단기적으로는 태양광이나 풍력 등 친환경 에너 지의 경제성을 높이는 기술개발이 필요하다. 기존 화석연료 대비 친환경 에너지의 경제성을 개선하기 위해 발전효율을 높이고 발전설비의 고가의 소재나 부품을 대체하여 제작원가를 낮추어야 한다. 더 나 아가 차세대 친환경 에너지 기술의 개발도 적극적 으로 추진해야 한다. 예를 들어, 무게가 가볍고 소 재가 유연하고 투명하여 건물 창문 등에 부착해도 시야를 가리지 않는 건물일체형태양광, 바다 한가 운데 띄워진 상태로 전기를 생산하는 부유식 해상 풍력발전 등이 있다. 그리고 기후변화의 원인이 되 는 이산화탄소를 포집·운송·저장하고 활용하는 기
술도 고도화해야 할 것이다. 예를 들어, 포집한 이 산화탄소를 바이오디젤, 메탄올 등 유용한 물질로 만들어내는 탄소 자원화기술 개발을 추진할 수 있 을 것이다. 또한, 다양한 분야에서 기후변화에 적응 하는 기술도 개발되어 활용되어야 한다. 예를 들어, 해수면 상승, 태풍, 폭우로 인한 침수 및 범람 예측 기술의 고도화, 곤충·야생동물의 서식지 이동으로 인한 바이러스 감염과 열사병이나 일사병 같은 온 열질환 등 기후변화 질환에 대한 대응, 기후변화로 인한 병충해·외래종에 대한 대응, 유전자 편집 기 술로 가뭄·침수·고온에 강한 작물·품종 개발 등을 고려할 수 있다.
중기에는 기상이변에 대비한 다양한 기상조절 기술을 고도화하고 실용화해야 할 것이다. 인공강 우 기술의 경우 최근에는 구름이 없는 날씨에도 태 양에너지에 의한 상승기류를 만들어 구름 자체를 생성하는 기술도 연구되고 있다. 이를 통해 우박이 나 집중호우가 예상될 때에는 미리 비를 내려 피해 를 최소화하거나 가뭄을 해소할 수 있을 것이다. 그 리고 도전적인 과제이지만 태풍 발생 초기에 비를
온실가스 감축과 기후변화 적응 및 기상조절·예측을 위한 기술개발 방향 제안
고효율의 친환경 에너지 기술 개발 대기 중의 이산화탄소 포집·저장·자원화 기술 개발
기후변화 적응 기술 다원화
혁신적인 기상조절 기술 실용화
극초고해상도(~1km) 지구기후 및 환경 예측 모델 구현
단기 중기 장기
내리도록 하여 태풍의 위력을 감소시키거나 진로 를 변경하여 피해를 방지하는 것도 예상해 볼 수 있 다. 또한, 번개가 칠 때의 기압, 기온, 습도 등을 인 공지능이 학습해 30㎞ 반경 내의 번개 발생을 예측 하고, 번개에 레이저를 발사하여 지상이 아닌 구름 위로 번개가 치도록 유도하는 기술도 개발되고 있 다. 또한, 인공강우로 원하지 않는 지역에 가뭄이 오거나 태풍의 경로 조절 시 주변 지역이 피해를 입 게 되는 일이 없도록 기상조절 기술의 부작용을 최 소화하는 기술도 필요하다.
장기적으로는 지구시스템모델의 해상도를 높이 고 대상 범위를 확장하여 기상·기후 및 환경 변화 를 정확하게 예측하는 기술이 개발되어야 한다. 현 재의 지구시스템모델은 지면을 기준으로 30km 범 위에서 일어날 기상 변화를 시뮬레이션하는 것은 가능하나, 이를 좀 더 세분화해 5km 이하의 범위에 서 일어날 기상 변화를 예측하는 것은 어렵다. 예를 들어 서울에 비가 내릴지는 알 수 있어도 광화문에 비가 내릴지는 알기 어렵다는 뜻이다. 또한, 한정 된 용도와 범위에서 분절적으로 이용되고 있다. 일 례로, 현재는 날씨 예보, 계절기후 예측, 미래 기후 변화 전망 등이 별도의 예측 모델로 이루어져 있다.
따라서, 미래에는 극초고해상도(~1km) 관측 장비 를 도입하여 세밀한 관측망을 구축하고, 여기에 드 론이나 인공위성 등을 활용해 해양과 육상의 기상
*
자연재난은 태풍, 홍수, 호우(豪雨), 강풍, 풍랑, 해일(海溢), 대설, 한파, 낙뢰, 가뭄, 폭염, 지진, 황사(黃砂), 조류(藻類) 대발생, 조수(潮 水), 화산활동, 소행성·유성체 등 자연우주물체의 추락·충돌, 그 밖에 이에 준하는 자연현상으로 인하여 발생하는 재해를 말한다(재난 및 안전관리 기본법 제3조1항).조건을 수집하여 시시각각 변하는 기후환경을 실시 간으로 관측할 수 있어야 한다. 그리고 다양한 용도 와 범위에서 개발되고 있는 모델을 연계하여 전 지 구적인 기상·기후 및 환경변화를 정확하게 예측하 는 통합 지구시스템 모델이 개발될 수 있을 것이다.
