탄소중립도시와 인공지능

기후 위기 시대, 지속 가능한 도시를 위해
기후 위기의 심각성은 날로 커지고 있으며, 이에 따라 온실가스 배출을 줄이기 위한 탄소중립도시의 필요성이 더욱 절실해지고 있다. 도시는 인류의 주요 생활 터전이자 대기 중 탄소의 주요 배출원으로, 이러한 도시 문제를 해결하는 데 인공지능이 중요한 역할을 한다. 탄소중립도시는 단일 기술만으로 실현될 수 없으며, 신재생 에너지 활용, 에너지 저장 기술, 스마트 그리드, 친환경 교통수단 등 다양한 기술과 정책이 종합적으로 추진되어야 한다. 인공지능은 이러한 요소들을 최적화하는 데 중요한 역할을 한다. 예를 들어, AI는 전력 수요 예측, 에너지 효율화, 교통 흐름 최적화 등에서 큰 기여를 할 수 있다. 또한, 스마트 빌딩과 같은 에너지 효율적 건축물의 관리와 운영, 도시의 보행 환경 개선 등에서도 인공지능의 적용이 중요하다.
이 책은 탄소중립도시의 계획과 운영에 있어 인공지능이 어떻게 기여할 수 있는지를 구체적으로 다루며 실제 사례를 통해 탄소중립을 향한 다양한 접근 방안을 제시한다. 또한 탄소공간지도를 활용한 도시 계획 수립 등 미래 도시를 위한 새로운 가능성을 탐색하며 인공지능을 통해 지속 가능한 미래 도시를 구축하기 위한 실질적인 지침을 제공하고 있다.

기후 위기에 대응해 탄소중립도시를 구현하는 인공지능의 역할을 탐구한다. 신재생 에너지, 스마트 그리드, 친환경 교통수단 등 다양한 기술과 정책의 통합을 통해 AI가 도시 문제를 해결하고, 지속 가능한 미래 도시를 구축하는 데 기여하는 방안을 제시한다.

정승현
한국건설기술연구원에서 연구위원으로 근무 중이다. 한양대학교에서 도시계획으로 박사학위를 받았다. 국가연구소대학인 UST 교수를 겸직하고 있고, 한양사이버대학교에서 겸임교수로 강의하고 있다. 도시 환경에 대한 이해를 바탕으로 도시계획 분야에 대한 기술과 정책 연구에 중점을 두고 있다. 국가 연구 개발 사업인 ‘탄소공간지도기반 계획지원 기술개발’사업의 연구단장을 수행했고, 국내외 등재지와 SCI급 국제 학술지에 40편 이상의 논문을 게재했다.

탄소중립을 위한 조건

01 도시의 이상향, 탄소중립도시
02 탄소중립과 인공지능
03 스마트시티와 탄소중립
04 건물 에너지 관리와 탄소중립
05 모빌리티 혁명과 탄소중립
06 탄소공간지도의 구축과 활용
07 탄소중립도시의 계획과 관리
08 탄소중립도시 사례
09 탄소중립과 인공지능의 모순
10 탄소중립도시 이후

1972년, 로마클럽의 보고서 ‘성장의 한계(The limits of growth)’에서는 현재의 성장 추세가 지속된다면 100년 안에 그 한계에 도달할 것이라고 보았다. 특히 인구 증가와 그에 따른 공업 활동의 영향으로 지구의 환경 오염은 가속화될 것으로 전망했다. 이를 배경으로 UN 환경회의를 비롯한 국제회의에서는 전 지구적 차원에서의 환경과 에너지 문제에 대한 논의가 본격화되기 시작했다. 이후 지구 온난화와 그에 따른 기후 변화에 대응하기 위해서 1992년 브라질 리우에서는 192개국이 참여하고 160개국이 서명한 ‘기후 변화 협약’이 체결되었고, 1997년에는 기존의 구속력이 없던 협약을 대체하기 위해 선진국들의 온실가스 감축 목표치를 규정한 ‘교토 의정서’가 채택되기에 이르렀다. 기후 변화에 대한 각국의 노력은 여기서 멈추지 않았고, 이후에도 새로운 협약을 체결하면서 탄소중립도시를 만들기 위한 다각적인 노력을 기울이고 있다.
－01_“도시의 이상향, 탄소중립도시” 중에서

스마트 빌딩은 냉난방, 조명, 전력 시스템을 자동화해 에너지 소비와 생산을 최적화할 수 있다. 그리고 실내 온도를 자동으로 제어해 최적의 근무 환경을 유지할 수 있다. 첨단 기술을 업무 수행 과정에 도입할 경우 건물이 사무 자동화를 지원할 수도 있다. 건물로의 출입과 외부로부터의 보안 관리 부문에 사물 인터넷, CCTV 등을 활용할 수도 있다. 재난·재해와 화재 발생 시에도 건물 내부에 있는 사람들의 안전을 확보하기 위한 설비와 기능도 갖추고 있다. 한마디로 스마트 빌딩은 첨단 기술을 활용해 모든 방면에서 기존 건물과 차별화되는 성능 향상을 목표로 한다.
－04_“건물 에너지 관리와 탄소중립” 중에서

탄소공간지도를 기반으로 탄소중립도시의 계획 수립 지원 기술이 개발되어 확대 보급되면 일선 지자체에서의 탄소중립도시계획 수립 시 활용할 수 있을 것이다. 현행 도시·군기본계획 수립 내용에 담겨야 하는 탄소 배출 감축 목표의 설정, 탄소 배출을 최소화할 수 있는 도시 공간 구조의 설정, 탄소중립도시계획 요소의 적용 기법이 계획 수립 지원 기술에 포함된다. 그리고 계획 수립 이후에 탄소 감축에 대한 모니터링과 개별 개발 사업 단위에서의 탄소중립 수준을 시뮬레이션할 수 있는 기능도 탄소중립도시계획을 지원하게 될 것이다.
－06_“탄소공간지도의 구축과 활용” 중에서

탄소중립을 위해 인공지능 기술이 적용된 자율 주행차도 탄소중립에 역행하는 사례가 될 수 있다. 일반적으로 자율 주행차는 전기로 움직이기 때문에 온실가스와 매연을 발생시키지 않고, 에너지 소모를 최소화하는 방식으로 주행하기 때문에 탄소중립도시의 필수 요소로 소개되고 있다. 그런데 전기차가 오히려 대기 질을 악화시키고 온실가스 감축에도 도움이 되지 않는다는 의견도 있다. 그 근거는 전기차의 주재료, 생산 과정, 에너지원 측면에서 제시되고 있다.
－09_“탄소중립과 인공지능의 모순” 중에서