[GIST, 한국판 뉴딜 선도] 환경신기술 연구그룹, 지구·환경공학부
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[GIST, 한국판 뉴딜 선도] 환경신기술 연구그룹, 지구·환경공학부
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  • 승인 2020.10.21 08:00
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GIST 지구·환경공학부는 환경오염방지와 환경산업 창출을 위한 환경신기술 연구그룹이다. 왼쪽부터 이재영 학부장, 이윤호 박영준 김영웅 김은석 윤진호 민경은 교수.
GIST 지구·환경공학부는 환경오염방지와 환경산업 창출을 위한 환경신기술 연구그룹이다. 왼쪽부터 이재영 학부장, 이윤호 박영준 김영웅 김은석 윤진호 민경은 교수.

광주과학기술원(GIST·총장 김기선)은 지구·환경공학부를 중심으로 한국형 그린 뉴딜 실현에 기여하고 있다. 지구·환경공학부는 환경오염방지와 환경산업 창출을 위한 환경신기술 연구그룹이다. 지속가능 에너지 공정의 개발과 확산, 수자원의 관리와 균형적 공급, 기후변화에 따른 생태계의 보존과 복원, 인류세의 호흡공동체 구현, 기후변화의 모니터링과 예측을 연구·개발(R&D)하고 있다.

◇윤진호 교수-기후변화 이상기상 예측성 향상 연구

기후변화가 가속화되면서 세계 곳곳에서 이상기상과 기후현상이 발생하고 있다. 지난 여름 한국을 포함 동아시아 지역 폭우, 올해 상반기 지속된 시베리아 산불, 캘리포니아와 호주 산불 등은 많은 인명과 재산피해를 안겨줬다.

이러한 이상기상과 기후현상의 피해를 줄이기 위해서는 시기적절하고 믿을 수 있는 예측기술이 필수적이다. 한국판 그린 뉴딜의 핵심 과제이기도 하다. 예측성 향상을 위해서 IBM, 구글 등은 인공지능(AI), 딥뉴럴네트워크 등 새로운 기술 도입과 개발을 선도하고 있다. 우리 정부도 다양한 시도를 하고 있다.

윤진호 기후분석·모델링 연구실 교수팀은 다양한 이상기상과 기후 현상에 대한 물리적인 이해와 이를 통해 예측성 향상을 목표로 연구를 진행하고 있다. 동아시아 장마의 장기 추세변화 연구, 한반도 주변 하층바람의 지속적인 감소와 지구온난화의 연관성에 대한 연구를 하고 있다.

윤진호 교수는 “다양한 현상에 대한 분석과 이해를 바탕으로 AI의 새로운 기법을 활용해 초고해상도 재난 위험도의 예측 등 국민들이 체감할 수 있는 재난대응 기술을 개발에 주력할 것”이라고 말했다.

◇이윤호 교수-그린 뉴딜의 시작 ‘건강한 물 순환’ 관심

지속가능한 미래사회를 구축하기 위해서는 풍족한 수자원 확보, 안전하고 깨끗한 먹는 물 공급이 중요하다. 하지만 수자원은 기후변화로 인한 홍수와 가뭄, 화학물질이나 병원성 미생물에 의한 오염 등으로 도전받고 있다.

이윤호 수질 및 수처리 연구실 교수팀은 건강한 도시 물순환 구축과 안전하고 깨끗한 먹는 물 공급 실현을 위한 다양한 수질 관리 및 수처리 기술에 대해 연구하고 있다.

구체적으로 △하수처리장-지표수-정수처리장 등 도시 물 순환 시스템에서 신종 및 미량 오염물질 모니터링 △초고도 하수 처리 기술 개발 및 적용 △고도 정수 처리 기술 적용과 최적화 △화학적-생물학적 먹는물 수질 분석 기술 개발과 적용 등의 연구를 수행하고 있다.

또 원리 기반 모델링 및 첨단 센서 기술을 활용해 오존이나 자외선, 멤브레인 등의 고도 수처리 공정의 디지털 트윈 시스템을 구축해 수처리 시스템을 최적화하고 자동화하려는 노력도 기울이고 있다.

