전 세계적인 기후 위기와 에너지 패러다임의 급격한 변화 속에서, 지속 가능한 발전을 이룩하기 위한 혁신 기술의 발굴은 국가적·기업적 차원의 최우선 과제가 되었다. 특히 일상 속에서 무심히 버려지는 진동, 압력, 충격 등의 물리적 에너지를 회수하여 유용한 전기에너지로 변환하는 ‘에너지 하베스팅(Energy Harvesting)’ 기술은 초연결 스마트시티와 친환경 인프라를 완성할 핵심 열쇠로 주목받고 있다.
이러한 거시적인 변혁의 첨단에서 독보적인 압전(Piezoelectric) 하베스팅 원천 기술에 인공지능을 융합하며 글로벌 친환경 에너지 시장을 선도하고 있는 강소기업이 있다. 부산 해운대 센텀시티에 둥지를 튼 다안스마트이엔지(대표이사 김동완)가 바로 그 주인공이다.
◇에너지 하베스팅의 새로운 패러다임... 압전 기술의 메커니즘과 가치
오늘날 화석연료 기반의 에너지 구조에서 신재생에너지로의 대전환이 급격하게 이뤄지고 있으나, 태양광과 풍력 등 기존의 자원들은 기후 환경과 지리적 요건에 따른 '간헐성 문제'라는 치명적인 한계를 지니고 있다. 바람이 불지 않거나 해가 뜨지 않으면 전력 공급의 안전성이 극도로 저하되는 것이다. 다안스마트이엔지는 바로 이 난제를 해결할 열쇠로 일상적이고 지속적이며, 인간의 활동과 물류 이동에 따라 통제 가능한 ‘물리적 운동’에 주목했다.
압전 에너지 하베스팅은 압전 소자에 기계적 압력이나 진동이 가해질 때 전기적 변위가 발생하며 전기에너지가 생산되는 원리를 이용한다. 자동차가 도로를 달릴 때 발생하는 하중, 사람들이 보도를 걸을 때 생기는 충격, 대형 구조물이 미세하게 흔들리는 진동 등이 모두 상시적인 발전 자원이 된다.
다안스마트이엔지는 태생적 한계로 인해 성장의 정체를 겪기 쉬운 중소기업 생태계에서, 고도의 R&D 투자를 통한 차별화된 원천 기술 확보만이 지속 가능한 생존과 경쟁력을 보장한다는 신념을 지녀왔다. 그리고 이를 바탕으로 오랜 기간 독자적인 기술 국산화와 효율 고도화에 매진해 왔다.
◇국가 R&D 가치 입증, 도로 위 분산 전원의 혁신을 이끌다
다안스마트이엔지의 기술적 돌파구는 정부의 핵심 혁신 과제 수행을 통해 대외적으로 선명하게 입증되기 시작했다. 지난 2019년, 중소벤처기업부에서 시행한 ‘도로의 분산전원용 태양광발전 연계 매크로 압전에너지 하베스팅 모듈 및 회로 기술개발’ 프로젝트는 이들이 가진 공학적 역량이 유감없이 발휘된 대표적 성과다.
해당 기술은 도심 도로 환경에서 차량 통행 시 가해지는 반복적인 고하중 충격을 전기에너지로 회수하는 특수 매크로 압전 모듈을 설계하고, 이를 기존 태양광 시스템의 전력망과 유기적으로 결합하는 융합 회로를 핵심으로 한다. 낮 시간에는 태양광을 통해 전력을 생산하고, 야간이나 우천 시에는 차량의 주행 진동과 압력을 통해 전력을 상시 생산함으로써 기후 조건의 취약성을 상쇄하는 완벽한 상호보완적 분산전원 시스템을 완성해 낸 것이다. 이 성공적인 연구는 국토 공간을 효율적으로 활용하면서도 국가 에너지 효율화를 달성할 수 있는 새로운 대안을 제시하며 학계와 산업계의 이목을 동시에 집중시켰다.
