미래의 과학 기술 전망

1. 미래의 떡밥

  • 수소를 가솔린이나 여느 천연가스만큼이라도 안전하게 많이 저장하고, 싸게 생산하고 효율적으로 동력 얻기
  • 핵융합 발전
  • 무선 송전/충전, 직류 고압 송전
  • 양자 컴퓨터
  • 획기적인 반도체 소자(규소) 내지 배터리 재료(리튬이온)
  • 휘발유 압축 착화 엔진 (디조토)

이런 게 하나 제대로 개발되면 21세기는 20세기의 연장이 아니라 인간의 생활이 또 획기적으로 바뀔 수 있겠는데.. 과연 실현 가능할지, 아니면 저건 SF의 영역에만 머문 채로 인간 세상이 끝날지 모르겠다.

다음은 세계 대전 종전 후, 1940년대 말에 등장했던 과학 기술이다. 하긴, 일본에서 최초의 노벨 상 수상자도 이때쯤 배출됐었다.

  • 가스 터빈, 제트 엔진
  • 전자레인지, 트랜지스터, 전자식 컴퓨터

다음은 옛날에 개발된 적이 있었지만 실용성이 부족해서 사장된 기술이다. 전기 자동차처럼 미래에 재조명을 받게 될지는 모르겠다.

  • 초음속 여객기 (연료 효율과 소닉 붐 문제)
  • 무탄피총 (탄피가 없으면 편하긴 하지만.. 탄약값이 너무 비싸진..)
  • 반켈 엔진 (왕복 엔진이 반쯤 터빈 엔진처럼 되는 듯.. 성능과 효율과 제작 난이도가 다같이..)

다음 아이템들은 현실에서는 존재 불가능, 실현 불가능이고 진짜로 SF의 영역이다.

  • 대기권 여객기와 우주 발사체를 겸하는 단일 비행체(!!!)
  • 포유류 수준의 고등 동물이 무슨 곤충처럼, 히드라/럴커나 뮤탈/가디언처럼 변이

2. 자원 고갈, 환경 문제

한때 인류의 미래에 애로사항을 꽃피울 거라고 여겨졌던 문제들 중.. 석유는 여전히 많이 잘 산출되고 있어서 공급에 문제가 없다.
쓰레기는 재활용 기술이, 각종 수질· 대기 오염도 정화 기술이 눈부시게 발전해서 많이 해결됐다. 자동차도 석유가 아닌 천연가스나 전기로 가는 놈이 제법 많이 늘었다.

말이 나왔으니 말인데, 석유의 경우, "지구에 석유 자체는 엄청 많이 있습니다. 지금과 같은 소비 속도로도 10만 년은 족히 쓸 수 있습니다. 화석 연료가 다 고갈되기 전에 지구 대기 중의 산소가 먼저 고갈될 겁니다" 이렇게 전망하는 학자도 있다.;; 이거 레알인가..??? ㄷㄷㄷㄷ

단지, 지금과 같은 채산성을 지닌 석유는 현재로서는 앞으로 30~50년치 남짓만 있는 게 맞다. 그게 팩트다. 무슨 타이타닉 호가 가라앉아 있는 급의 해저에서 석유를 퍼올리기는 건 아직은 곤란할 테니 말이다.
무슨 "노병은 죽지 않는다. 다만 사라질 뿐이다."처럼 "석유는 고갈되지 않는다. 다만 채산성이 떨어질 뿐이다"인 셈이다.

인구도.. 1987년대 말에 세계 인구가 50억(추정)을 넘었을 때 UN에서 '인구의 날'까지 제정하면서 설레발 내지 우려를 내비쳤다. 그러나 지금은 80억이 다 되도록 지구엔 아무 일이 없으며, 선진국들은 오히려 극심한 저출산을 걱정하는 지경이다.

