▲ (왼쪽부터) 박진성 상무, 김기재 이사, 신동혁 이사, 이훈 대표

‘친환경’에 대한 관심이 높아지면서 내연기관차 대신 전기차를 찾는 소비자가 늘고 있다. 하지만, 부족한 충전 인프라 때문에 전기차에 대한 관심이 선뜻 구매까지 이어지지 않는 경우도 부지기수. 충전 스트레스 없이 전기차를 사용할 순 없을까? ‘충전 걱정 없는 전기차 라이프’를 위해 오늘도 열심히 뛰고 있는 C랩 스핀오프 35호 기업, 에바(EVAR)를 만났다.

SCENE #1: 상상을 현실로 함께 만든 든든한 C랩 동기들

2016년, 에바의 이훈 대표는 전기차 구입을 결심하고 구매 예약을 했다. 하지만 기쁨도 잠시, 걱정이 밀려오기 시작했다. 주생활권에 전기차 충전소가 많지 않았기 때문. 특히 아파트 주차장의 경우, 전기차 충전기를 설치하기 위해서는 입주자 대표 회의에서 입주민의 동의를 얻어야 하는데 ‘가뜩이나 부족한 주차 자리에 전기차 자리까지 만들 수는 없다’라는 의견이 다수 나온 것. 그때 이훈 대표의 눈에 띈 것은 바로 ‘보조배터리’였다. ‘전기차도 스마트폰처럼 보조배터리로 충전하면 되지 않을까? 보조배터리가 자율 주행으로 알아서 움직이면서 충전해주면 더 편리하겠는데?’ 이 생각은 곧 C랩의 과제로 이어졌다.

이훈 대표<위 사진>는 “에바가 탄생할 수 있었던 이유는 C랩 동기들이 함께 의기투합해 상상을 현실로 만든 덕분”이라며 C랩 동기들과의 만남을 가장 중요한 첫 신(scene)으로 꼽았다. 이 대표는 “삼성전자 재직 당시 기획업무만 주로 맡았었는데, C랩에 와서 기획·영업·마케팅을 두루 섭렵한 신동혁 이사, 소프트웨어·하드웨어를 넘나들며 제품 개발을 하는 김기재 이사를 만나 얼마나 든든했는지 모른다”라고 소회를 전했다.

SCENE #2: 또 하나의 돌파구, 수동 이동형 전기차 충전기

에바는 ‘자율 주행 충전 로봇’이라는 솔루션으로 2018년 10월, 스핀오프 35호 기업이 됐다. 자율주행이 가능한 ESS(에너지 저장 장치)를 탑재한 로봇이 알아서 배터리가 부족한 전기차로 이동해 충전을 한다는 콘셉트다. 그해 11월 법인을 설립하고 스타트업으로 첫 걸음을 디디던 찰나, 생각지 못했던 난관에 부딪혔다. 자율 주행 인증 기준을 충전기에 적용하는 데 한계가 있어, 시장 진출에 적신호가 켜진 것. 신동혁 이사는 “주차장에서 서비스를 제공하려면 혹시나 생길 지 모를 접촉 사고에 대비해 보험을 들어야 하는데, 적당한 법 기준이 없다 보니 관련 보험 상품도 없더라”며 “현실적으로 상용화까지는 오랜 시간이 걸릴 거 같아 직접 사람이 충전기를 움직여서 사용하는 ‘수동 이동형 전기차 충전기’를 고안하게 됐다”고 설명했다.

수동 이동형 전기차 충전기의 사용 방식은 간단하다. 충전기 카트를 끌고 와 전용 어댑터에 맞춰끼운 후 전기차에 충전하면 끝. 배터리를 장착한 충전기 카트를 끄는 게 무겁진 않을까? 정답은 ‘그렇지 않다’다. 충전기 카트에 ‘근력 증강 기술’이 탑재돼 남녀노소 누구나 조금만 밀기만 해도 모터가 스스로 구동해 움직인다. 하드웨어 개발을 담당하고 있는 박진성 상무는 “처음에는 ‘음료 판매 전동 카트’와 유사한 방식으로 만들려고 했는데, 조작을 위해서는 면허가 필요했고 별도의 매뉴얼을 익혀야만 했다”며 “누구나 직관적으로 바로 사용할 수 있도록 다양한 방법을 모색하다, 근력증강 센서로 약간의 미는 힘을 감지해 사용자가 원하는 방향으로 움직이는 지금과 같은 방식을 개발하게 됐다”고 도입 배경을 밝혔다.