◇랜드마크 프로젝트: 부산신항 ‘스마트 녹색항만’의 난제를 풀다
도로에서의 성공을 발판 삼아 다안스마트이엔지는 한층 더 고난도의 환경이자 거대한 국가 물류의 동맥인 ‘항만’ 인프라로 그 영토를 넓혔다. 2021년 11월부터 정부와 부산항만공사(BPA)의 공동 지원을 받아 수행한 ‘항만게이트용 스마트 압전발전시스템 개발 및 실증’ 프로젝트는 다안스마트이엔지의 기술적 성숙도를 증명하는 결정적 이정표가 되었다.
수십 톤에 달하는 대형 컨테이너 트레일러와 중장비가 24시간 끊임없이 교차하는 항만 게이트는 압전 에너지를 수확하기에 최적의 풍부한 환경을 갖추고 있지만, 동시에 상상을 초월하는 하중과 외부 충격, 해풍으로 인한 염분 등 혹독한 환경적 스트레스를 견뎌내야 하는 난공불락의 영역이었다. 다안스마트이엔지는 주관기관으로서, 부산항만공사와 한국조선해양기자재연구원(KOMERI) 등이 공동연구기관으로서 유기적인 공동 개발 협력 체계를 구축하고 시스템 개발에 착수했다. 소자의 파손을 막으면서도 충격 에너지를 온전히 전력으로 흡수하는 구조역학적 설계가 핵심이었다.
이후 2023년, 마침내 전체 시스템의 국산화 및 자체 기술로 개발한 스마트 압전 에너지 시스템을 실제 국내 최대 물류 거점인 ‘부산신항’ 게이트 현장에 직접 설치하고 장기적인 현장실증시험(Field Test)을 통하여 압전모듈의 내구성, 발전특성, 방수문제, 토목문제, 압전에너지 저장문제 등 다양한 문제점 등을 해결하였다. 극심한 외부 충격 조건 속에서도 시스템은 단 한차례의 오작동 없이 안정적으로 구동되었으며, 버려지던 차량 진동을 순수 국산 기술을 통해 전력으로 완벽하게 치환해 내는 획기적인 실증 데이터를 확보하는 데 성공했다.
김동완 대표이사는 “부산신항에서의 현장 실증시험 성공은 기술적 실험의 완성만이 아니다. 혹독한 항만 환경에서 내구성과 발전 효율을 완벽히 입증해냄으로써, 국내외 최초로 실제 상용화가 가능한 항만 전용 스마트 압전 시스템의 표준을 정립한 쾌거”라고 강조했다.
◇4차 산업혁명의 핵심, ‘인공지능(AI) 융합’으로 진화하는 지능형 인프라
김동완 대표이사가 가장 강조한 대목이자, 타 기업이 감히 따라올 수 없는 차별점은 바로 압전 하베스팅과 ‘AI(인공지능) 기술의 결합’이다. 다안스마트이엔지의 미래형 시스템은 단순히 불특정 전력을 모으는 1차원적 발전 장치에 머무르지 않는다.
대형 차량이 압전 패드를 밟고 지나갈 때 발생하는 진동의 파형, 주파수 분포, 그리고 압력의 감쇄 속도는 차량의 무게와 축수, 속도에 따라 각기 다른 '고유의 데이터 패턴'을 형성한다. 다안스마트이엔지는 자체 개발한 지능형 ICT 자동화 장치를 통해 이 미세한 진동 데이터를 초고속으로 실시간 수집하고, 인공지능 알고리즘을 통해 딥러닝 분석을 수행하여, 이를 통해 항만 게이트를 통과하는 트레일러의 과적 여부를 단 수초 만에 정밀하게 판별해 내는 것은 물론, 도로 인프라의 미세 균열이나 하부 지반 침하 등의 위험 징후를 선제적으로 포착하는 ‘지능형 안전 모니터링 센서’로서의 기능까지 향후 데이터를 축적하여 통합할 계획이다.
