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탄소 배출로부터 지구를 구할 기술 등장

AI 이용한 태양열 집광 기술로 2배 높은 온도 발생

빌 게이츠가 후원하는 한 스타트업이 지구를 구하기 위한 획기적인 혁신에 성공했다. 지난주 미국의 청정에너지 업체 ‘헬리오겐(Heliogen)’은 인공지능(AI)을 이용해 1000℃ 이상의 온도를 생성하는 새로운 태양광발전 시스템을 개발했다고 발표했다.

마이크로소프트의 창업자이자 세계 최고 부자로 널리 알려진 빌 게이츠는 “혁신적인 태양열 집광 기술의 초기 후원자가 돼 기쁘다”면서 “이처럼 높은 온도를 달성할 수 있는 기술은 화석연료를 대체하기 위한 촉망 받는 발전이다”고 밝혔다.

헬리오겐이 이번에 개발한 기술은 기존의 ‘집광형 태양열발전(CSP, Concentrating Solar Power)’의 새로운 버전이라 할 수 있다. 헬리오겐의 CEO인 빌 그로스가 예전에 설립한 ‘이솔라(eSolar)’라는 회사 역시 컴퓨팅 기술로 거울을 조종하는 CSP 업체였다.

미국의 청정에너지 업체 ‘헬리오겐(Heliogen)’은 인공지능(AI)을 이용해 1000℃ 이상의 온도를 생성하는 새로운 태양광발전 시스템을 개발했다고 발표했다. ⓒ Heliogen

미국의 청정에너지 업체 ‘헬리오겐(Heliogen)’은 인공지능(AI)을 이용해 1000℃ 이상의 온도를 생성하는 새로운 태양광발전 시스템을 개발했다고 발표했다. ⓒ Heliogen

하지만 가성비가 좋고 더 효율적인 태양전지(PV)에 밀려 이솔라 같은 CSP 업체는 2010년대 이후 거의 문을 닫았다. 빌 그로스가 다시 창업한 헬리오겐은 AI 기술을 이용해 태양광 거울을 훨씬 더 정확하게 정렬시키는 방식을 채택했다.

기존의 CSP 업체들은 대부분 컴퓨팅 기술로 한 번만 거울을 정렬시켰다. 하지만 바람이 불면 거울이 뒤틀리거나 일직선을 이탈하기도 하며, 지반이 서서히 가라앉는 등의 변화가 생기게 마련이다. 이러한 변화는 단 몇 센티미터도 되지 않을 수 있지만, 그것이 발전 효율에 미치는 영향은 생각보다 크다.

따라서 기존의 CSP 기술로는 최대 565℃의 온도밖에 발생시킬 수 없었다. 하지만 헬리오겐은 기존의 CSP 기술에 첨단 컴퓨터 비전 소프트웨어를 접목시켜 수많은 태양광 패널의 거울 반사면을 하나의 표적에 정확히 정렬시키는 방식으로 1000℃ 이상의 온도를 발생시킨다.

산업계 온실가스 배출 획기적으로 줄일 수 있어

헬리오겐에서 발표한 1000℃의 온도가 주목받는 이유는 그 온도가 되어야 시멘트, 철강, 유리 등을 포함한 다양한 산업 자재 제조공정에 사용될 수 있기 때문이다. 기존의 CSP 기술이 발생시키는 온도는 가정용 발전에는 유용했으나, 그보다 훨씬 더 높은 온도를 필요로 하는 산업용 제조공정에는 사용할 수 없었다.

때문에 현재 시멘트, 철강, 유리 등의 제조공정은 석탄이나 석유 같은 화석연료로 운영되어 왔다. 즉, 헬리오겐이 성공시킨 1000℃ 온도는 산업 공정에서 온실가스 배출이 발생하는 연료를 처음으로 태양 에너지로 대체할 수 있다는 의미다.

헬리오겐의 기술에 적합한 산업공정의 하나인 시멘트만 해도 전 세계 이산화탄소 배출량의 7%를 차지한다. 시멘트를 포함해 철강, 유리 등 헬리오겐의 온도가 감당할 수 있는 산업공정을 모두 합할 경우 전 세계 탄소 배출량의 약 20%까지 올라간다. 헬리오겐의 기술이 전 세계 산업계의 온실가스 배출을 획기적으로 줄일 수 있는 셈이다.

더구나 헬리오겐은 추가적인 기술 개선에 성공할 경우 1500℃ 온도까지 달성할 수 있다고 밝혔다. 이는 태양 표면 온도의 1/4에 해당한다. 온도가 1500℃에 도달하면 물로부터 수소 분자를 분리해 배출가스 없는 수소 기반의 연료를 만들어낼 수 있다. 자동차에서 비행기까지 모든 이동 수단의 연료를 친환경 에너지로 대체할 수 있게 된다는 의미다.

헬리오겐의 CEO인 빌 그로스는 “녹색 수소를 만들 수 있게 된다면 에너지의 게임체인저가 된다. 우리 회사의 장기적인 목표는 녹색 수소를 만드는 것이다”라고 밝혔다. 헬리오겐이 개발한 기술은 화석연료보다 저렴한 가격에 열원을 사용할 수 있어 상용화에 성공할 경우 친환경 에너지의 새로운 시대를 열 것으로 기대되고 있다.

예측할 수 없는 에너지 혁신 가능해

바이오 업계의 거물로서 작년에 LA타임즈를 인수해 화제가 된 패트릭 순시옹 역시 헬리오겐을 지원하고 있는 것으로 알려졌다. 패트릭 순시옹은 외신과의 인터뷰에서 “헬리오겐으로 인해 이제 진정으로 태양을 이용할 수 있게 됐다. 이 사업의 잠재력을 가늠할 수 없다”고 말했다.

하지만 헬리오겐의 기술은 모든 산업 시설에 적용할 수 없다. 빌 그로스는 “전 세계적으로 태양열 발전소를 건설하는 데 필요한 땅을 가지고 있는 산업시설은 약 절반에 불과하다”고 추정했다.

또한 태양열과 관련된 한 가지 문제점은 태양은 하루에 8시간밖에 빛나지 않으며, 흐리거나 비가 오는 날도 있다. 이와 관련해 헬리오겐은 태양에너지를 저장할 수 있는 저장 장치에 의존해 이 같은 문제점을 해결해나갈 것이라고 밝혔다.

이와 관련해 미국 인터넷 매체 ‘복스(Vox)’는 AI, 머신러닝, 유비쿼터스 실시간 감지 등의 컴퓨팅 기술은 태양과 바람의 실시간 변화에 더 잘 반응하게 해 우리가 예측할 수 없는 에너지 혁신을 가능하게 할 것이라고 보도했다. 또한 청정에너지 전환이 과거의 에너지 전환보다 더 빠르게 이루어질 수 있는 이유도 바로 이 같은 기술에 있다고 주장했다.

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