수동 이동형 전기차 충전기의 장점은 뭐니 해도 공간 사용성이다. 신동혁 이사는 “이 충전기를 사용하면 전기차만의 별도 주차 공간을 만들지 않아도 된다”라며 “카트 한 대를 100% 충전해 놓으면 평균적으로 전기차를 2회 충전할 수 있다”고 설명했다.

SCENE #3: 에바, 전기차 규제자유특구에 입성하다

에바의 직원들은 지난해 하반기부터 서울과 제주도를 오가고 있다. 제주도가 ‘전기차 충전 서비스 규제자유특구’로 지정되면서 에바의 시제품이 실증사업 대상으로 선정된 것. 이 때문에 제주도에서 2년 동안 제약 없이 테스트를 진행해 볼 수 있게 됐다.

이훈 대표는 “전기사업법, 자동차관리법 등의 규제로 시장 진출이 불투명한 상황에서, 규제자유특구 사업은 유일한 희망이었다”며 “선발 기간 당시 우리 부품으로도 사용되는 에너지저장장치(ESS)로 인해 화재 사건이 많이 일어났다. 이 때문에 선정에서 제외될 뻔했는데, 매일같이 해당 부처 담당자 사무실을 찾아가고 안전에 만전을 기하겠다는 것을 약속해 다행히 대상으로 선정되었다”고 당시를 떠올렸다.

우여곡절 끝에 실제 주차장에 입성한 에바는 사용자들의 피드백을 받으며 진화를 거듭하고 있다. 김로사 매니저<위 사진>는 “제품을 실제로 사용해본 분이 ‘이거 누가 가져가면 어떻게 하냐’는 의견을 줬었다”라며 “워낙 제품이 무거운 데다, 도로를 주행할 만한 속도도 아니어서 그 부분까지 생각하지 못했는데, 덕분에 카트 내에 GPS도 달고, 지정 주차장을 벗어나면 관제 센터로 알람을 보내는 시스템도 탑재했다”고 전했다.

SCENE #4: 불편 없애려 다양한 방법을 모색하다

에바의 솔루션은 단순히 이동식 충전기에 그치지 않는다. ‘충전 걱정 없는 전기차 라이프’를 목표로 불편을 덜기 위한 다양한 해결책을 모색하고 있기 때문.

제주도에서 시행하고 있는 ‘부르면 찾아가는 온디맨드(Ondemand) 충전 서비스’도 그 일환이다. 소프트웨어 개발을 담당하고 있는 김창희 씨<아래 사진>는 “제주도에서 전기차를 렌트하는 분들이 늘고 있는데, 전기차가 처음이라 충전 방법이 익숙지 않고 어려워하는 분들이 많다”라며 “이런 소비자들을 위해 저희가 숙소로 찾아가 전기차 충전을 돕는 서비스를 제공 중이다”라고 말했다.

에바는 지난 4월 ‘전력공유형 스마트 충전기’도 출시했다. 김창희 책임연구원은 “충전기가 전기 소모가 많다 보니 아파트 전력만으로는 전기 충전기를 증설하는 데 한계가 있다”며 “이런 불편함을 해소하기 위해 충전기끼리 전력을 공유해 한정된 자원을 효율적으로 나눠 쓸 수 있는 ‘전력 공유형 스마트 충전기’를 선보이게 됐다”고 설명했다.

