IoT Save Earth, Save Us

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물 부족, 대기 오염, 삼림 벌채 등 환경오염 막는 데 활용

물 부족, 대기 오염, 삼림 벌채 등 환경오염 막는 데 활용

대기 오염, 수질 오염, 물 부족 등은 지구의 크고 어려운 문제다. 이를 해결하는 방법은 근본적인 문제의 원인을 줄이거나 없애는 것이지만 현실적으로 실행하기에는 무리가 많다. 그래서 차선책을 고민한다. 그 중 하나가 사물인터넷(IoT)이다.

IoT는 사물 간 연결을 통해 얻어지는 데이터에서 시작한다. 환경 오염에 도움을 주는 방식도 이와 같다. 각종 센서들이 환경 데이터를 생성하고 그 데이터 수집∙분석한다. 그 값을 우리는 모니터링 하면서 적절한 조치를 취하는 것이다.

사실 IoT가 환경 오염과 기후 변화에 대처하는 방안으로 활용된 것은 꽤 오래 전부터다. 스마트그리드, 스마트 워터그리드와 같은 용어는 환경과 IoT가 결합된 형태를 말한다. 최근 들어서는 물 부족, 대기 오염 등을 해결하는 방법으로 보다 구체화된 모델들이 나오고 있다. 인도, 중국, 미국, 스페인, 남아프리카공화국 등의 국가에서는 IoT기반 환경 개선 시스템의 혜택을 보고 있다. 앞으로 적용 범위는 점차 늘어날 것이다.

이번 호에서는 환경 위기의 해결책으로 제시되는 IoT에 대해 살펴본다.

 

지구상에 있는 모든 국가는 환경적 도전에 직면해 있다. 주로 환경적 문제의 원인을 개발도상국에서 찾지만 사실 개발도상국, 선진국 모두 환경적 문제 앞에서 해결책을 마련해야 한다. 도시의 대기 오염, 물 부족, 산업 폐기물, 자원 고갈 등이 환경적 문제의 몇 가지 예다. 좋은 소식은 IoT가 많은 환경 오염 지역을 돕기 시작했다는 것이다.

 

환경 개선을 위한 IoT 시스템은 여러 가지다. 그 중 하나는 대기의 질과 소음 정도를 모니터링하는 시스템이다. 이 시스템은 환경 상태를 실시간으로 파악할 수 있기 때문에 교통 혼잡 정도에 맞춰 도시로 유입되는 차량을 규제하는 등의 조치를 권장할 수 있다.

물 소비에 도움을 주는 시스템은 주로 농업 분야에 쓰인다. 인도, 스리랑카, 중국, 케냐, 남아프리카공화국, 미국, 이탈리아 등의 나라는 이미 이 시스템을 도입했다. 토지나 농지 시설 곳곳에는 센서가 설치됐고, 이 센서는 온도, 습도 등의 상태를 주기적으로 알려줬다. 효과는 물 소비를 줄이고 수확량을 늘렸다는 것이다. 이를 여기서는 작물의 성장 정도를 예측하는 스마트 관개 시스템이라 부른다.

미국 캘리포니아에 있는 많은 도시들은 IoT에 기반한 스마트 수도 계량 시스템을 도입했다. 가정에서 사용하는 물의 양을 모니터링하고 가뭄 시기에는 사용량을 줄이도록 해준다.

 

IoT 적용 사례 : 환경 개선을 위한 IoT 시스템

IoT 시스템은 센서, 네트워크, 데이터 분석 등에서 기술력을 충분히 보유하고 있어야 만들 수 있다. 이러한 점 때문에 대부분의 IoT 시스템들이 선진국에서 만들어진다. 문제는 환경 개선을 선진국에만 할 수는 없다는 것이다.

다행히 현재 많은 기업과 정부, 비정부 기관 등은 개발 도상국의 현실적 측면을 충분히 고려해 IoT 시스템을 구축하고 있다. 핵심은 IoT 솔루션을 무턱대고 적용하는 것이 아니라 해당 국가나 지역의 특성에 맞춰 변형시킨다는 것이다. 그리고 IoT 시스템을 적용할 때는 적절한 비즈니스 모델을 창출하는 부분도 충분히 고려한다.