고래는 그린피스 운동꾼이 아니라, 고래기름의 값싼 대체제를 개발해서 고래를 잡을 필요를 없게 만든 과학기술이 보호해 줬다. 나무도 무식한 벌목 금지법이 아니라 화석 연료와 원자력 에너지 같은 대체제가 보호해 줬다. 이러니 탈원전 재생 에너지가 무식한 사기꾼 소리를 듣는 것이다.

3. 전기차의 전망

말만 들어서는 앞으로 15~20년 안으로 내연기관 자동차가 자취를 감추기라도 할 것 같고 테슬라 차도 마냥 우려하던 수준의 베이퍼웨어는 아니었던 것 같다.
하지만 과연..??

(1) 배터리는 용량뿐만 아니라 온도 문제도 심각한 한계다.
한겨울 혹한에서는 스마트폰이나 놋붉 같은 가볍디가벼운 물건의 배터리조차 퍼지고, 엔진이 아니라 시동 모터만 돌리는 것도 힘들어지는데 이런 건 잘 극복됐는지??

  • 축이 3개 이상 달린 대형 트레일러, 덤프트럭, 건설기계 (닥치고 디젤.. 아니면 휸다이처럼 수소연료가 아쉬운 대로 파고드는 중)
  • 군용차, 장갑차, 탱크(가스터빈) (!!!)
  • F1 레이싱 머신 (일반 자동차와는 특성이 완전히 다른 세계임)
  • 초 럭셔리 기함급 승용차나 스포츠카(휘발유), 아니면 대통령 의전 차량 (오히려 디젤)

이런 차들이 설마 내연기관 말고 다른 동력원으로 바뀔 수 있을까??
버스조차도 시내나 광역 말고 장거리 고속버스가 전기는커녕 천연가스로라도 바뀌었다는 얘기를 난 들어 보지 못했다.
충전소 문제도 있지만 주행거리, 그리고 짐칸 공간 확보 문제에서 기존 디젤 엔진을 넘어서지 못한 것이다. 배터리나 가스 탱크가 모두 말이다. 2층 버스도 비슷한 이유로 인해 그냥 다 디젤 기반이다.

승용차 수준에서야 전기차가 많이 보급될 수 있겠지만, 여러 연료가 공존하는 거지 내연기관 자동차가 완전히 없어진다거나 하지는 않을 것 같다.

(2) "내연기관(기름)차 : 배터리 전기차"는 컴퓨터 하드디스크에서 "재래식(자기 디스크) 하드 : SSD"와 비슷한 구석이 있는 것 같다. 물론 재래식 하드가 무슨 기름값이나 환경 문제에 연루돼 있는 건 아니지만 그래도 좀 다른 차원에서 말이다.

SSD가 비슷한 가격으로 수 테라바이트 이상 재래식 하드와 대등한 용량을 구현하지 못하는 것처럼, 배터리 기반 전기차는 현재 기술로는 대형 버스나 트레일러를 대체하지는 못한다. 하다못해 수소 연료 전지의 도움이라도 받아야 한다.

SSD는 입출력 속도가 빠르고 조각 모음을 안 해도 되고 물리적인 충격에 재래식 하드보다 강한 대신, 전기 신호 차원에서의 오류나 이상 환경에 매우 취약하다.
재래식 하드는 그래도 데이터가 어떤 형태로든 물리적인 형태로 기록되는 물건이지만, SSD는 근본 출신이 휘발성 메모리이다. 데이터가 순식간에 그냥 훅갈 수 있다. 날아간 데이터에 대한 복구 가능성이 재래식 하드에 비하면 그냥 없다.

그것처럼 전기차는..
평소에는 공해 없고 잘 나아가고 좋은데.. 사고가 나서 쾅 박았을 때 배터리가 무슨 백린탄처럼 될 수 있는가 보다.
당연히 재래식 황산-납 축전지가 그렇게 될 일은 없고, 리튬 이온 배터리 말이다. 에너지 축적량이 많은 대신, 화학적으로 훨씬 더 불안정하기도 한 녀석..