에바의 ‘충전 걱정 없는 전기차 라이프’ 비전이 그리 멀어 보이진 않는다. 2018년 C랩에서 3명의 창업자(이훈, 김기재, 신동혁)로 분사해 지금은 13명으로 구성원이 늘었다. 더욱이 분사 만 3년 만에 ETRI를 비롯, 총 3곳의 투자를 유치하는 등 시장성도 인정을 받았다. 이훈 대표는 “자율 주행 방식도 언젠가는 실현할 수 있도록 다양한 방법을 모색 중이다”라며 “앞으로 전기차에 대한 수요가 계속해 늘어나는 만큼, 소비자 니즈에 부합하는 충전 제품으로 사용자들을 빨리 만나고 싶다”고 포부를 밝혔다.

일본 만화 ‘도라에몽[1]’엔 4차원 주머니가 등장한다. 주인공은 필요한 물건이 있으면 크기와 모양에 관계없이 이 주머니에서 언제든 쉽게 꺼내 쓴다. 만화를 본 사람이라면 누구나 ‘나도 저런 주머니 하나 갖고 싶다’고 한 번쯤 생각해봤을 것이다. 그런가 하면 영화 ‘미션 임파서블’ 주인공은 극중 다른 인물로 변장하기 위해 첨단 장비를 활용, 3차원 가면 제작에 나선다. 관객의 흥미를 끌기에 충분히 매력적인 아이디어다. 혹자는 “상상 속에서나 가능한 기술”이라 말하겠지만 생각하기에 따라 “가까운 미래에 일상에서 접하게 될 장면”일 수도 있다. 그런데 만약 “이런 세상의 출현을 앞당길 기술이 3D프린팅”이라고 말한다면 지나친 비약일까?

연평균 성장률 30% 시장… 국내 점유율은 3.7% 불과

최근 국내 산업, 특히 제조업은 글로벌 시장에서 고전하고 있다. 한편에선 “한국 제조업을 부흥시키려면 4차 산업혁명을 통한 경쟁력 제고가 절실하다”는 주장도 나온다. 아닌 게 아니라 여기저기서 4차 산업혁명에 대한 얘기가 들려온다. 바야흐로 4차 산업혁명 시대가 열린 걸까? 이 글에서 지난(혹은 다가올) 산업혁명을 깊이 있게 얘기할 생각은 없다. 하지만 그 본질만큼은 짚고 넘어갈 필요가 있다.

1·2·3차 산업혁명은 인류 사회·문화 전반에 지대한 영향을 끼쳤다. 그와 동시에 인간 삶의 방식을 바꾸는 계기로 작용했다. 특히 기술적 측면에선 물류(나 제조) 수단 혁신의 단초를 제공했다. 그래서일까, 전문가들은 “4차 산업혁명에선 (드론·로봇·자율주행·인공지능 등으로 대표되는) 물류·데이터 혁명과 (3D프린팅으로 대표되는) 제조 공법 혁신이 특히 부각될 것”이라고 입을 모은다.

사실 3D프린팅 기술과 관련 시장은 4차 산업혁명이 논의되기 훨씬 전부터 세계적으로 주목 받으며 폭발적 성장을 거듭해왔다. 아래 표에서 확인할 수 있듯 3D프린팅 시장 규모는 내년에 117억 달러(약 13조280억 원)를 넘어선 후 매해 30% 이상의 성장률을 기록할 전망이다. 제품 관련 시장과 동일한 규모의 서비스 시장이 창출되고 있단 사실에 주목하면 3D프린팅 기술 발전이 초래할 제조업과 (제품) 서비스 시장 변화는 상상을 초월할 전망이다. 하지만 안타깝게도 2017년 현재 국내 3D프린팅 시장의 글로벌 점유율은 3.7%에 불과하다(2018 홀러스리포트[2]). ‘IT 강국’이니 ‘제조업 강국’이니 하는 말이 무색할 정도다.