또한, 뛰어난 계산 성능을 가진 슈퍼·양자컴퓨터 등을 활용하여 예측의 정밀도와 정확성을 높여야 한다. 이러한 예측 모델을 개발하기 위해서는 지구 의 환경을 이해하는 것이 중요한데, 지구를 구성하 는 대기, 해양, 대륙, 극지 등 자연 생태계 간의 복 합적인 상호작용을 이해하기 위해 지구과학 분야의 기초연구도 뒷받침되어야 할 것이다.
4-1-2. 재난재해 긴급대응과 복구 및 사전예측
1) 미래의 기술수요
우리나라에서 폭염, 태풍, 홍수 등 자연재난
*
의 발생 빈도와 강도가 점점 증가하는 추세이다.「2019년 이상기후 보고서」에 따르면, 최근 10년 (2010~2019년) 동안 우리나라의 평균기온은 과거 (1981~2010년)보다 0.5℃ 상승하였고, 33℃ 이상 폭염일수는 2000년대에 연평균 10회에서 2010년 대에는 15.5회로 증가하였다.[95] 그리고 2018년 국 내에서 발생한 규모 2.0 이상 지진은 115회로, 이 는 디지털 지진 관측을 시작한 1999년부터 2017
년까지의 연평균 지진 발생횟수인 67.6회의 2배 가 까이 많은 수준이다. 2016년 9월 경주 지진(규모 5.8), 2017년 11월 포항 지진(규모 5.4), 2018년 2 월 포항 지진(규모 4.6) 등 규모가 큰 지진도 최근 지속적으로 발생하고 있다.[96] 또한, 미세먼지에 따 른 위협도 점점 커지고 있다. OECD에 따르면 우리 나라는 세계보건기구(WHO) 권고치 농도(10㎍/㎥) 의 2배 이상의 초미세먼지에 노출된 인구 비중이 55.1%로 OECD 회원국 중에 가장 높다.[97]
한편, 과거와 마찬가지로 미래에도 화재, 붕괴, 폭발, 교통사고 등 예기치 못한 사회재난
*
이 지속 적으로 발생할 것이며, 막대한 인명 및 재산피해를 가져올 것이다.[98] 2014년 진도해상에서 발생한 세 월호 침몰사고, 2016년 오션탱크호 좌초로 인한 유 류오염사고, 2018년 강릉 KTX 탈선사고 등이 대 표적이다. 그리고 1970~1980년대 경제성장기에 집중적으로 지어진 사회기반시설이 30여년이 경과 하여 노후화되고 있어, 최근 싱크홀 발생, 상수도관 파손, 수돗물 오염 등의 사고도 증가하고 있다. 또 한, 인간의 활동영역이 우주공간으로 확대됨에 따 라 인공위성, 우주잔해물, 소행성 등 우주물체에 의 한 재난에 대한 대응도 필요한 상황이다.[99]이처럼 자연재난과 사회재난은 국민의 안전과 국가경제에 막대한 영향을 주기 때문에 발생했을 경우 긴급대응과 복구를 하는 것이 중요하지만, 피
*
사회재난은 화재·붕괴·폭발·교통사고(항공사고 및 해상사고를 포함한다)·화생방사고·환경오염사고 등으로 인하여 발생하는 대통령령 으로 정하는 규모 이상의 피해와 국가핵심기반의 마비, 「감염병의 예방 및 관리에 관한 법률」에 따른 감염병 또는 「가축전염병예방 법」에 따른 가축전염병의 확산, 「미세먼지 저감 및 관리에 관한 특별법」에 따른 미세먼지 등으로 인한 피해를 의미한다(재난 및 안 전관리 기본법 제3조1항).해를 최소화하기 위해서는 사전에 예측하여 대응 하는 것도 필요하다. 각 재난별로 대응에 필요한 최 소한의 시간을 확보할 수 있도록 ‘1일 전’, ‘10시간 전’ 등과 같이 예측 목표를 정하고 이를 달성하기 위한 과학기술의 개발에 도전해야 한다. 예를 들어, 현재 태풍은 수 일 또는 수 주 전에 예측할 수 있지 만, 지진은 그렇지 못한 상황이므로 몇 시간 전에라 도 예측하여 경보할 수 있다면 세계적으로 수백만 명의 인명을 구할 수 있을 것이다.[100]
2) 기술의 현황
재난재해 관련 기술은 크게 재난재해에 긴급대 응하고 복구하는 기술과 재난재해를 사전예측하는 기술로 구분할 수 있다.
