미래를 밝힐 기술 6가지

 미래를 밝힐 기술 6가지

“넥스트 리스트는 비즈니스의 판도를 바꿀 미래 기술이 될 것입니다” GE 마크 리틀 CTO(최고기술책임자)의 말이다. GE는 130년 세계 최고의 제조 기업의 자리를 지켜온 기술 기업이다. 이러한 GE의 장수 비결 중 하나로 ‘미래 기술 선도’를 꼽는다. GE는 오늘날 가장 중요한 기술로 간주되는 친환경 기술을 주도한 주역이기도 하다. GE는 2005년 친환경 사업 전략인 ‘에코메지네이션’ 전략을 출범하고 대규모의 투자를 실행했다. 당시는 대부분의 기업이 환경을 비용으로만 여기던 때였다. GE는 최근 미래 기술 연구에 대한 또 하나의 청사진을 내놓았다. 이는 ‘넥스트 리스트(Next List)’로 명명한 미래를 밝힐 기술 6가지로, 향후 기술의 주요 방향을 제시한다.

GE항공 직원이 캐나다 브로몽 공장에서 첨단제조 기술을 이용해 제트 엔진 부품을 생산하고 있다./(사진제공=GE)

1 전천후 에너지
(Energy Everywhere)

기존에는 중앙 발전소에서 에너지를 발전해 공급하는 형식이 주를 이루었다면, GE는 미래에는 소규모의 발전 시설이 보다 보편화 될 것으로 전망했다. 이는 어디서든 에너지가 필요할 때 발전해 사용할 수 있는 '전천후 에너지'의 개념으로, ESS(에너지 저장장치), 연료전지(Fuel Cell)를 비롯한 중ㆍ소규모의 발전시설을 의미한다. 중앙 발전소에 문제가 생길 경우 전체적으로 전력이 끊기는 사태를 방지할 수 있는 것이다.

또한 분산 발전은 연료의 다양화를 통해 더욱 확산될 전망이다. 기존의 화석, 원자력 등의 발전은 가동에 많은 시간이 요구되어 대형 발전 시스템으로 운영되기에 적합하지만, 천연가스 발전기의 경우 30분 이내, 화력발전 대비 3분의 1 정도 시간으로 신속한 가동이 가능하다.

대표적인 분산발전 기술인 GE의 옌바허 가스터빈은 가스를 배출하는 다양한 폐기물을 에너지원으로 활용한다. GE의 옌바허 엔진은 희박연소 기술과 첨단 제어 시스템을 통해 폐기물 가스에서도 안정적인 연소를 이끌어 내고, 이를 통해 청정 전기 에너지를 만든다. 이 엔진은 2012년 런던 올림픽의 주요 시설에 에너지를 공급하였으며, 현재 프랑스 파리의 쓰레기 매립지 가스를 활용해 4만여 가구에 전력을 공급하고 있다. 이를 통해 파리의 시청, 성당 등 공공시설 등은 난방비를 92% 절감한다. 옌바허 엔진은 현재 한국에서도 활용되고 있다. 한국에도 병원 등에서 운영하는 비상용 발전기, 인근 축산 농가에서 나오는 가축 배설물을 활용하는 경상남도 창녕 바이오 플랜트 등에 80대가 운영되고 있다.

2 마인드 매핑
(Mapped Minds)

건강과 질병에 대한 연구는 앞으로도 인류의 중요한 연구 주제일 것이다. 특히, 인간의 뇌 영역에 대한 연구는 의학 발달의 주요한 척도가 될 전망이다. 인간의 육체에 관한 이해도는 상당히 높아졌지만 뇌에 대한 이해도는 여전히 초보 단계에 있다. 한편, 오늘날 전세계적으로 4억5000만 명의 사람들이 신경정신성 증상과 신경퇴행성 질환으로 고통을 겪고 있다. 1400만 명이 넘는 알츠하이머 환자들에게 소요되는 비용은 미국에서만 향후 40년 동안 1 조 달러 이상이 될 것으로 추산되는 상황이다.

