현대 사회는 에너지 없이 단 하루도 돌아가지 않는다. 전기차를 움직이고, 인공지능(AI)을 위한 데이터센터를 가동하는 동력은 에너지의 생산과 저장, 활용에 달려있다. DGIST 에너지공학과는 이 한계 너머, 10년 후 인류에게 필요한 에너지를 설계하고 있다.

“다가올 에너지 대전환을 예측하는 데 그치지 않고, 먼저 준비하고 만들어가는 학과. 그것이 에너지공학과가 지향하는 미래입니다.”

8월 25일 DGIST에서 만난 인수일 에너지공학과 학과장은 이렇게 말했다. 최근 DGIST 에너지공학과는 인공지능(AI)과 머신러닝 전공 교수 7명을 새로 영입하며 AI 시대를 앞두고 학과의 체질을 바꾸고 있다. 그는 “2036년까지 AI 데이터센터, 휴머노이드 로봇, 자율주행, 우주기술이 급속히 성장하겠지만, 이 모든 기술은 안정적인 에너지 없이는 작동할 수 없다”며 말을 이어갔다.

이 문제의식이 학과가 준비하는 ‘에너지 인텔리전스(Energy Intelligence) 2036’의 출발점이다. Energy Intelligence 2036은 급격히 변할 2036년을 대비하는 DGIST 에너지공학과의 비전이다. 연구는 물론, 에너지 소재의 발견부터 생산·저장·변환·운영까지 모든 과정을 AI를 통해 최적화해, AI 시대가 요구하는 완전히 새로운 에너지원을 개발하겠다는 구상이다.

 

DGIST 에너지공학과의 연구는 에너지의 생산·저장·변환·활용 전 주기를 아우른다. 차세대 태양전지와 태양광 수소 생산 같은 에너지 생산 분야는 물론, 에너지 저장에 속하는 전고체·리튬이온 차세대 배터리도 연구한다. 여기에 이산화탄소 전환 촉매와 수전해·연료전지, 그리고 에너지 하베스팅과 열전소자와 장기간 전력을 공급하는 원자력전지까지, 사실상 에너지공학과 관련된 전 분야 연구를 진행하고 있다. 에너지가 만들어지고 쓰이는 전 단계를 한 학과가 들여다보는 셈이다.

한발짝 더 나아가 에너지공학과는 AI와 계산과학, 로봇이 연결된 ‘셀프-드라이빙 랩(Self-Driving Lab)’을 구축하고 있다. AI가 유망한 소재와 촉매를 찾아내면 계산과학적 방법을 사용해 소재의 가능성을 검증한다. 소재의 가능성에 대해 연구자와 로봇이 분석한 결과는 다시 AI가 학습한다. 수년간 새로운 소재를 찾기 위해 반복했던 시행착오를 인간과 AI, 로봇이 협력하는 연구 생태계로 바꾸려는 것이다. 인 학과장은 “AI가 두뇌라면 에너지는 그 두뇌와 로봇, 자동차, 데이터센터, 우주시스템을 실제로 움직이는 힘”이라며 “에너지 연구자에게는 하나의 기술을 넘어 전체 시스템을 보는 능력이 필요하다”고 강조한다.

그렇다면 실제로 어떤 연구가 이뤄지고 있을까. 사례를 보기 위해 인 학과장의 연구실을 직접 들여다봤다. 잘 정돈된 연구실에서는 미래를 바꿀 에너지 기술 연구가 진행되고 있었다. 한쪽에서는 이산화탄소를 자원으로 바꾸는 연구가 진행 중이다. 태양광과 촉매를 이용해 이산화탄소를 연료와 화학원료로 전환하려는 시도다. AI와 데이터센터가 급증할수록 전력 소비와 탄소 문제는 함께 커진다. 이산화탄소를 골치아픈 온실가스가 아니라 다시 자원으로 순환시키자는 새로운 발상이다.

다른 한쪽에서는 ‘충전’이라는 개념 자체를 없애는 원자력전지가 연구되고 있다. 원자력전지는 방사성 동위원소가 붕괴하면서 내는 에너지를 전기로 바꿔, 충전 없이 장기간 전력을 공급하는 개념의 전지다. 인수일 교수팀은 최근 페로브스카이트 베타전지에서 10%가 넘는 에너지 변환효율을 달성하며 활용 가능성을 보여줬다. 이산화탄소는 자원으로, 전지는 충전없이 자유롭게. 서로 다른 두 연구가 향하는 곳은 결국 하나다. 지금까지 없었던 미래의 에너지를 만드는 것이다.

인 학과장은 마지막으로 DGIST 진학을 꿈꾸는 학생들에게 이렇게 말했다.

“AI도, 로봇도, 우주기술도 결국 에너지로 움직입니다. 미래를 움직일 에너지를 만들고 싶은 인재라면, DGIST 에너지공학과에서 함께 도전합시다.” 

 

에너지공학과는 어떤 인재상을 원하시나요?

패스트 팔로워보단 퍼스트 리더를 꿈꾸는 사람을 원합니다. 이미 나온 문제의 정답을 잘 찾는 사람보다, 10년 뒤 중요해질 문제를 먼저 발견하고 질문하는 사람이죠. 화학, 재료, 물리, 기계,인공지능(AI) 등 학문의 경계를 두려워하지 않고, 소재에서 시스템, 실증까지 연구 전 단계를 연결할 연구자를 찾습니다.

 

에너지공학과는 어떤 미래를 그리나요?

AI가 설계한 새로운 소재로 청정 연료를 만들고, 로봇과 우주선과 의료기기가 충전 없이 오래 작동하는 에너지 체계를 만드는 세상입니다. 저 혼자 할 수 있는 일은 아닙니다. 10년 뒤 중요해질 문제를 먼저 알아보는 학생과 함께라면 가능하다

남윤중

8월 25일 만난 인수일 DGIST 에너지공학과 학과장에게서 에너지공학과의 비전을 들었다.