재난재해에 긴급대응하고 복구하는 기술에는 재 난재해 모니터링, 재난용 로봇 등이 있다. 재난재해 모니터링은 다양한 센서나 기기를 활용하여 기상, 지각의 상태, 해양, 하천 등을 정기적으로 점검하 고, 재난재해 데이터와 피해 현황을 실시간으로 파 악한다. 그리고 미래에는 재난현장에서 사람을 대 신하여 인명구조 및 시설복구 임무를 수행하는 로 봇과 무인기기의 역할이 중요해질 것이다. 대형 화 재, 건물 붕괴, 방사능 유출, 해양 사고 등의 다양 한 재난 현장은 사람이 투입되기 어려운 극한 환경 이며, 재난 구조·복구 과정에서 추가적인 인명 피
해가 발생할 수도 있기 때문이다. 재난용 로봇은 붕 괴된 건물 잔해 등 구조 인력이 투입되기 어려운 공 간에 진입해 구조가 필요한 사람을 확인해서 응급 조치를 취하고, 현장의 복구를 지원하며, 해상 사 고에서 사람을 수색하는 등의 작업에 활용될 수 있 다. 일본의 경우 2011년 동일본대지진 이후 원자 력 발전소와 같은 재난 현장에서의 인명 탐색과 구 조를 위한 로봇 R&D에 투자하고 있으며, 유럽연합 (EU)은 무인항공기와 무인차량을 이용한 실종자 수 색 및 구조 기술을 연구하고 있다. 이 밖에, 재난재 해의 피해를 최소화하고 정상상태로 가능한 빠르게 되돌릴 수 있는 회복력(resilience)을 갖춘 도시를 설계하는 기술도 개발되고 있다.
재난재해 사전예측 기술은 화산, 지진, 홍수, 산 사태, 산불, 해일, 소행성 지구충돌 등의 자연재난 이 발생하기 전에 발생 지점과 규모, 확산 경로 등 을 예측하고, 화재, 건물 붕괴, 폭발 등 우리 주변에 서 일어날 수 있는 사회재난의 발생가능성을 진단 한다. 예를 들어, 미국에서는 재해위험평가 소프트 웨어를 개발하여 지진, 허리케인, 홍수 등의 재난이 발생하기 전에 그 영향을 평가하고 긴급대응 및 복 구 계획을 수립하고 있다.[101]
3) 기술개발 방향 제안
단기적으로는 재난재해를 실시간으로 모니터링 하는 기술을 고도화할 필요가 있다. 인공위성을 통
*
싱크홀(Sinkhole)이란 땅이 지하의 빈 공간으로 무너져 생기는 원형 구멍 또는 지반침하를 의미한다. 최근에는 지하수 개발, 상하수도 관 같은 지하 시설물의 파손 등으로 인해 도시에서의 싱크홀 발생이 증가하고 있다.한 실시간 재난재해 모니터링, 무인항공기를 활용 한 재난정보 자동 수집·전송 기술, 센서를 통한 미 세먼지 측정 및 패턴 집계 등을 고려할 수 있을 것 이다. 화산·지진에 대비한 지각구조 분석, 싱크홀
*
등에 대비한 도시 지하공간·시설물 지도 구축 등과 연계할 경우 효율성을 높일 수 있다. 이렇게 수집된 다양한 데이터와 국내외 유관기관과 각종 신고센터 등을 통해 취합된 재난정보가 유기적으로 연계된다 면 재난재해에 효과적으로 대응할 수 있을 것이다.중기에는 현장에 투입할 수 있는 수준의 완성도 를 갖춘 재난용 로봇이 개발되어야 한다. 현재도 많 은 국가의 연구팀들이 재난용 로봇의 개발을 추진 하고 있지만, 아직 현장에서 활용하기에는 부족한 수준이다. 하지만, 로봇 관련 기술이 빠르게 발전하 고 있고 우리나라의 기술력과 잠재력이 높기 때문 에 도전할만한 가치가 있다. 예를 들어, 2015년 미 국에서 개최된 제2차 방위고등연구계획국 로봇경 진대회(DARPA Robotics Challenge)에서 우리나 라 KAIST 연구팀이 개발한 로봇 ‘DRC휴보Ⅱ’가 1 등을 차지한 바 있다. 재난용 로봇을 개발하기 위 해서는 극한의 환경에서도 장비를 운용할 수 있는 열·압력·충격 저항성 소재, 극한 환경에서 작동하 는 반도체 등의 전자부품, 주변상황 인지 등을 위 한 센서와 통신기술, 임무의 중요도에 따라 우선순 위를 판단하고 실행하는 인공지능 등의 기반 기술 도 개발되어야 한다. 또한, 우리나라에서 심각한 문