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  1. 2015.04.06 서머타임, 생체리듬이냐 에너지 절약이냐
  2. 2008.08.22 건축물도 머리를 쓴다
  3. 2008.07.21 슈퍼컴퓨터에 부는 녹색 바람 (2)

서머타임, 생체리듬이냐 에너지 절약이냐

3월 28일 밤에 프랑스 파리로 출장을 온 A씨는 다음날 아침 호텔 조식을 먹기 위해 식당으로 향했다. 그런데 식당은 이미 텅텅 비었고 입구엔 10시까지만 식사를 제공한다는 안내 팻말이 붙어 있었다. 지난 밤 현지 시각에 맞춰놓은 A씨의 시계는 분명 9시 30분을 가리키고 있는데 왜 벌써 문을 닫은 것일까. 

이 황당한 일은 바로 서머타임으로 인해 일어난 에피소드다. 올해 프랑스 파리에서는 3월 29일 새벽 2시에 시계바늘을 3시로 맞췄다. 따라서 그날 A씨의 시계만 오전 9시 30분이지 파리의 다른 시계는 모두 10시 30분이었던 것이다. 

‘일광절약시간’이라고도 불리는 서머타임은 여름철에 표준시보다 1시간 시계를 앞당겨 놓는 제도다. 유럽에서는 매년 3월 마지막 일요일부터 10월 마지막 일요일까지, 미국에서는 3월 두 번째 일요일부터 11월 첫 번째 일요일까지 시행한다. 남반구에 위치한 호주의 경우 반대로 10월 마지막 일요일부터 시작해 4월 첫 번째 일요일이면 서머타임제가 끝난다. 

서머타임을 처음 착안한 이는 미국의 과학자이자 정치가, 언론인이었던 벤저민 프랭클린이다. 그는 파리 주재 미국 대사로 일하던 1784년 한 잡지 편집장에게 서한을 보내 하절기에 일찍 일어나면 시간을 효율적으로 활용할 수 있을뿐더러, 밤에 소모되는 램프 기름도 절약할 수 있다며 파리지엥들이 일찍 일어날 것을 제안했다. 

좀 더 구체적으로 서머타임을 논의한 이는 뉴질랜드의 곤충학자인 조지 버논 허드슨이다. 낮에 우체국에서 일하고 저녁에 곤충을 채집하던 그는 1895년 ‘여름철 시간을 2시간 당기자’고 제안했다. 일을 빨리 마치고 곤충 채집을 하고 싶었기 때문이다. 

1907년에는 영국의 건설업자 월리엄 월릿이 서머타임 도입론을 담은 ‘일광의 낭비’라는 저서를 펴냈다. 일과 후 골프를 즐기고 싶었던 그는 연료 절약 및 건강 증진을 내세워 서머타임 도입을 적극 주장했다. 일광 절약 법안을 만들어 의회에 제출하고 국왕과 총리까지 찾아다녔으나 결국 부결되고 말았다. 

그런데 서머타임이 처음 도입된 것은 1916년 독일에서다. 제1차 세계대전을 치르고 있던 독일은 당시 동맹국인 오스트리아와 함께 석탄 사용을 줄이고 공습에 대비한다는 목적 하에 그해 4월 30일 기준시간을 1시간 앞당겼다. 

뒤를 이어 네덜란드, 덴마크, 영국 등 여러 유럽 국가들이 서머타임을 실시했으며, 전쟁 뒤에는 미국, 캐나다, 뉴질랜드 등이 채용했다. 이후 서머타임은 한동안 외면돼 오다가 1970년대 오일쇼크가 터지면서 빠르게 확산됐다. 서머타임의 첫 시행과 확산이 전쟁과 고유가와 연관돼 있다는 건 그만큼 경제적 효과가 크다는 걸 의미한다. 

미국 교통국은 서머타임 실시로 가정용 전기사용량을 1% 절약할 수 있다는 연구결과를 내놓았으며, 2007년 미국 에너지부에서도 서머타임을 실시할 경우 전력 소비량이 약 0.5% 감소한다고 밝혔다. 또한 영국 케임브리지대학이 지난해 내놓은 보고서에 의하면 서머타임 실시로 한 해 약 7,960억 원의 에너지 절감 효과를 거두는 것으로 나타나기도 했다. 