△ 글로벌 3D프린팅 시장 규모 추이(장비∙소재∙소프트웨어∙서비스 합계 수치)

최초 개념 30년 전 등장… ‘전시용 샘플’ 벗어나기까지

3D프린팅 기술은 한때 ‘쾌속조형(Rapid Prototyping)’이란 용어로 불렸다. 하지만 최근엔 ‘적층제조(Additive Manufacturing)’란 표현이 더 널리 쓰인다. 이 같은 변화 이면엔 3D프린팅의 의미가 ‘단순 3차원 형상 제작’에서 ‘소재 특유의 물성과 신뢰성까지 감안한 기능성 제품 제조’로 확장돼온 사실이 숨어있다. 탄소복합소재가 쓰였거나 금속 성형이 가능한 고성능 장비가 속속 개발, 보급되고 있는 현실 역시 이 같은 흐름에 속도를 더한다. 더 이상 3D프린팅을 ‘높은 분들 보시는 전시용 샘플 제작 과정’으로 치부할 수 없게 된 것이다.

3D프린팅 개념이 처음 제안된 건 1980년대 들어서면서부터. 상용 3D프린터가 시장에 등장한 건 1980년대 말이었다. 1986년 미국 발명가 척 헐(Chuck Hull)이 최초로 특허 출원한 기술 SLA(StereoLithogrAphy)는 1988년 미국 3D시스템즈사(3D Systems社)에 의해 정식 제품으로 출시됐다. 이듬해인 1989년엔 역시 미국 발명가 스콧 크럼프(Scott Crump)의 특허 기술 FDM(Fused Deposition Method)을 활용한 3D프린터가 미국 스트라타시스사(Stratasys社)에서 출시됐다. (3D시스템즈와 스트라타시스는 오늘날 세계 시장에서 가장 영향력 있는 3D프린팅 기업이기도 하다.)

오늘날 생산·제조 분야에서 3D프린팅 기술의 장점은 일일이 열거할 수 없을 정도로 많다. 굳이 4차 산업혁명을 논할 필요도 없다. 일단 아이디어 구상에서 제품 생산까지의 과정이 놀라울 만큼 단축된다. 디자인(혹은 설계) 관점이 180도 달라져 획기적 적용도 가능해진다. 그뿐 아니다. 이론상으로만 존재했던 최적 구조, 이를테면 초경량 생체 모사 구조 따위도 얼마든지 구현해낼 수 있다. 형태가 복잡한 제품을 까다로운 조립 과정 없이 한 번에 생산할 수 있는 건 물론이고 서로 다른 소재를 동시에 적용, 제작하는 일도 문제없다.

비행기 부품, 자율주행 버스… 우주기지 구축에도 활용

△ GE사가 3D프린팅 기술을 활용, 선보인 제트 엔진용 연료분사노즐(출처: GE 공식 홈페이지)

3D프린팅 기술을 활용할 수 있는 분야 역시 △우주항공 △자동차 산업 △첨단 전자 산업 등 이미 그 폭이 상당하다. 몇 가지 예를 들어보자. 미국 제너럴일렉트릭사(GE社)는 2016년 세계 최초로 항공기 연료분사노즐(leap fuel nozzle)의 3D프린팅 생산에 성공했다. 당초 22개 부속품으로 구성되던 이 장비는 3D프린팅 절차를 거치며 단일 부품으로 제작됐고, 항공기 엔진에 성공적으로 장착됐다. GE 측은 “2020년까지 3D프린팅 기술로 만드는 항공용 엔진 부품 수를 10만 개까지 늘릴 계획”이라고 밝히기도 했다.

2014년 국제생산기술박람회에선 미국 기업 로컬모터스(Local Motors)가 3D프린팅 기술로 만들어진 소형 전기차 ‘스트라티(Strati)’를 선보였다. 고속도로를 주행할 만한 수준은 아니었지만 차체 제조에 소요된 시간은 단 이틀. 디자인 작업을 거쳐 차량을 완성하기까지의 기간을 다 합쳐도 1주일이 채 안 걸렸다. 상용화되려면 시간이 좀 더 걸리겠지만 자신이 원하는 자동차를 직접 디자인하고 만드는 시대가 머지않은 것이다. 로컬모터스는 2016년 자율주행 기능을 갖춘 소형 버스 ‘올리(Olli)’를 3D프린팅 기술로 제작, 공개하기도 했다. 이런 추세를 감안할 때 3D프린팅은 가까운 미래에 자동차·비행기 등 운송 수단 제조 시 필수 기술로 떠오를 전망이다.

