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에너지 공학에서 효율(Efficiency)은 투입된 에너지 대비 활용된 에너지의 비율이며 에너지 변환 상의 손실이 어느 정도인지를 평가하는 데 사용한다. 효율의 단위는 무차원수 혹은 %로 표현될 수 있다. 분모와 분자의 성분이 동일하기 때문이다. 에너지 시스템의 우수성을 효율만으로 판단할 수가 없는 것이 있다. 예를 들면 조명의 경우는 투입되는 전기 에너지 대비 조명의 밝기 같은 것이다. 적은 에너지를 투입하고 더 밝은 조도를 발생시킬 수 있다면 그 조명기기는 우월한 것이다. 이때 그 단위는 %로 표현할 수가 없는데 분모(전기)와 분자(조도)가 상이한 단위이기 때문이다. 에너지 변환 상의 손실량이 얼마인가 보다는 원하는 현상이 얼마나 잘 발현되는 가를 평가하는데 사용되며 효능(efficacy)이라고 한다. 전력 시스템에서 효율과 효능은 비슷한 듯 하나 전혀 다른 관점에서 해석된다. 전통적 석탄 발전소에서 발전된 전기가 집안의 백열등까지 전달되어 사용될 때의 에너지 효율은 5% 미만으로 황당할 정도로 낮은 효율을 가지고 있지만, 최종 결과물인 방 안의 밝기는 그 비효율성을 용인한다. 손실된 에너지의 비용은 소비자가 원하는 바를 얻게 해준 것에 대한 보상을 넘어서는 가치를 만들었기 때문이다. 에너지 시스템에서 효율은 공학도들의 관심사고 효능은 소비자들의 관심사이다. 지난 200년 석탄과 석유의 시대는 단지 에너지 생산력의 증가 뿐만이 아니라 그 원료 가공물에 의한 문명의 전환을 이룬 시기였다. 탄소 함유 물질은 에너지 연료 이외에도 플라스틱, 아스팔트, 화학 섬유, 합성 고무 등 인류 생존과 생활의 필수품에 영향을 주고 시장과 산업생태계를 만들어 왔다. 특히 물질을 산소와 화학 결합시키는 과정에서 만들어내는 고온의 열에너지를 운동 에너지로 변환시키는 연소 엔진 기술은 인간을 지구 위의 '겸손한' 존재에서 삶의 환경을 지구 밖 우주에서 탐색할 수 있는 '괘씸한' 존재로 만들었다. 지구 위의 바람과 태양 에너지의 일부를 수거하여 겸손히 살아가자는 것과 물질에서 신이 숨겨놓은 에너지를 뽑아내어 경계의 벽을 넘어 날아가자는 것은 전혀 다른 가치의 효율과 효능이다. 연소 엔진의 폭발적 효율성은 연료를 수소로 바꾸면 친환경적 효능성을 가지면서도 유지될 수 있다. 얼마 전 미국에 수출한다고 보도된 두산 에너빌리티의 가스 터빈 발전기는 그러한 경계를 넘어서는 효율성과 친환경성을 확보하는 궁극의 연소 엔진 기술의 시작이라 할 수 있다. 탄소중립 정책과 더불어 화석 연료 에너지 시스템의 좌초 자산화라는 인식으로 인해 가스 터빈 기술을 주목하지 않는 경향이 있는 듯 하다. 미래의 에너지 시장은 재생 에너지가 대세가 될 것이라는 예측과 기대가 있다고 해서 천연가스 시대가 바로 끝나는 것은 아니다. 미래 수요를 잘못 예측하면서 현재의 주력 기술에서의 혁신을 소홀히 하는 경우는 20 여년전 일본이 메모리 반도체에서 시스템 반도체로 투자 방향을 바꾸면서 벌어진 결과를 생각나게 한다. 그 당시 일본은 단순히 메모리 용량을 늘리는 반도체 기술 보다는 뭔가 더 복잡하고 어려운 시스템 반도체 분야가 더 부가가치가 높아질거라 기대했었다. 한국은 오히려 단순하다는 메모리 용량 늘리기에 초격차 기술을 개발하면서 메모리 반도체 시장을 석권하게 되었다. 일본은 시스템 반도체 시장 수요가 예상보다 더디게 진행되었고 산업생태계 전반에 경쟁력을 상실하게 되었다. 오늘 내가 하는 것은 단순하고 쉬우니 미래 더 높은 가치를 위해 새로운 것을 하자는 것은 리스크가 작지 않다. 일본 반도체 산업의 투자 전략과 결과는 시장의 수요 예측의 타이밍과 종합적 대응 방안의 중요성을 일깨워 준다. 김재민
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