ESG 칼럼  2022.06.30

#4. 폐기물 IT 기술
폐기물 처리 시설,
디지털 지능을 탑재하다!
폐기물 처리? 이제는 디지털이다!
IT를 만나 진화하고 있는
폐기물 처리 기술을 살펴보자.
박영수 PD
국토교통과학기술진흥원
폐기물 처리 시설, 디지털 지능을 탑재하다!

폐기물 처리 기술들이 IoT (Internet of Things, 사물인터넷), 빅 데이터(Big Data), AI(Artificial Intelligence, 인공지능) 등의 IT 기술과의 접목으로 고도화되고 있다. IoT 기술을 통해 현장 제어실에 있지 않더라도 원격으로 모니터링과 운전을 하고, 빅 데이터와 AI 기술로 방대한 데이터로부터 최적화된 운전 가이드를 만들어 효율 향상과 탄소저감을 도모하는 식이다. 특히, 해외에 수출 또는 건설한 설비를 원격으로 관리하거나, 다수의 폐기물 처리시설들을 통합하여 관리하기 위해 이러한 IT 기술들이 종합적으로 적용되기도 한다.

가상세계에 있는 쌍둥이 시설, 디지털 트윈

디지털 트윈 개념도(자료 출처: Deloitte University Press)

폐기물 처리 기술의 디지털화를 이루는 또 다른 한 축은 디지털 트윈(Digital Twin) 기술이다. 디지털 트윈은 현실의 시설이나 사물을 가상세계에 그대로 구현하는 것으로, 현실에서 발생될 일을 가상세계에서 먼저 시행함으로써 문제를 사전에 예방하거나 효율을 높이는 데 활용하는 기술이다.

가상현실에 폐기물 처리 시설의 3D 형상을 만들고, 기능과 동작 등을 가시화하여 수집한 데이터를 현실(물리적)세계의 시설에 적용하는 것이 대표적인 예다. 그중 한 가지 사례로 실제 폐수 처리 시설에 유입되는 하∙폐수를 성분별로 *모델링하여 데이터를 축적하고 분석하는 과정을 통해 정밀도를 높인 최적 운전, AI 자율 설계 및 자율 운전을 실행하고 가성비 높은 최적 공정을 선정할 수 있다.

*모델링(modeling): 어떤 물리현상을 특정한 목적에 맞춰 이용하기 쉬운 형식으로 표현하는 일. 입체형상을 컴퓨터 내부의 가상공간에 만들어내는 것도 모델링이라고 한다.

AI와 DT로 그리는 폐기물 처리기술의 빅픽처

한국에서도 IT 기술과 접목한 폐기물 처리 기술이 발전하고 있는 추세다. 국내 1위 환경사업자인 SK에코플랜트가 실현 중인 사례들이 대표적이다.

SK에코플랜트는 아마존웹서비스(AWS, Amazon Web Services)와 손잡고 폐기물 소각로의 운영 효율은 높이고 오염물질 배출은 줄이는 ‘친환경 소각로 AI 솔루션’을 개발했다. 뿐만 아니라, 올해 하반기 론칭을 목표로 폐기물 처리 전 과정의 데이터를 실시간으로 수집하고 분석하는 폐기물 관리 디지털 플랫폼을 자체 개발 중이며, 데이터 기반의 폐자원 통합 관리 솔루션 ‘업박스(UpBox)’를 제공하는 기업인 ‘리코(RECO)’와 상생협력을 이뤄나가고 있기도 하다.

이처럼 SK에코플랜트가 자체 기술 개발과 협력을 통해 확보한 AI 및 DT(Digital Transformation, 디지털 전환) 기술은 말레이시아 최대 종합환경기업인 ‘센바이로(Cenviro)’의 지분 30%를 인수하는 데 있어 결정적인 성공 요인으로 작용하기도 했다.

IT 기술을 통해 디지털화를 이룬 해외의 폐기물 처리 산업

해외 역시 폐기물 처리 시설의 디지털화가 다양하게 이루어지고 있다. 특히 일본은 폐기물 소각 분야에서 독보적인 기술을 보유하고 있다. 일례로 일본에서 환경∙에너지 시설을 운용하고 있는 기업인 JFE 엔지니어링은 음성인식·음성이해·음성합성 관련 AI 기술을 활용해 ‘대화형 운전지원 시스템’을 개발했다. 이를 통해 소각장의 운전원은 음성으로 운전방법에 관해 문의를 하거나, 설계도면, 설명서, 지침 및 문제 사례 등에 관한 문서를 실시간으로 검색할 수 있게 되었다.

이밖에도 미쓰비시 중공업은 소각로 화염온도, 배기가스량 등 소각로 공정 데이터를 AI로 분석해 증기발생량, 폐기물 발열량, 고농도 일산화탄소 발생량 등을 예측하는 시스템을 구현했으며, 가와사키 중공업은 화염의 모양을 해석하는 AI 기술을 활용하여 색깔, 크기, 형태, 움직임에 따라 화염을 그룹별로 분류하는 시스템을 구축, 실시간 연소상태를 식별해 운전원에게 가이드라인을 제공하고 있다.

일본뿐만 아니라 서구 국가에서도 IT 기술을 통한 폐기물 처리 기술의 디지털화가 활발히 이뤄지고 있다. 독일의 베를린 공과대학은 폐수 처리를 위한 펌프 시스템에 적용할 디지털 트윈 기술을 개발했고, 프랑스의 소각플랜트 선진기술 보유 기업인 CNIM 역시 전용 디지털 트윈 플랫폼을 개발해 폐기물 소각∙발전 플랜트의 성능을 개선했다. 또한 캐나다의 폐수·유압 시스템 엔지니어링 기업인 Hydromantis ESS는 유입되는 폐수와 폐수 처리시설의 환경 조건을 단기적으로 예측할 수 있는 최첨단 디지털 트윈 도구 ‘Mantis.AI’를 개발하기도 했다.

베를린 공과 대학의 폐수 펌프 시스템 디지털 트윈 설비(사진 출처: Technische Universitat BERLIN)

IT 기술과 융합한 폐기물 처리 기술, 탄소중립 시대를 열다

이처럼 폐기물 처리 분야와 IT 기술이 접목하는 사례가 늘고 있는 이유는 무엇일까? 다양한 이유가 있겠지만 기업의 입장에서 가장 결정적인 이유는, 시설의 지능화를 통해 에너지 소비와 온실가스 발생을 감축하여 ESG 경영 성과를 증명할 수 있기 때문일 것이다. 따라서 탄소중립에 있어 큰 역할을 요구받고 있는 제철, 화학, 석유 관련 기업들은 IT 기술을 적용한 폐기물 처리 기업에 활발히 투자를 할 것으로 전망되며, 그 결과로 폐기물 산업과 AI∙DT 관련 기업들의 협업 역시 앞으로 더욱 활발해질 것으로 예상된다.

이제 IT기술은 폐기물 처리 기술의 발전과 개발을 이끄는 핵심 동력으로 자리잡았다. IT 기술과 함께 진화하는 폐기물 처리 시설이 이뤄나갈 지속가능한 미래를 기대해 본다.

박영수 국토교통과학기술진흥원 PD는 동경공업대학교 환경공학과 박사 과정을 마쳤다. 이번 칼럼을 공저한 성호진 고등기술연구원 수석연구원은 동경농공대 화학공학과 물질에너지변환공정 박사 학위를 취득했다. 본 칼럼의 공저에 함께 참여한 이상준 앤츠이엔씨 대표는 성균관대학교 일반대학원 에너지시스템협동과정(기계) 석사 학위를 받았다.