△ 로컬모터스가 공개한 전기차 ‘스트라티’(왼쪽 사진)와 자율주행 소형 버스 ‘올리’. 둘 다 3D프린팅 기술로 완성됐다(출처: 로컬모터스 공식 홈페이지)

3D프린팅 기술은 이 밖에도 건축·가구·의류·신발·의료 등 다양한 분야에서 알게 모르게 널리 쓰이고 있다. 미래 활약상은 더 기대를 모은다. 이미 유럽우주국(ESA)은 3D프린터로 우주기지 건설 프로젝트를 기획 중이다. 인공 장기를 만들기 위한 ‘줄기세포 3D프린팅’ 연구도 세계적으로 활발히 진행되고 있다. 특히 우주기지 건설 프로젝트의 경우, 3D프린터만 우주선에 실어 행성으로 보내고 현지 토양에서 건설 재료를 구해 기지를 세울 예정이라니 ‘도라에몽 4차원 주머니’가 따로 없다. ‘3D프린팅으로 세워진 화성의 어느 병원에서 3D프린팅으로 제작된 인공심장을 이식하는 수술이 집도되는’ 날이 곧 올지도 모른다.

△ ESA가 기획 중인 ‘3D프린팅 우주기지’ 개념도(왼쪽 사진)과 기지 건설에 쓰일 3D프린터(출처: ESA 공식 홈페이지)

국내 현실은 열악… 원천기술 확보와 시장 발굴 등 시급

3D프린팅 기술의 가능성은 무궁무진하다. 당장 나만 해도 불과 이삼 년 전 국내외 기술 전시회나 학회에서 보고 들은 얘기와 작년 이후 확인한 사실 간 차이가 상당하다. 과거 3D프린팅의 가능성을 타진하는 흐름이 주를 이뤘다면, 요즘은 자동차·항공·의료 등 실제 수요 업체나 업종을 중심으로 3D프린팅의 실제 공정 적용 사례와 제품 제작 성공담이 훨씬 더 자주 보고된다. 관련 기술이 발전하고 수요 시장이 성장하는 속도 둘 다 너무 빨라 3D프린팅의 미래를 감히 예측하기도 조심스럽다. 하지만 3D프린팅 기술이 제조업 현장과 사람들의 일상 환경을 크게 바꾸리란 것, 따라서 우리도 하루 빨리 그 변화를 받아들일 준비를 마쳐야 한단 건 분명한 사실이다.

아쉽게도 3D프린팅 분야에서 국내 기술 수준은 미국∙독일∙일본 등 해외 선진국에 비해 다소 열악한 게 사실이다. 3D프린팅 기술이 적용되는 부문도 상대적으로 제한적이다. 가장 큰 원인은 산업용 3D프린팅 관련 원천기술[3] 부재, 그리고 한정적 수요 시장이다. 창의적 발상과 시도로 3D프린팅 기술을 한발 앞서 이해, 응용하려는 제조 현장에서의 노력도 아쉽다.

3D프린팅은 단순히 기존 제작 방식을 대체하는 기술이 아니다. 3D프린팅 기술이 본격적으로 도입되면 △시스템을 디자인(혹은 설계)하고 △재료를 선정하며 △실제로 제작한 후 △(제작에 쓰인) 시스템의 신뢰성을 검증하는 전 과정이 이전과는 달라져야 한다. 이와 관련, 최근엔 디자인(혹은 설계) 분야에서 3D프린팅 기술의 장점을 극대화하는 방법론의 하나로 일명 ‘DFAM(Design For Additive Manufacturing)’의 중요성이 강조되고 있기도 하다. (다음 번 칼럼에선 DFAM 방법론에 대해 좀 더 상세히 살펴보고 DFAM이 적용된 국내외 사례도 소개하고자 한다.)

