 때문이다. 1990년 미세먼지로 인해서 사망한 수는 약 1만 5천 명이다. 그런데 이러한 수치는 미세먼지와 함께 증가해서, 2015년 1만 8200명에 이르렀다. 미세먼지가 사망률에 영향을 미치는 것으로 알려져 있는데, 지난해 12월 한국 환경 정책 평가 연구원은 미세먼지가 9.2μg/m3 증가 할 때마다 사망률이 2.3% 증가하는 것으로 밝혔다.

2014년 2월 건강보험공단은 미세먼지가 호흡기 질환에 영향을 미치는 것으로 조사했는데, 농도가 10μg/m3 증가 할 때마다, 호흡기 질환 환자 수는 전체 나이에서 0.66%, 65세 이상 나이에서는 1.45% 늘어났다. 아울러 세계보건기구 (WHO)는 미세먼지를 1급 발암물질로 정하였다.

미세먼지는 몸에 해롭다. 따라서 정부는 미세먼지 증가 문제를 해결하기 위해서 노력하고 있다. 지난해 11월 미래창조과학부 (현 과학기술정통부)는 환경부 그리고 보건복지부와 함께 과학기술기반 미세먼지 대응 전략을 발표했다. 2017년부터 3년간 423억 원을 투자할 계획이며, 2023년까지 2014년 대비 절반으로 줄이는 목표를 세웠다. 참고로 2014년 미세먼지 총배출량은 170만 톤이다. 아울러 국내외 시장을 2014년 9.5조 원 미세먼지 시장을 2023년에 47조 원으로 성장시켜서, 2023년에 일자리 창출 10만 개 목표도 세웠다.

특히 미세먼지 문제는 4차 산업혁명 기술로 해결할 수 있다. 따라서 정부가 4차 산업혁명 기술과 접목해서 미세먼지 문제를 해결한다면, 국가 기술력을 강화할 수 있다. 4차 산업혁명 기술에는 사물인터넷 클라우드, 인공지능, 드론 등을 포함한다. 이미 여러 곳에서 이러한 기술을 활용해서 미세먼지에 대응해나가고 있다.

클라우드의 인공지능으로 사물인터넷의 분석한계를 보완해줄 수 있다. ⓒ 위키미디어

클라우드의 인공지능으로 사물인터넷의 분석한계를 보완해줄 수 있다. ⓒ 위키미디어

SKT는 사물인터넷을 이용한 미세먼지 관리 서비스를 출시했다. 사물인터넷은 데이터를 측정하는 기술로 정의할 수 있는데, 센서로 생각하면 된다. SKT는 우선 학교를 대상으로 미세먼지를 측정해서 정보를 알려주는 서비스를 출시했다. 미세먼지 측정 센서를 학교 내 공간에 설치해서, 교사, 학생, 학부모 등이 수치를 확인할 수 있게 했다. 그리고 수치가 높으면, 야외활동을 금지하는 알람 메시지를 학부모와 교사에게 전달한다.

공기청정기와도 연동할 수 있어서, 학교 내 공기 질에 따라서 공기청정기 가동을 자율적으로 조정할 수 있게도 했다. 현재 서울시 노원구 특별학교인 서울동천학교에 무상으로 서비스를 제공하고 있으면, 이 서비스를 더욱더 확대할 계획이다.

사물인터넷을 클라우드 기반으로 운영하면, 미세먼지를 더 효과적으로 대처할 수 있다. 사물인터넷에 모은 정보를 클라우드 서버에서 인공지능으로 분석해서, 의미 있는 정보를 제공해줄 수 있기 때문이다.

지난 6일 과학기술정통부와 한국정보화진흥원이 진행하는 프로젝트 ‘빅데이터 플래그십 프로젝트’ 목적으로, kt는 ‘빅데이터 기반 국민체감형 미세먼지 대응서비스’를 본격 운영해나갈 것이라고 밝혔다. 본 서비스 목적은 두 가지로 요약할 수 있다.

첫째 미세먼지 측정의 정확성이다. 현재 미세먼지 측정소는 전국 323곳으로 1시간 단위로 측정한다. 측정 장비가 많지 않기 때문에, 위치별로 수치를 정확히 측정하기 힘들다. 그리고 측정시간 주기가 길어서, 시간별로 측정한 수치가 정확하지 않다. 이에 kt는 올해 말까지 115개의 소형 측정기를 시범지역인 제주시, 창원시 그리고 광명시에 설치할 계획이다. 이는 위치별로 정확히 측정할 수 있게 한다. 그리고 1분마다 측정해서 시간별 측정 정확도를 높일 계획이다.

두 번째 목적은 의미 있는 정보 제공하는 것이다. 이를 위해서, kt는 센서로부터 정보를 클라우드에 모은 뒤, 빅데이터로 분석해서 서비스를 제공할 계획이다. 미세먼지가 높은 날에는 살수차를 높이거나, 예보의 정확도를 높이게 할 계획이다.

IBM의 경우 인공지능 왓슨을 이용한 미세먼지 예보 서비스를 제공하고 있다. 지난해 IBM은 중국 정부와 손을 잡고 미세먼지 25% 절감을 위한 미세먼지 대응 솔루션을 제공하고 있다. 왓슨은 미세먼지 상황을 정확히 측정하고 예보할 수 있는 서비스를 제공하는 데에 활용하고 있다.

드론을 활용해서 실내 공기 정화 가능

실내 미세먼지의 경우 드론이 활용될 전망이다. 지난 9월 독일 베를린에서 매년 개최되는 2017 IFA ([Internationale Funkausstellung)에서 아타라이나 (Ataraina)는 공기 정화기 드론인 ‘Flying Magic Cleaner’를 선보였다. 물론 미세먼지도 정화 시켜준다.

지난 5월 미국 신생기업 ‘오투오투 (O2O2)’는 스마트 마스크를 선보여서 눈길을 끌었다. 스마트 마스크는 일반 마스크와 달리, 천이 아닌 플라스틱으로 제작해서 오래 사용할 수 있게 했다. 일반 천의 경우, 2시간마다 교체해야 하고 비위생적이다. 반면에 스마트 마스크는 필터만 교체해주면 된다. 교체주기는 40시간으로 길다. 그리고 플라스틱이기 때문에 위생적이다. 마스크 내에서 발생하는 습기를 제거해주는 기능도 있다. 더욱이 주변 대기 질과 사용자 호흡 패턴을 분석해줘, 사용자가 마스크를 더욱더 편리하게 사용할 수 있게 한다.

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