조지 허드슨과 월리엄 월릿이 곤충 채집 및 골프를 즐기기 위해 서머타임 도입을 처음 주장한 데서도 알 수 있듯이 서머타임을 실시하면 레저 생활을 활성화하는 효과도 분명히 있다. 우리나라는 1948~1960년과 서울올림픽이 열린 1987~1988년에 서머타임을 실시한 바 있다. 그런데 88서울올림픽 당시 서머타임 실시로 인해 술집 매출은 30% 이상 급감한 반면 볼링장 및 극장, 헬스클럽 등 취미․레저산업 매출은 10~20% 늘었다. 

하지만 변화된 시간 패턴으로 생활 리듬이 깨진다는 시민들의 불만으로 1989년 폐지된 이후 우리나라는 지금까지 서머타임을 시행하지 않고 있다. 실제로 서머타임은 우리의 시간을 미래로 한 시간 앞당기긴 하지만 시행 이후 생체리듬이 깨지는 기간은 약 1~3주일이나 지속된다. 

이처럼 생체리듬이 깨져 잠을 제대로 못 잘 경우 다양한 이상 증상이 발생할 수 있다. 미국 오리건대학의 데이비드 와그너 교수팀이 2014년에 발표한 연구결과에 의하면, 서머타임 실시로 인해 수면을 제대로 취하지 못할 경우 배우자 및 파트너와 싸울 확률이 높아지며 이기적으로 행동하는 경향이 강해지는 것으로 나타났다. 또한 상대방의 감정에 공감하는 능력이 떨어진다는 사실도 확인됐다. 

서머타임이 심장마비 가능성을 촉발시키는 원인이 될 수 있다는 연구결과들도 적지 않다. 2008년 <뉴잉글랜드 의학저널>에 발표된 연구에 의하면 서머타임 실시 후 심장마비 건수가 증가한 것으로 나타났으며, 특히 서머타임 첫날이 월요일인 경우 심장마비 발생 가능성이 5~10% 가량 높아질 수 있다는 연구결과도 발표된 바 있다. 

그런데 최근에는 서머타임의 가장 큰 장점인 에너지 절약 효과에 대해 반박하는 연구결과도 나오고 있어 눈길을 끈다. 미국 워싱턴대학의 핸드릭 울프 교수가 1995년부터 2005년까지 7년 동안 서머타임을 시행하는 곳과 시행하지 않는 호주의 두 지역 간 전력 소비량을 비교한 결과, 전력 소비량에서 큰 차이가 없다는 결론이 난 것. 그 이유는 서머타임 시행 지역에서의 밤 전력 소비량은 감소하지만 아침에는 증가하므로 전체적인 전력 소비량에서는 큰 차이가 없었다는 것이다. 

또한 예일대 매슈 코첸 교수가 2006년 처음으로 주 전역에서 서머타임을 시행한 인디애주 주에서 시행 이전과 이후의 전력 소비량을 비교한 결과,서머타임이 오히려 전력 수요를 높인다는 결론이 도출되기도 했다. 그 이유에 대해 코첸 교수는 시대가 달라져 이제 가정에서 조명을 밝히는 것은 전력 소비량의 극히 일부분을 차지하며 냉난방의 전력 소비량이 많아졌기 때문이라고 분석했다. 

이런 연구결과 때문인지 몰라도 서머타임제 효과를 둘러싼 찬반 논란이 확산되면서 미국에서는 현재 서머타임 폐지를 논의하는 주가 11곳에 이른다. 반면에 지난 2월 미국 뉴멕시코 주상원은 서머타임을 1년 내내 유지하는 내용의 법안을 통과시키기도 했다. 

이제는 서머타임의 효과로 에너지 절약만을 주장하기에는 무리가 있어 보인다. ‘우리는 늘 서머타임을 시행했었으니까….’라는 수동적인 자세가 아니라 냉정한 분석이 필요한 시점이다. 