※이 칼럼은 해당 필진의 개인적 소견이며 삼성전자의 입장이나 전략을 담고 있지 않습니다

[1]ドラえもん(Doraemon). 일본 작가 후지코 후지오가 집필한 어린이 공상과학 만화. 1969년 어린이 잡지 쇼가쿠칸에 연재되며 인기를 끌었고 동명의 애니메이션도 세계적 화제를 불러일으켰다
[2]Wohlers Report. 미국 컨설팅 기업 홀러스어소시에이츠(Wohlers Associates)가 매년 펴내는 글로벌 3D프린팅 산업 현황 보고서
[3]여기서 ‘원천기술’이란 장비나 소재의 특허에 국한되지 않고 응용 부분 일체를 포함하는 개념이다

  지난 2월 12일(현지 시각) 미국 전기자동차 기업 테슬라 모터스(이하 ‘테슬라’)는 흥미로운 프로젝트를 내놓았다. 일반 가정에 전기를 공급할 수 있는 배터리팩, 일명 ‘테슬라 홈배터리’를 만들겠다는 계획이 그것. 발표 당시 테슬라 측은 “2개월 후 자체 배터리팩 공개 행사를 개최하고 6개월 후 생산에 돌입하겠다”고 밝혔다. 계획대로라면 테슬라 홈배터리는 올해 중 상용화될 예정이다. 머지않아 일반 가정이나 사무실에서도 대용량 배터리를 자유롭게 쓸 수 있다는 얘기다.  

‘전기차 회사’ 테슬라의 이색 행보

사실 테슬라의 가정용 배터리팩 사업 진출은 어느 정도 예고된 것이었다. 테슬라는 몇 년 전부터 전기차 급속 충전 기반구조(인프라)에 해당하는 ‘수퍼차저(Supercharger)’의 범위를 전 세계로 확장시키고 있다. 수퍼차저는 테슬라가 지난 2012년 선보인 초고속 전기차 무료 충전소 네트워크의 명칭. 수퍼차저에서 생산되는 전기는 대개 신재생에너지를 통해 만들어지며, 그 양은 전기차 충전 수준을 넘어 인근 상당수 가정에 전기를 공급할 수 있을 정도에 이른다. 오늘날 수퍼차저는 미국 전역으로 확대된 상태다. 테슬라 전기차를 보유한 고객은 수퍼차저만 잘 활용하면 연료비를 전혀 들이지 않고 미국 대륙을 횡단할 수 있다. 수퍼차저 네트워크는 수 년 내에 유럽 전역과 중국, 일본 등지로까지 보급될 가능성이 높다.

테슬라는 오는 2020년 미국 네바다주(州) 인근에 들어설 예정인 세계 최대 리튬이온 배터리 공장 ‘기가팩토리’ 건립에도 깊숙이 관여하고 있다. 테슬라와 일본 파나소닉이 합작 투자 형태로 참여 중인 기가팩토리가 완공되면 전기차 50만 대분의 배터리 제조 능력을 갖추게 된다. 테슬라 전기차 탑재분을 크게 초과하는 물량인 만큼 당연히 타사 전기차에도 제공될 예정이다. 배터리 단가도 현행 대비 30%가량 낮아진다. 테슬라의 전기차 배터리 기술은 여러모로 눈길을 끈다. 전용 대형 전지를 쓰지 않고 노트북 등에 많이 쓰이는 일반 배터리 수천 개를 병렬로 연결해 사용한다는 점에서 특히 그렇다. 자연히 확장성이 우수하고 다양한 용도로의 변환도 가능하다. 요컨대 이 같은 범용성이 ‘테슬라 홈배터리’ 사업 진출의 원동력이 된 셈이다.