GE는 마인드 매핑을 미래의 혁신 기술이 될 것으로 보고 적극 투자하고 있다. 마인드 매핑은 세포분석, 뇌회로, MRI장비를 이용하여 인간의 뇌를 자세히 연구하여 그 기능을 이해하려는 시도다. GE는 최근 뇌의 '언어'에 주목하여, 이 언어를 통해 뇌 손상 질환을 치료하는 가능성을 새롭게 개척했다. 현재 GE글로벌리서치 연구소는 브라운 대학과 협력해 뇌의 뉴런에서 발생하는 전기적 신호를 연구하고 있다. 뇌나 척수 손상과 질병으로 신체 기능을 잃어버린 환자들에게 극소형 임플란트를 이식하여 신체 기능을 회복하게 할 방법을 찾기 위해서다. 뇌는 우리 몸의 모든 기능을 통제하고 있고, 뇌와 연결되는 신경이나 질병 등의 관계를 상세히 밝혀내면 알츠하이머 등의 질병을 조기에 발견하고 치료할 수 있게 될 것으로 기대된다.

3 생각하는 공장
(Brilliant Factories)

공장 모습이 새롭게 변하고 있다. 차세대 공장으로 불리는 '브릴리언트 팩토리(생각하는 공장)'는 제품 설계, 제조 모든 과정과 운영에 새로운 방식을 적용한다. 이 공장은 산업인터넷을 통해 모든 과정을 디지털화하고, 엔지니어링, 제조, 공급망, 서비스 등 모든 과정을 통합 관리하는 지능 시스템을 구축하고 있다. 또한, 3D프린팅, 신소재 사용 등의 첨단 제조 기법을 적용해 품질 및 제조 속도를 혁신적으로 높인다. 현재 GE는 사우스캐롤라이나 그린빌에 GE 최초의 브릴리언트 팩토리를 설립 중에 있으며, 2015년 하반기에 공식 오픈할 예정이다. GE는 첨단제조기술로 인해 제품 개발주기가 30% 단축될 것이라고 예상하고 있다.

브릴리언트 팩토리는 클라우드 기반의 운영 방식과 첨단 제조 기법의 적용이 가장 큰 특징이다. 클라우드 운영 체계를 통해 제품 설계자, 공급업체, 엔지니어, 고객들이 공간의 제약 없이 지능형 기기를 통해 어디서나 공장과 연결할 수 있다.

또한 3D프린팅, 레이저 등 첨단제조 기법에서부터 신소재 활용까지 첨단 과학 기법을 통해 제품을 제작한다. GE항공은 차세대 단거리 항공기 에어버스 A320 네오와 보잉 737맥스에 탑재될 LEAP엔진의 연료 노즐을 3D프린팅으로 제작했다. LEAP 엔진의 연료 노즐은 3D 프린팅을 활용한 덕분에 디자인이 한결 단순해졌고, 용접 횟수가 25회에서 단 5회로 줄었다. 내구성 또한 기존 제품의 5배나 강하다.

4 극한의 기계
(Extreme Machines)

재난 상황, 에너지 발굴, 우주 탐사 등에 대처하기 위한 기술 및 과학적 진보를 위해 우주, 심해, 고산지 등 가혹한 환경에서도 안정적으로 최고의 성능을 발휘할 수 있는 기계가 필요하다. 미국 캘리포니아 주는 GE의 강력한 엔진을 장착한 파이어 호크 소방 헬기를 운영하고 있다. 산불과 같은 대형 화재의 경우 고온의 열을 견디고 많은 양의 물을 실어 나를 수 있는 성능을 갖췄다. 파이어 호크 소방 헬기는 강력한 엔진 성능으로 3.8t의 물을 1분만에 빨아들여 물 탱크를 채울 수 있으며, 엔진 부품을 일부 니켈 합금으로 제작해 극단적인 온도변화나 공중의 이물질 및 고열을 견딜 수 있다. 이처럼 세계 곳곳의 하늘과 땅 속, 바다 밑에서 극한의 상황을 견딜 수 있는 기계들은 인류에 보다 나은 혜택을 제공할 것이다.