글 : 이성규 과학칼럼니스트

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건축에 있어 경제와 사회는 불가분의 관계이다. 예컨대 제1차 오일쇼크는 자연광을 받을 수 있도록 경사 유리로 덮는 아트리움을 전 세계적으로 유행시켰고, 제2차 세계대전은 전후 복구를 목적으로 도미노 시스템으로 크게 나뉘는 콘크리트 박스형의 군더더기 없는 건축물을 탄생시켰다. 현재 연일 치솟는 유가 폭등은 가히 제3차 오일쇼크를 방불케 한다. 그래서 현대의 건축가들에게 건축물의 에너지 절약은 가장 큰 난제라 할 수 있다.

부잣집에서 딸 셋에게 쌀을 한 말씩 주고 한 달을 살라고 했다는 옛 이야기가 기억난다. 한 달 후 가장 지혜로운 방법으로 쌀을 많이 남겨온 딸은 누구인지 한번 시험해 보고자 했던 것이다.
첫째딸은 굶었다.
둘째딸은 한 달 동안 쌀을 아껴서 조금씩 먹었다.
셋째딸은 그 쌀을 받자마자 떡도 해먹고 하인과 배불리 먹고 나가서 일했다.

과거 건축물의 에너지 절약 방법이 무조건 안 쓰는 첫째딸 형이었다. 반면, 현대의 소비자들은 이야기 속 셋째딸이 더 나은 이익창출을 위해 머리를 쓴 것처럼 좀 더 편리하게 생활하는 쪽을 택한다. 이는 무한대로 무상, 공짜로 공급되는 자연에너지를 벌어서 쓰는 방법이다. 가장 대표적인 방법이 널리 알려진 태양열 에너지다. 그러나 이 방법은 위도가 맞아야 한다는 문제와 미학적 문제 등을 안고 있다. 다음은? 풍력이다. 그런데 바람의 문제는 불 때도 안 불 때도 있으며 혹은 불더라도 세기가 일정치 않다는 결정적 단점을 지니고 있다. 그렇다면 에너지원으로 빵점이다.

그러나 소극적으로 바람을 기다리는 것이 아니라 바람을 만든다면 이야기는 달라질 수 있다. 예컨대, 건물 사이에 늘 존재하는 극간풍은 골칫거리였다. 난류를 형성하기 때문이다. 그러나 위기를 기회로 즉 난류를 역으로 이용할 수 있다면 언제나 안정적인 바람을 공급받을 수도 있다.

또 건물을 아예 빙글빙글 돌려 바람을 만들어 낼 수도 있다. 건물이 빙글빙글 돌아서 어지러울 거라고 여긴다면 그건 오산이다. 두바이 dynamic architecture의 경우 건물을 완전히 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간은 약 90분 정도이니 건물의 거주자들이 느끼지 못할 정도일 것이다. 또한 건축물의 회전은 층과 층 사이에 마치 배의 노와 같이 생긴 날개(scoop)가 바람의 직진 운동을 회전력으로 바꿔주는 기능을 하여 가능하게 하였다.

일반적인 풍력장치는 날개가 수직이며, 보통 1-1.5메가와트의 전력을 생산한다. dynamic architecture의 수평 풍차는 0.3메가와트의 전력을 생산하며, 총 48개의 풍차가 건물바닥에 설치되어 있다. 풍차 1개당 50가구가 사용 가능한 전력을 생산하는데 이 건물에는 200가구가 거주하고 있어 나머지 44개 풍차에 의해 발생 전력은 주변 빌딩에 공급할 계획이다.

이 움직이는 건물을 설계한 이탈리아 출신 건축가인 데이비드 피셔(David fisher)는 “옳은 것은 무엇이든 좋지만, 좋은 것이 항상 옳진 않다.”라는 말로써 건축가들에게 현재의 방식이 옳다고 안주할 것이 아니라 적극적으로 새로운 방식을 찾을 것을 요구하고 있다.



이에 건축가들은 각각의 장점을 혼합한 형태의 새로운 방식을 내 놓았다. 예를 들어 태양열과 풍력을 동시에 이용하는 방법인데 현재 지름 29m의 풍차와 4,000개의 광 패널을 통해 바람과 태양열을 동시에 사용하도록 설계된 두바이 국제 금융센터(DIFC)가 대표적이다.