테슬라 대(對) 에디슨, ‘세기의 대결’ 

▲"전기의 표준은 직류(DC)"라고 주장했던 토마스 에디슨

기술의 역사를 통틀어 가장 흥미로운 대결 가운데 하나가 토마스 에디슨(1847~1931)과 니콜라 테슬라(1856~1943) 간 ‘직류 대(對) 교류’ 전쟁이었다. 전기의 표준을 둘러싼 이 ‘세기의 대결’에서 에디슨은 안전성을 이유로 “직류(DC)가 표준이 돼야 한다”고 주장한 반면, 테슬라는 “좀 더 먼 거리로의 전력 전송에 유리한 교류(AC)가 표준에 더 적합하다”고 맞섰다. 한때 에디슨과 함께 일하기도 했던 테슬라는 이후 에디슨의 그림자에서 벗어나 든든한 후원자들과 함께 독자적 사업을 벌였다. 유난히 경쟁 의식이 심했던 에디슨은 테슬라를 물리치기 위해 수단과 방법을 가리지 않았다. 전기를 흘려 코끼리를 죽게 만들면서까지 교류의 위험성을 강조하는가 하면, 교류 원리가 활용된 전기의자를 사형 집행 도구로 제안하기도 했다. 둘의 대결은 교류가 주요 전기 전송 시스템으로 세계적 공인을 받으며 테슬라의 ‘완승’으로 끝났다. 실제로 오늘날 대부분의 전기는 터빈을 돌려 교류로 생산된 후 다양한 중개 시스템을 거쳐 각 가정으로 전달된다. 제너럴일렉트릭사(GE社)를 ‘에디슨 회사’로 알고 있는 사람이 많다. 이는 맞는 말이기도, 틀린 말이기도 하다. GE의 전신인 에디슨전기조명회사(Edison Electric Light Company)는 1878년 글로벌 투자은행 JP모건의 지원 아래 ‘전구 상용화’를 목적으로 설립됐다. 에디슨의 기술과 JP모건의 자본이 결합, ‘잘나가는 전기회사’로 이름을 날렸던 에디슨전기조명회사는 사업 영역이 확장되며 여러 법인으로 쪼개어 운영됐다. 1892년 JP모건은 분리돼 있던 법인을 다시 합병하며 GE를 탄생시켰다. 이 과정에서 JP모건은 에디슨과 경영권·특허 등을 놓고 갈등을 빚었다. 이 싸움에서 패한 에디슨은 이후 GE 경영에서 손을 떼게 된다.

한편, 테슬라와 웨스팅하우스일렉트릭사(社)(이하 ‘웨스팅하우스’)의 관계는 에디슨과 GE의 그것과는 사뭇 다른 방향으로 진행됐다. 교류 전기 관련 특허를 보유하고 있던 테슬라는 당시 JP모건의 자금 압박에 시달리던 웨스팅하우스가 자신의 특허를 마음대로 쓸 수 있도록 공여했다. 웨스팅하우스를 통해 교류 전기가 더욱 널리 인정 받고 확산되길 바라는 바람에서였다. 결국 웨스팅하우스는 특허권을 고집하지 않은 테슬라의 양해를 등에 업고 수많은 우군을 얻었다. 교류 전기가 오늘날 세계 전기 표준으로 우뚝 선 건 그 덕분이다. 표면적으로만 보면 테슬라는 본인의 특허권을 포기하며 많은 돈을 잃은 ‘실패자’다. 실제로 그는 무선에너지와 무선 정보 전송, 행성 간 통신 등 당대에선 웃음거리가 될 게 분명한 종류의 연구를 지속했다. 그 결과로 돈을 벌지도 못했다. 하지만 다른 측면에서 그는 전 세계 전기 표준을 1세기 이상 지속시키는 데 기여한 ‘기업가’였다. 동시에 지속 가능한 지구 에너지를 획득하고 이를 통해 전 세계 모든 인구가 공짜로 정보를 교환할 수 있도록 고민했던 ‘혁신가’이기도 했다.

직류 전기, 신재생에너지 부상으로 ‘컴백’