실제, 식수/공기 품질 테스트 도구, 동물 보호 및 삼림 벌채 제어를 위한 시스템, 심지어 실내 위생 요리 솔루션 등 IoT 기반 스마트 시스템들이 아프리카 및 아시아 지역에서 해당 국가의 환경에 맞게 도입되고 있다.

 

물 부족, 대기 오염, 삼림 벌채 등 환경오염 막는 데 활용
케냐 시골 지역에 설치된 스마트 핸드 펌프

1) 케냐에 적용된 스마트 핸드펌프

물 공급 솔루션 중 하나는 케냐의 시골 지역에 적용된 스마트 핸드펌프다. 옥스퍼드 대학에서 개발한 이 펌프는 손잡이 내부에 가속도 센서를 장착해 손잡이 움직임을 측정한다. 또 마이크로 프로세서는 펌핑된 물의 양을 측정하며, 이 모든 데이터는 GSM 송신기를 통해 중앙 데이터베이스 서버로 전송된다. 이 장치의 목적은 핸드펌프의 고장을 사전에 감지한다는 것이다. 케냐와 같은 아프리카 지역은 핸드펌프 하나로 마을 사람들이 세탁, 목욕, 작물에 물 공급 등을 처리하기 때문에 한번 고장이 나면 큰 어려움을 겪게 된다. 기존에는 한번 고장났을 때 수리하기까지 한 달가량 소요됐으나 이 스마트 핸드펌프를 도입하고부터는 3일 정도로 단축됐다.

 

물 부족, 대기 오염, 삼림 벌채 등 환경오염 막는 데 활용
스마트 미터

2) 바르셀로나, 물 공급에 ‘스마트 워터그리드’ 기술 도입

스페인은 기후 변화로 인해 물 부족 현상을 겪고 있다. 바르셀로나는 이를 해결하기 위해 IoT에 기반한 ‘스마트 워터그리드’ 기술을 도입했다. 기존 수자원 인프라를 센서의 측정, 데이터의 전송 시스템으로 업그레이드 한 것이다.

바르셀로나가 이 시스템을 적용한 곳은 공원이다. 공원의 수도 공급 장치에 스마트 미터, 온〮습도 센서를 장착하고 이 센서는 물 관리에 필요한 정보를 얻어 클라우드로 전송한다. 물 관리 데이터는 분석 과정을 거치고 그 결과값은 관리자에게 전달된다. 또 시스템 스스로 물 사용량을 자동관리하기도 한다.

이 시스템 도입 결과 물 사용량을 줄일 수 있게 되었고, 관리 비용도 줄일 수 있게 되었다. 바르셀로나는 스마트 워터그리드를 전체 공원의 68%에 적용했고 그 결과 용수보존율 25% 상승, 연간 6억원 비용 절감 효과를 얻었다.

 

물 부족, 대기 오염, 삼림 벌채 등 환경오염 막는 데 활용
아마존 삼림(나무)에 설치된 재활용 스마트폰

3) 휴대폰 재활용으로 아마존 불법 벌목 막는다

아마존의 무분별한 삼림 벌채에도 IoT는 큰 공헌을 했다. 샌프란시스코에 있는 신생 기업 레인포레스트 커넥션(Rainforest Connection)은 다 쓴 휴대폰을 활용해 아마존의 삼림 벌채를 막았다. 재활용된 휴대폰은 아마존에 있는 나무에 부착되고 휴대폰의 청취 기능을 상시 작동하여 나무를 불법으로 벌목하는 소리를 중앙 허브에 알린다. 이는 아마존 우림 지역 관리 당국에 전달돼 불법 벌목자들을 검거할 수 있다.

현재 아마존 우림지역의 상태는 심각하다. 당장 삼림 벌채를 중단하기만 해도 대기 오염을 줄이는 데 일조할 수는 있다. 하지만 아마존을 살리기 위해서는 몇 십년 동안 나무를 다시 심고 보전하는 등의 노력이 필요하다.

물 부족, 대기 오염, 삼림 벌채 등 환경오염 막는 데 활용

4) IBM 대기 예측 시스템, 중국 대기오염 줄일 수 있을까?

중국의 대기오염은 심각하다. 베이징에서는 한 치 앞을 볼 수 없는 수준이다. 더욱 심각한 문제는 오염된 대기가 바람을 타고 한국을 비롯한 주변 지역으로까지 옮겨간다는 것이다.