건축에서 바람(wind)은 미래의 바람(wish)이 되고 있다. 과학자들이 난색을 표명하던 풍력을 이용한 초고층 건물의 현실화는 이제 대체에너지로서 바람의 이용을 선택이 아닌 필수 요소로 바꾸어 놓았다. 그래서 나는 태양에 반짝이는 바람개비를 하나씩 달고 있는 미래의 건물들을 상상해 본다. “형태는 기능을 따른다(Form follow function).”라는 미스 반 데 로에(Mies van der Rohe)의 모더니즘 미학은 현대 건축에 있어서 “형태는 환경을 따른다(Form follow environmental).”가 되어야 하지 않을까?

글 : 이재인 박사(어린이건축교실 운영위원)

ndsl링크 <출처 : 한국과학기술정보연구원 >

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2008년 5월 26일 새벽 3시 30분, 뉴욕 주 포킵시에 있는 IBM 연구소와 뉴멕시코 주의 로스 알라모스 국립연구소에서 동시에 환호성이 터졌다. 2002년 시작된, 세계 최초의 페타플롭스(PetaFlops) 슈퍼컴퓨터 개발 프로젝트가 마침내 성공했기 때문이다. 페타(Peta)는 1015, 플롭스가 1초에 1번의 실수연산을 의미하므로 페타플롭스는 1초에 1015번의 연산, 즉 1,000조 번의 연산이 수행됨을 의미한다. 1초에 1조 번의 연산이 가능한 테라플롭스 컴퓨터가 등장한 지 11년 만에 새로운 이정표가 세워진 것이다.

미국 에너지부(DOE)의 지원으로 뉴멕시코 주의 로스 알라모스 국립 연구소에 설치된 이번 시스템의 이름은 미 남서부와 멕시코 일대에 서식하는 새의 이름을 따 로드러너(roadrunner)로 지어졌다. 땅 위를 질주하며 뱀을 잡아먹는 로드러너의 이미지는 실리콘 기판 위에서 이루어지는 고속의 컴퓨팅 과정과 일맥상통하는 바가 크다. 로드러너 시스템은 IBM에서 개발된 셀 프로세서 12,960개와 AMD의 듀얼코어 프로세서 6,948개를 함께 사용한 하이브리드 방식으로 고성능이면서 동시에 에너지 효율이 높은 것이 장점이다.

과학향기링크“이처럼 과학자들이 초고속 슈퍼컴퓨터를 개발하기 위해서 애쓰는 이유는 무엇일까? 컴퓨터 모의실험의 정밀도를 높일 필요성이 점점 커지고 있고, 분석해야 할 데이터의 양도 기하급수적으로 증가하고 있기 때문이다. 계산에 필요한 정밀도를 10배 올리면 이에 필요한 계산시간은 1천 배에서 많게는 1만 배 이상으로 늘어난다. 이번에 개발된 로드러너 시스템은 기후변화, 해양 연구, 지구과학, 천체물리, 입자물리, 플라스마, 나노 과학, 재료공학, 생명공학, 단백질 동역학, 의학, 비즈니스 과정 최적화 등 다양한 문제를 푸는 데 크게 기여할 것으로 기대되고 있다.

슈퍼컴퓨터의 성능향상을 위한 치열한 경쟁이 이루어지는 한편, 이 무대의 뒤에서는 많은 전문가들의 연구가 수행되고 있다. 성능향상을 위한 새로운 CPU의 개발은 물론이고, 이들을 연결하는 방식, 데이터교환방식, 새로운 알고리즘의 개발, 새로운 프로그래밍 모델의 개발 등등. 그런데 이 중에서 가장 골치 아픈 문제는 뜻밖에도 ‘에너지 절약’이다. 슈퍼컴퓨터를 사용하기 위해서는 적게는 수십 개에서 많게는 수십~수백만 개의 프로세서를 연결해야 한다. 2007년 IDC 보고서에 의하면, 다른 모든 문제보다도 전력과 냉각이 컴퓨터 업계의 가장 중요한 이슈로 조사되었다. 실제로 몇 년 전까지는 컴퓨터 관련 학회나 행사에서 그리드가 가장 인기 있는 용어였지만, 최근 2-3년 사이에 계산에 투입되는 에너지를 절약하자는 그린컴퓨팅(green computing)이 그리드를 능가하는 인기 용어로 떠오르는 추세다.