‘니콜라 테슬라’에 얽힌 역사적 사실을 알고 난 후 접하는 ‘테슬라 모터스’의 최근 행보는 여러모로 새롭게 다가온다. 전기차 보급을 위해 특허를 공개하고 수퍼차저 네트워크를 강화하며, 기가팩토리 건립에 투자해 표준형 모듈화가 가능한 배터리 보급에 나서는가 하면, 가정용 배터리팩 사업에 뛰어들어 신재생에너지 기반구조까지 확대하는 전략은 일련의 미래 에너지 시스템 전환에 대비하기 위한 포석으로 봐도 무방하다. 그런데 이 대목에서 역설적 사실 하나를 짚고 넘어가지 않을 수 없다. 신재생에너지가 각광 받고 분산에너지 생산과 활용에 대한 패러다임이 급부상하면서 지난 100년간 전기에너지 세상을 주도했던 (테슬라의) 교류 전기가 (에디슨의) 직류 전기에 그 자리를 내어줄 가능성이 높아지고 있기 때문이다. 직류의 쓰임새가 넓어지리라고 전망하는 최대 이유는 이전까지와 다른 신재생에너지의 전력 생산 방식이다.

화력이나 수력, 원자력발전은 모두 회전을 중심으로 하는 터빈을 기반으로 이뤄져 처음부터 교류 전력이 만들어진다. 반면, 태양광 패널을 중심으로 하는 태양광발전은 직류 전력을 생산한다. 풍력발전으로 만들어지는 전기 역시 상당 부분 직류 전력이다. 현재는 이렇게 생겨난 전기를 가정에서 쓰려면 교류 전력으로 변환해야 한다. 이때 상당한 비효율이 발생한다. 대부분의 반도체가 이용되는 전기 기기 가동에도 직류 전력이 쓰인다. 그 결과, 무수한 가정용 전기·전자기기가 직류 전기를 공급 받기 위해 교류 전력을 직류 전력으로 변환시키는 장치를 필요로 한다. 이 역시 효율이 떨어지는 작업이다. 변환 과정에서 발생하는 발열량도 적지 않다. 클라우드 컴퓨팅의 중심이 되고 있는 데이터 센터의 경우, 이런 비효율이 굉장히 심각하다. 가뜩이나 에너지 효율이 중시되는 시점에서 ‘직류로 생산된 전력을 교류로 공급 받아 다시 직류로 사용하는’ 현실은 누구라도 개선하고 싶을 것이다. 한편, 전기 변환 과정에서 나타나는 발열 문제를 해결하기 위해 지리적으로 추운 지역에 데이터 센터를 위치시키거나 다양한 방식의 냉각 기법을 적용하는 게 또 하나의 중요한 노하우가 되고 있다. 이 경우 태양광을 이용해 직접 직류 전력을 생산, 이를 데이터 센터 운용에 곧바로 활용하면 전기 효율과 발열 문제를 두루 해결할 수 있다. 실제로 세계적 IT 기업의 데이터 센터 상당수가 이 같은 기술을 실험하고 있다.

에너지 체계에서도 점차 중요해지는 ‘융합’

전 세계 데이터 센터에서 소비되는 전력량은 이미 엄청난 수준이다. 대형 데이터 센터에서 뿜어내는 탄소 배출량은 전 세계 탄소 배출량의 2%를 넘기 시작했다. 이런 상황에서 신재생에너지를 자체적으로 활용, 전력을 생산한 후 데이터 센터를 효율적으로 가동할 수 있는 기술은 중요한 친환경 기술로 자리 잡을 가능성이 높다. 전력을 끌어들이지 않고 센터를 가동시킬 수 있어 ‘에너지 독립’을 이룰 수 있다는 점에서도 중요한 의미를 지닌다. 한발 더 나아가 신재생에너지 발전을 통해 건물 전체 전력을 완전히 충당하는 ‘넷제로(Net-Zero)’ 빌딩, 소비 전력보다 생산 전력이 많아 주변에 전력을 공급할 수 있는 ‘넷플러스(Net-Plus)’ 빌딩이 많아진다면 직류 전기 시대는 더욱 앞당겨질 것이다. 이들을 엮어서 전력의 생산과 소비를 효과적으로 관리하는 ‘스마트 그리드(smart grid)’ 기술은 원자력을 비롯한 일부 대형 발전소의 전력 공급에 과도하게 의존하는 현재의 중앙집중형 전력 공급과 소비 시스템도 크게 변화시킬 수 있을 것이다.

※ 이 칼럼은 전문가 필진의 의견으로 삼성전자의 입장이나 전략을 담고 있지 않습니다.