- 가정폭력 신고 전화도 운영하고 있었고,
- 아프리카에서는 나름 잘 정비된 제도를 시행하고 있었는데도 불구하고
- 피해자를 구출하고 나서 아니 왜 신고하지 않았냐? 이렇게 물었더니
- 신고를 하려면 오토바이를 타고 전화 걸 수 있는 곳으로 가야 하는 데 있어서 움직이지 못했다고 답을 했다는 겁니다.
2003년 8월 14일 오후 미국 북동부와 캐나다 남부 지역을 아우르는 대정전이 발생했습니다.
미국과 캐나다 국경의 나이아가라폭포 인근 지역에서 시작돼서 미국 북동부 지역과 중서부 지역, 캐나다 온타리오주까지 번져갔습니다. 거대 규모의 블랙아웃이 발생한 겁니다.
지하철이 운행하지 않아서 사람들은 걸어서 집으로 돌아가야 했고, 갑작스러운 정전과 무더위로 병원 응급실 환자는 3배가 넘게 늘었습니다.
관광을 왔던 사람들은 호텔 냉방이 되지 않아서 더운 밤 길거리로 나와서 잠을 청해야 했습니다.
정전의 규모가 워낙 커서 위성 사진으로도 피해 지역이 구분될 정도였고, 약 5500만 명에 달하는 사람들이 피해를 봤습니다.
왜 이런 일이 발생했을까요? 최초의 시작은 한 지역 송전선에 과부하가 걸렸던 건데요.
보통 이런 경우에 통제 시스템이 작동해서 더 이상 피해를 입지 않도록 적절한 조치를 취합니다.
그런데 문제는 이곳을 운영하는 전력회사의 제어 소프트웨어에 에러가 있었다는 것입니다.
알람이 울리지 않았고 관리자들은 통제 시스템이 작동하지 않고 있다는 것도 모르고 있었습니다.
뒤늦게야 문제를 알아채고 조치를 취했지만 일반적으로 과부하된 송전선은 바로 조치를 하기가 굉장히 어렵습니다.
송전선이 과부하되면 일반적으로 과부화된 송전선은 잠시 차단하고 그곳으로 흘러가야 하는 전기는 주변에 다른 송전선을 타고 다시 흐르게 됩니다. 그러다 보면 이 우회하는 송전선에 추가적인 부하가 가중이 되는데요.
원래는 전기가 흐르고 있었는데 추가로 송전해야 하는 양이 늘었기 때문에 여기에 감당할 수 없는 수준으로 넘어선다면 이 송전선들이 더 큰 피해를 보기 전에 또 역시 송전을 차단해야 합니다.
그런데 그렇게 되면 그 전기가 또다시 우회하게 되고 더 큰 부하를 초래하게 되고 이렇게 연쇄적으로 전력 시스템의 기능이 점점 마비가 되게 되는 겁니다.
시스템 에러로 인해 송전 현황이 실시간으로 최신화되지 못했기 때문에 이러한 상황이 일어나는지 알지 못했고, 그리드의 안정적인 운용에 실패하고 맙니다. 이렇게 경우에 따라서는 작은 지역에서 발생한 사소한 오류가 국가 규모의 그리드를 무너뜨리는 대규모 정전을 발생시킬 수 있습니다. 그리고 이런 대정 전은 지금도 발생하고 있습니다.
2003년 대정전의 피해를 본 사람보다 약 4배에 달하는 2억 명가량이 피해를 입었던 대정전이 파키스탄에서 발생했는데 이건 바로 올해에 있었던 일입니다. 대정 전은 아직도 현재 진행형이라는 것이죠. 그리드에서 발생하는 이러한 연쇄 효과는 송전선이 연결되어 있는 구조에 많은 영향을 받습니다. 문제는 그 연결 구조와 구성 요소들의 기능이 점점 복잡해지고 있기 때문에 이 그리드의 안정성을 분석하는 것도 점점 어려워지고 있다는 것입니다.
그래서 저는 복잡한 것을 연구하는 데 안성맞춤인 복잡계 네트워크 과학으로 한국에너지공과대학교(KENTECH)에서 그리드를 분석하고 연구하고 있습니다.
캘리포니아 공과대학교를 우리가 칼텍이라고 부르죠.
비슷하게 한국 에너지 공과대학교는 이름을 줄여서 KENTECH으로 부르고 있습니다.
우리 사회에 외로운 사람이 참 많습니다.
사람 사이의 결속이 강하고 유대감이 굳건하면 협업도 잘 되고 소통도 잘 되고 그 공동체는 굉장히 안정적이죠.
반대로 사람들이 외로우면 정서적으로도 불안하고 그 사회의 기능도 불안정하게 됩니다.