내연기관 차도 부서져서 연료가 새면 얼마든지 불이 날 수 있지만 이 정도는 아니다. 자동차의 화재 가능성을 넘어서 비행기의 화재 가능성에 더 가까운 듯하다. 비행기는 같은 무게/크기 대비 자동차보다야 연료를 더 많이 넣어야 하고, 추락/충돌할 때의 속도도 더 빠르니 말이다.

더 편리한 대신에 기존 재래식 솔루션에는 없는 치명적인 단점과 취약점이 있는 듯하다.
여담이지만, SSD는 고온에도 취약하다. 노트북 컴터 내부의 발열에 너무 오래 노출되고 냉각이 잘 안 되면 그것만으로도 손상을 입고 데이터가 날아갈 수 있다.

4. 여담

  • 리튬 이온 배터리라는 게 없던 시절, 100년 전의 전기차는 내연기관 자동차와 동일하게 황산-납 배터리를 달고 다녔다고 한다.;;; 당연히 충전 시간이나 항속거리가 절대로 쨉이 안 되니 기름차에 밀려 도태할 수밖에 없었다.

  • 테슬라가 배터리까지 직접 생산하려 하는 건 애플이 CPU까지 직접 개발하고 생산하려 하는 것과 비슷한 이치이다. 자기 제품에 들어가는 워낙 중요한 부품이니 자체 기술을 보유하려 애쓸 수밖에 없겠다.

  • 일본은 25년 이상 전부터 '도요타 프리우스'처럼 하이브리드 자동차의 본좌였는데, 정작 순수 전기차 쪽은 시들시들한 것 같다. 그 반면, 요즘 중국이 배터리 기술을 육성하고 전기차를 왕창 많이 만들고 있는 것 같다. 국내에서도 BYD 시내버스가 많이 눈에 띈다.

  • 동력원 다음으로 자동차 업계에서 뜨거운 감자인 기술은 자율 주행인데.. 자율주행 자동차가 100% 전자동 자율주행이 가능하려면.. 현재의 기계번역 소프트웨어가 기계 보조 수준이 아니라 완전 자동으로 바뀌는 정도의 기술 혁신과 격변이 필요할 것 같다. 즉, 컴터가 인간의 자연어를 자연스럽게 알아듣고 구사하는 것과 같은 급의 기술이 동원돼야 할 듯하다.

Posted by 사무엘

2022/09/03 08:35 2022/09/03 08:35
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  1. 신세카이 2022/09/25 00:54 # M/D Reply Permalink

    과학기술이
    스마트폰이 인류 문명의 결정체이긴 하지만
    그 전에 저는 라디오 정도만 되어도
    엄청 대단한 기술이라고 생각해요
    라디오가 아마 1900년대 초반부터 나왔다고 아는데
    운전 중에 심심하니까 항상 라디오를 듣고
    저는 주말에 티비는 안 봐도 라디오는 들어서
    라디오나 카페 배경음악에서 마음에 드는 음악이 나오면
    가사를 적어서 검색해서 mp3로 다운 받아서 저장해서 듣기도 하고
    클래식 음악이나 좋아하는 가수의 음악을 cd플레이어로 듣다가
    cd플레이어 겸 라디오가 고장이 나서 고칠려고 했는데 부품이 없어서 고칠 수 없다고 해서
    새로 주문을 했는데 블루투스로 핸드폰과 연결해서
    핸드폰에 저장한 mp3를 라디오로 들을 수도 있고

    솔로몬이 입은 옷도 백합화만 못했다는 말이 있는데
    현대 문명의 과학 기술의 혜택을 누리는 현대인들은
    솔로몬이 악기를 연주자들을 시켜서 음악을 들었던 것보다
    솔로몬 왕보다 훨씬 더 많이 자기가 원하는 음악을 마음 껏 들을 수 있는 좋은 시대인 거 같네요

