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1. 서론
1.1. 머리말
최근 국내외 전 분야에서 4차 산업혁명에 대한 논의가 활발히 진행되고 있다. 환경공학 분야에서도 관련된 연구개발이 폭넓게 진행되고 있다. 4차 산업혁명의 핵심은 초연결, 초지능 및 융복합이라고 한다. 그중에서도 주요한 기술들은 인공지능, 사물인터넷, 차세대 통신기술, 로봇, 블록체인, 드론, 3D프린터, 빅데이터, 무인 운송수단, 바이오 공학, 신소재, 공유경제, VR/AR 등이 있다. 인공지능(AI)과 정보 통신기술(ICT)는 전공 교수님들께서도 환경공학과 연계하여 많이 말씀해주신 내용이므로 AI와 ICT/IoT를 중점으로 환경공학과 연관된 기술의 사례를 조사하여 알아보고 아이디어를 제시해보고자 한다.
2. 4차 산업혁명 기술의 활용 사례
2.1. AI를 이용한 사례
2.1.1. 데이터센터의 에너지 절감
데이터센터는 컴퓨터 시스템과 통신장비, 스토리지 등이 설치된 시설로, 5G 이동통신, 온라인동영상서비스(OTT), 게임, 온라인 쇼핑, 클라우드, 인공지능(AI) 등의 사용이 폭주하면서 지구온난화의 새로운 주범으로 떠오르고 있다. 수많은 컴퓨터 서버와 전선으로 가득 찬 데이터센터는 24시간 시스템 유지를 위해 쉼 없이 돌아가야 하는 탓에 전력 소모량이 상당하다. 여기에 가동 중 발생하는 열을 식히기 위한 냉방 장치 유지에 필요한 소비 전력까지 더해진다.
이러한 데이터센터의 전력 소모를 줄이기 위해 삼성SDS는 AI 기술을 적용했다. 삼성SDS는 AI가 적정온도에 맞게 에어컨을 조절하는 기술을 개발했다. 사람이 온도 조절을 했을 때는 데이터센터 내에 있는 모든 에어컨을 60% 가동했지만, AI는 두 개의 에어컨은 60%, 나머지 에어컨은 40%만 가동하게 해 전력 손실을 아꼈다. 이를 통해 데이터센터의 에너지 소비를 효과적으로 절감할 수 있었다.
2.1.2. 건물 냉난방 설비 자동 조절
KT는 건물 냉난방 설비를 조절하는 AI 기술을 개발했다. AI가 딥러닝으로 냉난방 설비구조와 실내 공간 현황, 기존 에너지 소비패턴 등을 학습해 건물 내부를 자동으로 관리해주는 시스템을 만들었다. 예를 들어 냉방을 세게 틀어달라는 요청이 출근시간에는 AI가 기존 데이터를 토대로 온도를 낮게 하고, 비가 오는 날에는 온도를 올리는 방식이다. KT는 해당 기술을 2020년 1월부터 KT광화문 이스트 사옥에 도입해 전기와 가스 등 에너지 소비량을 11.2% 감소시켰다고 밝혔다. 이를 통해 AI 기술이 건물 냉난방 설비를 자동으로 조절하여 에너지 소비를 크게 절감할 수 있다는 것을 알 수 있다.
2.1.3. 폐기물 소각로 운영 최적화
SK에코플랜트는 아마존웹서비스(AWS)와 함께 '친환경 소각로 AI 솔루션'을 개발하고 있다. 이는 오염물질 배출을 줄이고 폐기물 소각로의 운영 효율을 높이기 위한 AI 기술을 적용한 것이다. CCTV, 센서, 논리제어장치(PLC) 등에서 수집된 데이터를 AI 알고리즘이 분석하고 예측하여 최적의 소각로 운영방법을 운전자에게 안내하는 기능을 탑재하고 있다.
이를 통해 사람의 물리적 경험에 의존해 운용됐던 기존 방식보다 오염물질 배출관리가 수월해질 것으로 기대된다. SK에코플랜트는 이번 기술 개발로 소각과정에서 발생하는 질소산화물(NOx)과 일산화탄소(CO)를 각각 연평균 2톤씩 저감시킬 수 있을 것으로 예상했다. 이는 연간 휘발유 승용차 950대가 배출하는 질소산화물과 160대가 배출하는 일산화탄소량을 저감하는 효과와 같다.
또한 소각로의 전류와 진동 등 ...
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