그런데 여러분 전기도 그렇습니다.
복잡계 네트워크 과학으로 연구를 해보니 전기도 외로우면 불안정해진다는 것을 알게 됐습니다.
딱히 와닿지는 않죠? 좀 더 자세히 설명을 드려볼게요.
여러분들이 차를 타고 가다 보면 철탑의 전선이 길게 이어져 있는 것을 본 적이 있을 겁니다.
그게 고압의 전기를 주고받는 송전선인데요.
이러한 송전선들이 발전소부터 변전소까지 철탑을 거치면서 나뉘고 합쳐지고 전국 방방 곳곳에 퍼져 있습니다.
간단히 이러한 송전선의 연결망을 그리드라고 할 수 있습니다.
그리드의 안정성을 분석하면 여러 가지 흥미로운 사실을 발견할 수 있습니다.
예를 들어서 지금 보시는 그림은 독일 그리드의 모습인데요.
선으로 그려진 것이 송전선이고, 점으로 표시된 것이 발전소나 변전소 같은 그리드 구성 요소들입니다.
점들이 다양한 색깔을 갖고 있는데요.
이 색에 따라서 그 해당 요소가 얼마나 안정적으로 전격 주파수를 유지할 수 있는지 나타내고 있습니다.
파란색일수록 문제가 생겼을 때 회복하기 쉬운 지점이고요.
빨간색은 문제가 생기면 회복을 잘 못하는 지점입니다.
여기서 흥미로운 것은 동쪽 지역의 불안정한 요소들이 몰려 있는 것을 볼 수 있는데요.
연결성이 높은 요소들을 바탕으로 구분해보면 그중 한 부분이 이 불안정한 지역과 일치하는 것을 확인할 수 있습니다.
이 뭉쳐 있는 구조를 네트워크 과학에서는 커뮤니티라고 하는데요.
그리드의 안정성이 커뮤니티 구조와 매우 연관이 깊다는 것을 엿볼 수 있습니다.
얼마나 많이 영향을 받는지 안정성을 볼 수도 있지만, 얼마나 다른 요소들에 영향을 끼치는지 영향력을 볼 수도 있습니다.
이 그림에서는요 빨간색일수록 다른 요소들의 안정성을 많이 깨뜨리는 요소들을 나타냅니다.
잘 보면 영향을 많이 미치는 요소들은 커뮤니티 사이에 위치한 것을 볼 수 있습니다.
즉 서로 뭉쳐져 있는 커뮤니티를 연결하는 그 다리 역할을 하는 곳에서 전체 그리드에 많은 영향을 줄 수 있다는 것이죠.
이러한 특성은 독일 그리드에서만 발견되는 것은 아닙니다.
칠레 그리드를 보면 가운데 지역에 특히나 불안정한 요소들이 몰려 있는 것을 볼 수 있습니다.
연결 구조가 애매해서 어떤 커뮤니티에 명확한 소속감을 갖지 못한 그런 요소들을 조사해 보면 즉 커뮤니티 특성이 불분명한 요소들은 안정성이 낮은 것을 확인할 수 있습니다.
즉 그리드 네트워크에서 분명한 연결 관계를 형성하지 못하고 외톨이 신세에 있는 요소들은 그만큼 그리드를 불안정하게 만들 여지가 크다는 것이죠.
이렇게 네트워크 특성을 바탕으로 그리드 안정성을 연구하는 것이 제가 하고 있는 연구입니다.
그리고 저는 이것을 그리드 안정성을 분석하는 네트워크 역학이라고 부르고 싶습니다.
네트워크 역학이라는 말은 사회역학에서 채용해 봤습니다.
여러분 사회역학이라는 말을 들어보셨나요?
사회역학은 건강 상태와 질병의 사회적 분포 그리고 결정 요인을 연구하는 역학의 한 분야입니다.
말이 좀 어렵죠. 예를 들어보겠습니다.
어떤 사람이 무릎 연골이 다친 거예요. 이 무릎 연골을 진단하고 치료하는 것은 의사가 하겠죠.
의사는 이렇게 말할 겁니다.
무릎에 지나친 하중을 받은 상태에서 과도한 동작을 취해서 연골이 손상됐습니다. 수술하시고 물리치료받으시면 다시 회복할 수 있습니다. 이 무릎 연골이 부상당한 직접적인 원인은 과도한 무게에 있겠지만 이 상황을 야기한 보다 근본적인 이유는 무거운 무게를 반복해서 감당해야 하는 그 직장의 업무 처리 방식에 있다고 할 수 있겠죠.
질병의 원인을 한 차원 넓은 범위에서 연구하고 사회적인 결정 요인을 분석하는 것이 사회역학입니다.