    지인 중에 어떤 어르신은
    자신이 고등학교를 방송통신고등학교인가? 그걸로 고등학교 졸업장을 땄다던데
    책과 라디오 교육 방송으로 공부를 했다고 하네요

    요즘은 인터넷 유명 강사들의 동영상을 누구나 들을 수 있어서
    대도시가 아닌 완전 시골에 사는 학생들도 최고의 강의를 들을 수 있어서
    과학 기술의 발전이 정보 통신 기술이
    교육 격차도 해소시켜 주고
    만인이 평등하게 최고의 교육을 받을 수 있는 좋은 시대네요

    1. 사무엘 2022/09/25 17:57 # M/D Permalink

      “오늘날은 솔로몬 왕조차 경험하지 못한 최첨단 문명의 이기를 당연한 듯이 누리며 산다”
      딱 이 얘기를 제 블로그에 오시는 다른 크리스천 형제도 한 적이 있었습니다.
      정말 상상을 초월하는 과학 기술의 산물인 스마트폰과 유튜브, 위키백과가 있는 곳에서 살지, 아니면 그냥 금과 은이 썩어 넘치는 곳에서 살지... 흠, 글쎄요? =_=;;

      19~20세기 사이에 전자기파라는 것이 발견되고 보이지 않는 전파를 이용해서 음성과 영상을 주고 받는 기술이 개발된 건 그 당시로서는 정말 마법이나 다름없었을 것 같습니다.

      지금은 지식과 정보가 너무 많이 퍼져서 대학 교육의 가성비가 예전에 비해서는 많이 내려갔지요.
      하지만 그래도 아무리 삼류 지잡이어도 대학교 캠퍼스를 직접 다녀 보고, 친구들과 놀고 동아리 활동하고 과제 하고 시험 공부한 그 경험이 더 중요하다~~ “명목상 일반대 대졸이 그래도 아예 고졸이나 방통대, 독학사 등보다는 더 낫다” 이렇게 생각하는 사람도 제 주변에 있긴 합니다.
      이건 뭐 사람마다 생각이 케바케이고, 자기 하기 나름일 겁니다.

  2. 신세카이 2022/09/25 01:05 # M/D Reply Permalink

    전기차 같은 경우는
    제가 보기에 어려운 문제가 될 수 있는데
    추운 날씨에 단순히 배터리가 퍼지지 않고 잘 버틸 수 있는가도 있지만
    내연기관의 경우 히터를 엔진의 폐열을 사용하기 때문에
    (여름에 더울 때 에어컨의 경우는 엔진의 힘을 빌려서 쓰기 때문에 연비가 떨어지고)
    어차피 버리는 열을 재활용하는 거기 때문에 효율이 좋은데
    전기차가 히터를 가동한다고 하면
    배터리에 있는 전기 에너지를 그대로 열 에너지로 변환 시켜야 해요
    그렇다면 배터리가 겨울에 추울 때 퍼지지 않고 잘 작동한다고 해도
    효율이 주행 거리 항속 거리가 급격히 줄어들 수 밖에 없거든요
    내연 기관은 이런 문제가 없는데
    전기차에 들어가는 배터리가 더 많이 발전해서
    이 비효율적이 부분을 충분히 커버하고도 남을 정도가 되면 괜찮겠네요

    1. 사무엘 2022/09/25 18:00 # M/D Permalink

      그렇지요. 전기차는 엔진 폐열을 끌어다가 공짜로 난방을 제공하는 게 아니라.. 난방을 위해서 별도의 에너지를 또 끌어다 써야 합니다.
      공회전이라는 게 없으니, D로만 놓고 있으면 차가 알아서 슬슬 기어가는 크리핑 현상도 없겠지요?
      아니면 그런 특성을 일부러 흉내 내서 구현해야 할 겁니다. 위험할 정도로 너무 조용하다고 엔진음을 일부러 흉내 낸 것처럼 말이죠.

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