에너지를 생산하는 발전 인프라가 동시에 도시와 항만의 안전을 감시하는 ‘스마트 브레인’ 역할을 수행하는 것이다. 김 대표는 “이러한 AI 융합 기술이 접목되어야만 비로소 글로벌 시장이 요구하는 진정한 의미의 ‘스마트 녹색항만’ 및 ‘친환경 스마트시티’가 완성될 수 있다.”고 역설했다.
◇세계적 석학의 엔지니어링 리더십과 속도감 있는 경영 철학
다안스마트이엔지가 첨단 융복합 분야에서 압도적인 진입장벽을 구축한 원동력은 압전 하베스팅 권위자 김동완 대표이사의 독보적인 학문적 백그라운드와 R&D 중심 경영에 있다.
김 대표는 에너지·자동화 분야의 혁신적 연구 성과를 인정받아 세계 3대 인명사전인 ‘마르퀴즈 후즈 후’에 7년 연속 등재되었으며, 영국 IBC ‘21세기 2000인의 지식인’ 등 최고 권위의 인명록에 잇따라 이름을 올린 세계적 석학이다. 동명대학교 전기공학과 교수로서 학술적 진리를 탐구해 온 그는 이론을 산업 현장의 살아 숨 쉬는 솔루션으로 구현하기 위해 직접 경영 전면에 나섰다. 현재도 한국산업기술평가원 평가위원, 국토교통부 항공청 기술자문위원 등 국가 핵심 기술 정책의 자문과 심의를 맡아 활발히 활동 중이다. 그간 SCI급 해외 유명 학술지 논문 발표와 지능형 전력제어 특허 등 수많은 기술적 성과를 거둔 그는 부산광역시장 표창(2015), 대한전기학회장 표창(2016), 부총리 겸 교육부장관 표창(2017) 등을 수여받기도 했다.
김 대표는 격변하는 기업 환경에서 ‘속도’와 ‘타이밍’을 가장 핵심적인 생존 경쟁력으로 꼽는다.
“아무리 정교한 비즈니스 모델이라도 시장의 타이밍을 맞추지 못하면 사장된다. 고객의 기대를 뒤쫓는 것이 아니라, 시장의 예측을 상회하는 과감한 혁신의 속도로 잠재적 수요를 먼저 창출해 나가야 한다”
◇지속 가능한 미래를 향한 다안스마트이엔지의 거침없는 전진
다안스마트이엔지의 비즈니스 스펙트럼은 압전 하베스팅에만 국한되지 않는다. 이들은 건축물의 안전성과 품질을 담보하는 전문 설계 및 감리 사업을 안정적으로 영위하고 있으며, 여기서 다져진 탄탄한 구조역학적 신뢰성을 기반으로 신재생에너지 R&D와 컨설팅을 전개하고 있다. 대형 구조물에 대한 완벽한 이해가 선행되었기에 거대한 항만 게이트나 가혹한 도로 환경에서도 파손되지 않는 최적의 압전 인프라 설계가 가능했던 것이다.
‘성장’을 넘어 ‘생존’이 목표가 된 작금의 중소기업 환경 속에서, 다안스마트이엔지의 거침없는 R&D 행보는 고유의 핵심 강점을 글로벌 경쟁력으로 승화시키는 완벽한 모델이 된다.
4차 산업혁명 시대에 발맞춰 최적화된 테크 솔루션으로 사회에 공헌하는 모범 기업이 되겠다고 약속한 압전 하베스팅 권위자 김동완 대표이사. 그의 정밀한 공학적 혜안과 진취적인 리더십 아래, 다안스마트이엔지가 대한민국을 넘어 전 세계 녹색 에너지 인프라의 표준을 바꾸어 나갈 글로벌 테크 리더로 우뚝 서기를 기대해 본다.
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