사회역학자가 수술을 하고 질병을 치료하지는 못하지만 의사가 다루지 않는 범주에서 보다 근본적인 원인을 밝혀내는 역할을 합니다.
제가 앞서 그리드의 안정성에 대한 네트워크 역학이라고 부른 것도 이러한 맥락입니다.
제가 그리드를 통제하는 기계 장치를 고치거나 하지는 못합니다.
그러나 특정 지역에 유독 자주 고장이 나는 원인, 다른 곳보다 태생적으로 불안정할 수밖에 없는 곳들을 네트워크적인 관점에서 진단하고 분석할 수는 있습니다.
그런데 저는 어떻게 이런 연구를 하게 됐을까요? 네트워크에 이런 이야기가 있습니다.
연결이 늘어나다 보면 예상하지 못했던 전혀 새로운 일이 창발적으로 일어날 수 있다.
제 과학자로서의 여정도 이러한 네트워크 효과의 덕을 좀 본 것 같습니다.
한 번은 이런 적이 있었습니다.
제가 대학원에 들어가서 박사학위를 받았던 지도교수님을 만나기 이전에 있었던 일인데요.
그리드를 네트워크 과학으로 해석하고 또 지속 가능성을 분석해보고 싶은데 막상 그 연구를 수행할 연구비가 딱히 없었습니다.
그래서 제가 이런 연구를 하고 싶다고 연구 제안서를 작성해서 학과 내 교수님들을 방문하고 연구 책임자로 함께 해줄 수 있는 분을 찾아다녔습니다.
그때 한 교수님이 관심을 보이셨고 함께 제출했던 연구 과제가 선정이 돼서 본격적으로 연구를 시작할 수 있었습니다.
그때 그 교수님이 칠레 분이셨는데요.
마침 칠레는 그리드에 대한 상세한 정보를 공공에 자유롭게 공개하고 있었습니다.
그래서 저도 자연스럽게 칠레 그리드를 우선 연구하게 되었죠.
이렇게 시작된 칠레 그리드 연구는 대학원 연구 시절 내내 제 1순위 사례 연구 모델이 되었고, 칠레 그리드를 네트워크 모델로 구축해서 논문을 발표하기도 했습니다.
그렇게 연구를 하고 졸업할 때쯤 칠내에서도 복잡계 네트워크로 연구를 할 수 있는 사람들을 찾고 있었고, 마침 그리드 연구를 수행할 사람을 찾고 있었는데요. 공교롭게도 칠레그리드를 네트워크 과학으로 연구해 본 사람이 한국 사람인 저 말고는 딱히 없었던 거죠. 그래서 새로운 기회를 제안받고 칠레로 넘어가는 도전을 하게 되었습니다.
제가 방금 이게 도전이었다고 말씀드린 이유는 아마 잘 아실 것 같습니다.
과학 연구를 하러 외국으로 간다고 하면 보통 미국이나 아니면 유럽 쪽을 향하죠.
남미는 아직까지는 과학 분야에서 우리에게 익숙하지 않은 곳입니다.
그래서 그쪽을 경력을 쌓아간다는 것이 과연 어떻게 받아들여질지에 대해서 우려를 전해주셨던 분들도 계셨고요.
하지만 저는 제가 연구하고 싶은 분야가 명확했고, 또 그곳에서의 경험이 기회가 될 수 있다고 생각했기에 과감히 가보기로 결심했습니다.
지금 와서 하는 말이지만 칠레에 넘어갔던 것이 저에게는 정말 큰 도움이 되었습니다.
사실 칠레 그리드는 연구를 하기에 굉장히 좋은 모델입니다.
칠레에는 지진이 많죠. 그래서 원자력 발전을 할 수가 없습니다.
원자력이 좋다 나쁘다를 떠나서 태생부터 탈원전이 달성된 그리드이기 때문에 운영면에서 살펴볼 점이 굉장히 많은 그리드입니다. 또 칠레는 신재생에너지의 발전 비율을 이미 20%를 초과했는데 이 20%는 우리나라가 2030년까지 달성하고 싶어 하는 목표입니다.
게다가 동서남북이 안데스 산맥, 태평양 사막 남극으로 둘러싸여서 마땅히 이웃 나라와 전력 거래를 하기가 쉽지 않습니다.
즉 독자적인 그리드 망을 신재생에너지로 채워가면서 안정적으로 운영하고 있는 것이죠.
그래서 칠레에서의 연구 경험은 저에게 그리드 연구의 역량을 쌓을 수 있는 아주 좋은 기회였습니다.
그리고 그 경험을 바탕으로 지금은 우리나라의 그리드를 연구하기 위해 KENTECH에서 또다시 도전을 시작합니다.
네트워크의 연결이 꼭 사람일 필요는 없습니다.