연구팀은 다양한 첨단 화학·생물학적 수질 분석 기술을 개발하고 활용해 국민 건강과 안전을 위협할 수 있는 요소를 사전에 차단하거나 유입·생성을 최소화할 수 있는 시스템을 구축할 계획이다. 이는 그린 뉴딜 사업에서 추진하고 있는 스마트 기술 기반 통합 물 관리 시스템 및 상하수도 관리 체계 구축과 부합한다.

◇박영준 교수, 기후변화 대응 이산화탄소 고부가 활용 연구

기후변화의 주요 원인으로 손꼽히는 이산화탄소를 포함한 온실가스의 처리 기술은 포스트 코로나 시대 한국판 그린 뉴딜의 핵심 과제다. 이산화탄소는 주로 석탄, 석유, 천연가스 등 이른바 화석연료의 사용으로 인해 발생한다. 이산화탄소의 지속가능 처리 기술(CCUS)을 보다 더 적극 연계할 필요가 있다.

박영준 탄소에너지시스템 연구실 교수팀은 국내 철강·시멘트·석탄발전 산업 등에서 배출되는 슬래그 등 각종 산업 부산물을 이용해 이산화탄소를 영구적으로 저장하는 동시에 최종 생성물인 고체 탄산염을 시멘트, 골재 등의 건설소재로 활용하는 연구를 진행 중이다.

박영준 교수는 고체 탄산화 원천기술을 이용할 경우 철강 슬래그 등 산업 부산물에 이산화탄소를 저장하며 최종적으로 고부가 건설소재로 활용 가능할 것으로 기대하고 있다. 중간 과정에서 희토류 등 유용금속자원을 회수하는 수입대체 효과도 예상한다.

박 교수는 “지금의 기후변화는 현재와 미래뿐 아니라, 과거에 이미 배출된 이산화탄소의 결과물”이라며 “앞으로 이를 적극적으로 해결하기 위해 이른바 공기 중 저농도 탄소 직접 포집 연구개발(R&D)에 주력할 것”이라고 말했다.

◇민경은 교수, 인류세의 호흡 공동체 고민

지표와 가장 인접해 맞닿아 있는 대기는 지난 수세기 동안 우리 인류의 족적을 반영해 변화해왔기에 우리가 살아온 삶의 방식을 여실히 비추고 있는 거울이라 할 수 있다. 우리는 현대적 삶을 영위하기 위해 소비하는 수많은 재원의 생산에서부터 소비, 폐기의 과정을 통해 대기를 오염시키고 있다.

민경은 지구·환경공학부 교수는 인간이 환경과 함께 공존하며 추구할 수 있는 보다 근원적인 풍요로운 삶의 방식이 무엇인가를 고민한다. 인간의 활동으로 유입된 물질들이 대기 내에서 어떻게 변화해 미세먼지와 같은 유해물질을 생성시키는지의 과정을 알아내고, 이를 미연에 방지하기 위한 해결책을 제시하는 연구를 하고 있다.

민 교수는 “인류의 활동이 지구에 큰 영향을 미치고 있는 인류세를 살고 있는 우리는 코로나의 경험으로 변화와 혁신의 필연성을 이전 보다 더 절실히 체감하고 있다”며 “그린 뉴딜 움직임은 인류만을 향한 딜이 아닌 지구상의 모든 생명들과의 공존을 위한 새 시대를 여는 근본적인 딜이 돼야 한다”고 강조했다.

이어 “우리의 현대적인 삶 전반에 걸친 인식과 자세 변화를 도모해야 한다”며 “공존의 뉴딜에 대한 가치를 전 세계 각국 사람들과 함께 나누어야만 사회의 대기 환경문제 현안으로 대두돼 온 난제를 근본적으로 해결할 수 있는 돌파구를 찾을 수 있을 것”이라고 지적했다.

◇김경웅 교수, 탄소중립 사회를 위한 활발한 활동

탄소중립이란 이산화탄소를 배출한 만큼 이산화탄소를 흡수하는 대책을 세워 이산화탄소의 실질적인 배출량을 ‘0’으로 만든다는 개념이다. 탄소 마이너스란 대기 중으로 배출한 이산화탄소의 양 보다 더 많은 이산화탄소 흡수대책을 세움으로써 이산화탄소 총량이 줄어드는 상태로 만든다는 뜻이다.