IBM은 중국에 연구소를 두고 있는데, 여기에서 베이징의 대기 질 예측 시스템을 마련했다. 이 시스템은 대기의 질을 측정하고, 어떤 지역이 더 심한지를 알려준다. IBM측은 대기 오염을 줄이기 위해서는 신기술을 적용한 솔루션을 도입하기에 앞서 정부와 기업 또는 사적 기관끼리 긴밀한 파트너십이 우선돼야 한다고 지적한다.

물 부족, 대기 오염, 삼림 벌채 등 환경오염 막는 데 활용

5) IoT에 기반한 친환경 에너지 ‘풍력’

2016년 봄, 독일은 환경 에너지 사용 측면에서 의미 있는 성과를 이뤄냈다. 하루 중 일정 시간에는 에너지 수단으로 풍력과 태양열만을 이용하는 것이다. 포르투갈은 4일 동안 재생 가능한 에너지를 사용했으며, 덴마크 역시 이와 비슷한 기록을 세웠다.

풍력 에너지는 많은 나라에서 차세대 에너지 공급 전략으로 세우고 있는 방법이기도 하다. 특히 탄소 발자국(Carbon footprint, 이산화탄소가 발생되는 양을 표시하는 상징적 단위)을 줄이고 환경 파괴 없이 지속할 수 있는 개발 추진 전략에 맞아떨어지는 방법이다. 이 같은 관심만큼 풍력 에너지 발전을 위한 투자도 많다. 눈에 띄는 투자는 풍력 에너지에 IoT 시스템을 도입했다는 것. 풍력 발전단지에서 IoT 시스템은 기대 이상의 수준 높은 결과값을 보여준다.

IoT 서비스 구현의 시작은 센서다. 터빈을 비롯한 풍력 장치에 장착된 많은 센서들이 IoT 시스템 기반 하에 조합을 이루게 된다. 이 조합은 예측 분석 및 예측 유지 보수, 원격 모니터링을 가능케 한다. 또 무수히 많은 센서들이 안개나 구름의 양까지 파악해 바람을 예측하기도 하는데, 이 모든 기능들은 연결돼 있기 때문에 하나의 조직처럼 운영된다.

풍력발전 기업 베스타스(Vestas)의 엔지니어링&이노베이션 상무 조르즈 마젤란은 IoT 기반 풍력 발전 시스템에 대해 크게 두 가지 특징을 설명했다.

하나는 IoT 기반 풍력 발전 시스템은 바람과 날씨 그리고 전기 수요량을 예측할 수 있다는 것. 다른 하나는 이러한 예측을 기반으로 각 장치들이 사용량에 맞는 최적의 에너지를 뽑아낸다는 것이다. 풍력을 이용한다는 것은 환경을 지킨다는 측면에서 큰 변화이지만 여기에 IoT 시스템을 도입한다는 것은 불필요한 움직임을 없애는 지능화된 에너지 발전 측면에서 큰 한 걸음이다.

 

IoT에 거는 미래

아직은 시작점에 있다. IoT가 환경을 지켜내는 중요한 수단이라는 점에서는 대다수 긍적적인 기대를 하고 있지만 아직은 ‘보편화’나 ‘확산’이라는 단어를 쓰기에는 무리가 있다. 그럼에도 시작점이 좋다. IoT는 쓰나미, 산불 등을 미리 경고해주고 대기오염 모니터링으로 사전 예방을 가능케 해준다. 또한 음식 안전 관리와 친환경 에너지 확산 등에도 큰 도움을 준다. 무엇보다 이러한 IoT 시스템은 환경 개선 측면과 함께 경제적 측면에서 비즈니스 모델이 되기에도 충분하다.

지켜봐야 할 부분은 있다. IoT 시스템을 기술적인 측면에서만 본다면 여러 환경을 개선하는 데는 큰 문제가 없다. 하지만 각 기술들이 해당 국가나 지역에 발휘될 수 있는 인프라가 있는가도 고려해봐야 하고, 무엇보다 시장성 측면도 따져봐야 한다. 다르게 말하면 해당 지역은 이 시스템을 운영할 수 있는 비즈니스 프로세스가 갖춰져야 하고 시장 구조의 혁신이 이뤄져야 한다.

 

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