5 슈퍼 소재
(Super Materials)

슈퍼 소재는 가벼우면서도 최고 수준의 내구성, 내열성을 가진 소재들로 미래 산업의 패러다임을 바꿀 것으로 전망하고 있다. 심해, 땅속, 고온 등에서 아무 문제 없이 작동할 뿐만 아니라, 무게가 가벼워 전체 시스템을 경량화하는 데도 기여한다. 슈퍼 소재로 각광받고 있는 대표적인 소재는 탄소섬유다. 에디슨이 완성한 첫 전구의 불을 밝힌 필라멘트에 활용된 이 소재는, NASA의 엔지니어들이 탄소섬유가 우주선에 이상적인 소재라는 점을 발견하면서 그 가치가 재발견됐다. 탄소섬유는 철이나 알루미늄 합금보다 가볍고 내구성이 강해, 항공기, 로켓, 미사일의 동체나 부품에 금속의 자리를 대신하고 있다. GE는 탄소섬유로 만든 블레이드, 터보팬, 터보프롭 엔진을 복합 설계해 엔진 연료 효율을 30%이상 높였으며, 보잉777기에 탑재된 세계에서 가장 크고 강력한 엔진인 GE90은 중량을 수백 kg이나 감량하는데 기여했다.

세라믹 또한 차세대 소재로 각광받고 있다. GE의 엔지니어들이 새롭게 개발한 특수 세라믹 물질은 기존의 합금 소재들이 녹는 온도에서도 녹지 않는다. 세라믹 물질을 제트 엔진 내부 부품으로 사용한다는 발상은 이전에 없었던 혁명적인 아이디어였다. 실제 GE는 최근 프랑스 항공 업체 스넥마(Snecma)와 합작한 CFM 인터내셔널사(社)를 통해 차세대 항공기 엔진이라 불리는 'LEAP'엔진을 개발했다. 상용 제트엔진 최초로 특수 세라믹 합성물을 사용해 내구성이 크게 향상되었고, 극심한 고온과 무게를 견딜 수 있게 됐다.

6 산업인터넷
(Industrial Internet)

세계 산업의 핵심 트랜드인 사물인터넷은 대규모의 산업으로도 그 영역을 넓혀가고 있다. 산업인터넷은 발전, 항공, 헬스케어 등 보다 큰 산업영역에 사물인터넷의 개념을 적용한 GE의 차세대 기술로, 거대한 기계들 간의 소통을 통해 정보를 수집 및 분석해 활용하는 빅데이터 기술이다. 기계와 사람은 물론 기계들 간의 소통을 가능케 하는 산업인터넷을 통한 효율성 제고가 또 하나의 성장 동력이 될 전망이다.

GE는 지난해 산업인터넷 분야에서 매출 10억 달러, 수주 잔량 1800억 달러를 기록했다. 이처럼 산업인터넷은 산업의 주요 키워드가 되고 있으며, 더 나아가 공유와 개방을 통한 확장의 길로 접어들고 있다.

GE는 타 기술에도 산업인터넷을 사용할 수 있도록 산업인터넷 플랫폼인 프리딕스(Predix)라는 소프트웨어를 전면 개방했다. 또한 산업인터넷 솔루션 개발 툴인 프레딕스 어플리케이션 팩토리(Predix App Factory)도 개방한다고 밝혔다. 이는 산업인터넷 어플리케이션 개발 과정을 몇 달에서 몇 주일로 단축시킬 수 있는 진보된 개발 툴이다. 실제 말레이시아 항공사인 에어아시아의 경우, GE의 산업인터넷 솔루션 '항공 효율성 서비스(FES, Flight Efficiency Services)'를 적용해 2014년 동안 1000만 달러의 연료비를 절감했다. FES 솔루션은 항공기에서 생성되는 데이터를 실시간으로 수집하고 분석해 최적의 항로를 제안하고 연료 효율을 높일 수 있도록 돕는다. 에어아시아는 이 솔루션을 통해 2017년까지 연료비용만 3000만 달러를 절감할 것으로 예상하고 있다.

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