김경웅 국제환경연구소장은 한-유엔개발계획(UNDP) 프로젝트 등을 통해 개도국에 중력식 막여과 정수장치를 공급하는 활동으로 이산화탄소 저감에 기여하고 있다. 수인성 전염병을 일으키는 박테리아를 제거하기 위한 기존 방법은 물을 끓이는 것이다. 중력식 막여과 장치는 아무런 동력 없이도 분리 막을 이용해 박테리아를 99.99%까지 제거할 수 있는 장치로 이를 사용하게 되면 물을 끓이는데 필요한 화석연료의 사용을 줄여 온실 가스 배출 저감 효과가 있다.

연구소는 2018년부터 지속적으로 캄보디아 농촌지역 초·중·고 학생들을 대상으로 과학캠프를 개최하고 있다. 내년부터 한국 국제협력단(코이카)의 미래 융합환경기술 전문가 양성 프로젝트로 캄보디아 왕립 프놈펜 대학에 환경융합공과대학원을 설립할 예정이다. 캄보디아의 인적개발정책에 부합하면서 탄소중립사회 지향 등 남남협력을 통해 그린 뉴딜 목표 달성에 기여하는 좋은 사례가 될 것으로 기대하고 있다.

김 소장은 “획기적인 기후변화 대응기술임에도 여러 개도국에 대량으로 공급한다는 것은 비용, 시간, 물류 등 여러 제약 조건이 있어 근본적인 대책이 될 수는 없을 것”이라며 “개발도상국의 후속 세대들에게 지속가능한 환경문제에 대처하고 탄소중립의 중요성을 교육하는 것이 필요하다”고 말했다.

◇김은석 교수, 생태계 보존과 복원 특성 연구

세계 국내총생산(GDP) 절반가량이 생태계가 유·무형으로 제공하는 소위 생태계 서비스를 바탕으로 생산된다고 알려져 있다. 유럽연합에서는 이러한 중요성을 바탕으로 유럽 내 토지와 해양 면적의 30%를 보호지역으로 지정하고 총 길이 2만5000㎞ 강을 원형 복원하는 등 종 다양성 보호를 위한 다양한 전략을 제시하고 있다. 반면 국내의 경우 생태계 보존과 복원의 중요성에 비해 연구와 투자가 부족하고, 현 정부에서 제안된 그린 뉴딜에서도 구체적 실천 방안이 다소 미흡한 것이 사실이다. 생태계 보존과 복원을 위해서는 생태학적 연구 결과에 기반한 실행이 중요하다.

김은석 생태학연구팀 교수는 △해양 생태계 구성원들의 장기 변동성 연구 및 기후변화에 따른 해양생태계 변화 예측 모델링 연구 △기후변화에 따라 감소할 것으로 예측되는 고산 식물과 증가할 것으로 예측되는 외래 식물의 생태적 특성에 관한 연구를 수행하고 있다. 외국과는 상이한 독특한 국내 생태계 특성 연구를 통해 기후변화에 대응해 종 다양성과 생태계 보호 및 관리를 위한 정보를 제공하고 있다.  

◇이재영 학부장-“그린 뉴딜의 환경 라이브러리 자부”

이재영 지구·환경공학부장은 “21세기 핵심 과학기술의 중심 집단으로 그린 뉴딜을 선도하는 주체라 자부한다”면서 “특히 지속가능한 미래사회 구현을 위한 지구과학 및 환경공학 분야의 환경융복합기술을 선도하기 위해 노력하고 있다”고 밝혔다.

그는 “다음 세대 융합형 창의인재 양성을 비전으로 삼아 지구환경, 환경자원, 지속가능 에너지 분야를 중점 영역으로 구성해 연구역량을 강화하고 있다”면서 “그린 뉴딜을 국내외 환경문제 해결과 글로벌 기후변화 대응 및 적응을 위한 이슈로 부각시키기 위해 국제공동연구 및 교육연수 네트워크를 구축, 이를 활용한 참여 연구원들의 글로벌 환경·자원·에너지 산업 및 사회 문제 해결형 연구 역량을 강화하고 있다”고 말했다.

이 학부장은 “20세기를 살면서 받은 환경적 혜택과 에너지 사용의 풍요로움을 22세기에도 누릴 수 있도록 하려면 지금 21세기를 살고 있는 우리는 좋은 생각과 수많은 작은 시도를 통해 지구에서의 삶의 패러다임을 바꾸어야 한다”면서 “그 중심에 그린 뉴딜이 있다”고 강조했다.



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