여러분도 여러분의 네트워크에서 사람도 만나시고 소통하시고 도전하시고 기회를 만들어 가시면 좋겠습니다.
저는 그렇게 생각합니다.
진정성을 가지고 중요하다고 믿는 방향을 향하다 보면 새로운 길이 이어지고 선을 이룰 수 있다고 믿습니다.
KENTECH에 합류해서 새로운 학교를 만들어가는 이 시점에 저는 에너지 문제에 대한 사명감으로 그 도전을 이어가고 있습니다.
에너지 문제는 우리나라뿐 아니라 우리 인류가 고민하고 풀어야 하는 시대의 숙제라고 생각합니다.
이것이 단지 정전 없이 전기를 쓰자 이런 단순한 편익을 위한 것은 아닙니다.
에너지는 기후 환경 이슈에 대응하기 위한 근본적인 논의의 시작점일 뿐 아니라 우리가 지속 가능한 삶을 영위하고 무엇보다 사람이 사람답게 살 수 있게 해주는 가장 직접적인 요소입니다.
사람이 살아가는 데 보통 필요한 것을 의식주를 꼽는데 이제는 여기에 에너지를 더해야 합니다.
제가 대학원 공부를 시작하기 전에 인권 문제에 좀 관심이 많았습니다.
그 당시에 인권법센터에서 세미나를 들었던 적이 있는데요.
국제인권단체에서 일하시는 분께서 아프리카의 인권운동을 설명하시면서 활동 사례를 소개하셨습니다.
그중에 가정폭력을 당하는 피해자를 구제하러 직접 집으로 찾아갔던 경험을 말씀해 주셨는데요.
피해자를 구출하고 나서 '아니 왜 신고하지 않았냐?' 이렇게 물었더니,
신고를 하려면 오토바이를 타고 전화 걸 수 있는 곳으로 가야 하는데,
기름이 없어서 움직이지 못했다고 답을 했다는 겁니다.
그래서 본인들이 적극적으로 피해자를 탐문하면서 더 많은 분들을 구제할 수 있었다는 이야기를 소개해 주었습니다.
전 그런데 그 사례가 굉장히 마음에 큰 여운으로 남았습니다.
그 나라에서는 가정폭력 신고 전화도 운영하고 있었고, 아프리카에서는 나름 잘 정비된 제도를 시행하고 있었는데도 불구하고 그 피해자는 인권의 사각지대에 놓여 있을 수밖에 없었던 겁니다.
왜냐하면 에너지가 부족했기 때문입니다.
그분은 단체의 적극적인 활동 사항을 말씀해 주시고 계셨지만, 저는 그 이야기를 들으면서 에너지가 우리 삶 속에서 갖는 존재감이 가슴 깊이 다가왔습니다.
충분히 활용할 에너지를 공급한다는 것, 안정적이고 차별 없는 에너지 접근성을 확보한다는 것은 단순히 전기를 중단 없이 쓸 수 있다든가 경제적인 손해를 예방한다든가 하는 게 아니라, 사람이 사람답게 살 수 있도록 보호하는 각종 제도들, 우리의 삶을 떠받치고 있는 각종 사회 인프라가 살아 숨 쉬게 하는 의미라는 것을 깨달았습니다.
단지 편리하고 싶은 게 아니라 인간의 존엄을 지켜주는 힘이 여기에서 나옵니다.
에너지는 문명화된 사회를 살아있게 하는 혈액과도 같습니다.
그래서 에너지 문제를 혁신적으로 해결해 줄 인재를 육성하는 것, 우리가 사는 세상을 삶을 들여다보고 앞으로 달라질 세상을 대행해서 선도적으로 고민할 수 있는 학생들을 교육하는 것이 제가 이 시점에서 할 수 있는 가장 가치 있는 일이라고 생각합니다.
완전히 새로운 교육, 앞으로 다가올 새 시대를 주도할 수 있는 인재를 키우기 위해서 새로운 학교를 만들었습니다.
이것은 학교를 새로 만드는 수준이 아니라면 할 수 없는 그런 혁신적인 교육을 하겠다는 저희의 의지이자 절실함이기도 합니다. 우리 학생들이 에너지 산업과 연구 네트워크의 허브가 되도록 최선을 다하겠습니다.
저와 같은 사명감을 갖고 합류한 동료들과 함께 학생에게 필요한 것이 무엇인지 매일같이 토론하고 아이디어를 제시하며 노력하고 있습니다.
함께하는 동료들의 눈빛에서 진심을 확인하고 희망을 봅니다.
앞으로 계속해서 정진하겠습니다.
우리의 에너지는 풍요로워야 하고 우리의 삶은 행복해야 하니까요.
에너지는 편리가 아니라 존엄을 위한 문제입니다.
감사합니다.
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