사실 IT 분야는 다른 산업에 비해 매우 깨끗해 보이는, 즉 환경친화적으로 보인다. 그러나 실제로 IT 산업이 환경에 미치는 악영향은 적지 않다. 생산과정에서 이미 막대한 에너지가 소모되고 사용되고 폐기물이 생성될 뿐 아니라, 이를 사용하는 과정에서도 거대한 환경비용이 필요하기 때문이다. 예를 들어, 미국에서 쓰이는 컴퓨터와 백색가전이 사용하는 전력비용은 1년에 160억 달러에 달하는데, 이는 발전소 30개에서 생산되는 전력에 해당된다. 또 이 같은 전력 사용량은 1억 5천만 톤의 이산화탄소가 배출됨을 의미한다. 미국의 컴퓨터와 가전제품들이 차량 3천만대가 1년간 배출하는 이산화탄소와 동일한 양을 배출하고 있는 것이다.

초기에는 컴퓨터 자체를 구동하는 데 드는 전력이 대부분이었지만, 이제는 이보다도 컴퓨터 냉각과 각종 주변장치에 쓰이는 전력의 비중이 더 커진 상태다. 인터넷 검색업체인 구글의 경우, 매일 5천대의 서버를 새로 도입하고 있다. 이처럼 큰 데이터센터를 운영하기 위해서는 충분한 전력과 냉각의 확보가 필수적이다. 그 때문에 구글은 수력발전소와 컬럼비아 강에서 가까운 곳에 새로운 데이터센터를 짓고 있다고 한다. 마이크로소프트와 야후 역시 가장 싼 가격에 전력을 얻을 수 있는 곳으로 데이터센터를 옮기고 있다.

한편 CPU의 성능 개선이 전체적인 에너지 절약에 기여하는 바가 거의 없다는 점도 지적되고 있다. 오히려 데이터통신에서의 에너지 효율이 더 중요하다고 강조하는 전문가들이 늘고 있다. 예를 들면, 3.0GHz의 인텔이나 AMD 프로세서의 경우, 실제 연산에는 0.03와트의 에너지밖에 소비되지 않는다. 반면에 데이터통신에는 11와트가 사용되고 있어서, 실제 계산의 경우보다 3~400배 많은 에너지를 사용하고 있다. 데이터 컨트롤러가 많은 전력을 사용하면서도 5%의 시간에만 실제 데이터 전송이 이루어지고 있는 것도 이 같은 비효율의 한 원인이다.

이외에도 전문가들은 컴퓨터 운용에 필요한 에너지를 절약하기 위해 다양한 제안을 내놓고 있다. 전혀 새로운 패러다임의 CPU와 컴퓨터를 제작해야 한다는 주장은 물론이고, 인내력을 좀 키워 컴퓨터를 재활용해가면서 가능한 한 오래 사용하자는 주장도 있다. 컴퓨터와 태양전지를 투명하고 얇은 필름 형태로 제작하여 건물의 외벽을 둘러싸자는 기발한 제안도 있다. 실제로 이런 장치가 가능하다면, 200미터 높이의 건물 1채가 IBM에서 제작되는 슈퍼컴퓨터 BlueGene/L 1대를 구동시킬 수 있다고 한다. 이보다 더 엉뚱한 제안으로는 슈퍼컴퓨팅센터를 추운 극지방으로 옮겨서 추가적인 에너지를 사용하지 않고서 냉각문제를 자연스럽게 해결하자는 것, 그리고 컴퓨터에서 나오는 열을 난방 등에 재활용하자는 제안 등이 있다.

슈퍼컴퓨팅에 환경적 요소를 고려해야 한다는 녹색열풍이 일순간의 유행으로 그칠 것 같지는 않다. 페타를 넘어서 2019년으로 예상되는 엑사컴퓨팅이 현실화되기 위해서는 성능과 경제성, 환경을 모두 고려하는 새로운 패러다임의 등장이 필요하다는 데에 전문가들은 입을 모으고 있기 때문이다.

글 : 이식 박사(한국과학기술정보연구원 책임연구원)


ndsl링크 <출처 : 한국과학기술정보연구원 >

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