요즘 뉴스에서 4차 산업혁명에 관한 소식을 심심치 않게 듣는다. 4차 산업혁명은 로봇이나 인공지능에 의해 사물을 자동화하고 지능적으로 제어하여 산업과 일상생활에 전반적인 혁신을 가져오는 것이다. 4차 산업혁명의 가장 큰 특징은 사물인터넷을 통해 사물 간의 상호 소통으로 최적화된 생산을 할 수 있다. 사물 즉 생산기기와 생산품 간의 상호소통망을 구축하여 정보를 주고받음으로써 효율적인 생산을 하도록 하는 것이다. 사물 간의 상호소통을 넘어 좀 더 큰 범위에서는 산업사물인터넷이라고도 하는데 이를 잘 활용하면 낭비되는 자원을 최소화할 수 있다. 4차 산업혁명은 특정 분야가 아닌 다양한 분야에서 막대한 영향을 미치게 된다.
4차 산업혁명이 다가오는 지금, 내 전공인 화학공학이 할 수 있는 일은 무엇일까. 또 어떻게 하면 4차 산업혁명에서 화학공학의 효율적인 발전을 모색할 수 있을까. 4차 산업혁명에선 융합이 핵심이다. 4차 산업혁명을 성공적으로 이끌기 위해서는 다양한 정보와 결합해야 한다. 당장 현실에서 가장 가까이 접할 수 있는 아이폰의 Siri나 삼성의 S-Voice와 같은 서비스도 다양한 대화 패턴과 정보를 바탕으로 이루어진다. 방대한 정보 없이는 4차 산업혁명이 일어날 수 없다. 그만큼 정보 수집이 중요하고 그리하여 빅데이터라는 말이 태동하게 되었다. 결국 4차 산업혁명이 추구하는 것은 방대한 정보를 바탕으로 효율적인 생산을 하는 것이다.
화학공학도 여러 가지 원료물질을 혼합하여 가열하고 촉매와의 접촉 등으로 화학반응을 일으켜 얻은 중간물질을 증류공정 등을 응용하여 결국 부가가치가 높은 유용한 제품을 생산하는 학문이다. 화학공학이 추구하는 것도 결국 효율적으로 최적화된 생산을 목표로 한다. 그래서 결국 궁극적으로 같은 목표를 추구하고 있는 ‘4차 산업혁명과 화학공학을 어떻게 결합할 수 있을까’에 관심이 많다.
4차 산업혁명은 일상생활과 아주 밀접한 관련이 있는데, 사물인터넷을 활용한 스마트카트를 이용하여 모은 정보를 통해 화학제품의 수요량을 예측한다. 그리고 산업사물인터넷을 활용해 실시간으로 예측되는 수요량에 필요한 만큼만 원료를 사용하여 화학공정을 가동한다. 즉 화학제품을 생산하는 공장에 사물인터넷을 활용하면 실시간으로 원료 사용량을 조절할 수 있다. 이렇게 하면 남는 제품의 수를 줄일 수 있고, 원료 구매량을 유동적으로 조절함으로써 회사 경영을 효율적으로 운영할 수 있다.
화학공학의 또 다른 숙제인 환경 문제도 4차 산업혁명을 이용하면 해결할 수 있다. 화학공정 가동 후에는 화학약품이 남기 마련이다. 화학공학은 남은 화학약품이 주는 환경오염을 최소화할 수 있다. 예를 들면, 휴대폰 액정을 생산하는 공정에는 세정 공정이 포함되어 있는데 이때 염산이 사용된다. 염산은 강한 산성을 띠는 물질이기 때문에 철저한 관리가 없으면 환경에 심각한 피해를 미친다. 하지만 산업사물인터넷을 활용하여 수요량을 미리 예측하면 그에 따라 발생하는 폐기물의 양도 줄어들게 된다. 따라서 염산이 환경에 영향을 미치지 않는 물질로 바꾸기 위한 화학약품 투여량을 생산 정보를 바탕으로 실시간으로 조절해야 한다.
두 가지 예시에서 보듯이 방대한 수요 정보를 통해 빅데이터를 수집하고 산업사물인터넷을 활용하면 생산량을 조절할 수 있다. 그러므로 화학공정의 설계 단계부터 사물인터넷을 활용할 수 있도록 해야 한다. 당장은 바꾸기 힘들겠지만, 점차 적용 범위를 확대하면서 발전할 수 있는 방안에 대하여 대비하면 좋겠다.
우리나라는 다른 선진국에 비해 4차 산업혁명에 대한 준비가 늦은 편이다. 아직은 초반이지만 4차 산업혁명의 특징은 과거의 산업혁명과 달리 방대한 정보와 인터넷을 바탕으로 아주 빠르게 발전하고 있다. 구글의 알파고를 보면, 알파고 제로라는 상위 버전이 기존 하위 버전의 알파고와 바둑 대결에서 완승하는 데 걸리는 시간이 40일에 불과했다. 이렇듯 발전 속도가 빠르기 때문에 철저한 준비를 하지 않으면 뒤처질 것은 분명하다. 4차 산업혁명을 잘 대처하기 위해서는 국가의 지원과 활발한 R& D(연구개발) 활동이 필요하다. 화학공학에서도 미래를 위한 다양한 분야와의 융합을 생각하며 발전을 모색해야 한다.
고재락 경상대학교 화학공학과 1학년