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정책간행물

[2022년 20호] (이슈포커스) 5G 기술을 활용한 환경 피해 감축 방안과 주요 사례 (美 ITIF, 9.27)

2022-11-02View. 348
  • 담당부서 :동향조사연구팀
  • 담당자 : 홍천택
  • 연락처 : 02-3485-4033
  • 분류 : 산업기술 동향워치

◎ 미국 정보기술혁신재단(ITIF)이 5G 이동통신 기술*을 활용한 환경 피해 감축 방안과 제조·운송·농업 부문의 주요 사례를 정리

* 고주파수 대역을 활용하는 5G는 대기시간(latency)이 짧고 기기 간 연결성을 향상시키는 글로벌 무선 표준

- 온실가스 배출 감축을 위한 기술 활용의 중요성이 부각되는 가운데, 배출량 감축과 환경 보호에 기여할 수 있는 후보 기술로 5G에 주목

- 주요 산업의 5G 기술 도입으로 경제적 효율성 개선, 에너지 사용 절감, 효율적 자원 배분을 통한 온실가스 배출 감축 효과가 발생할 것으로 전망

 

◎ (제조업 및 커넥티드 기기) 스마트공장 구현을 통해 제조업 생산성을 개선하고 ‘디지털 트윈’ 구축으로 운영 효율성 제고 및 온실가스 배출 절감에 기여

 

▘제조업·커넥티드 기기 분야 5G 도입 배경과 예상 효과▗

목적

내용

탄소 배출 및 

산업 현황

∙ 제조업은 전 세계 탄소 배출량의 약 1/5을 차지하므로, 이를 효과적으로 재설계할 경우 관련 편익이 발생할 수 있을 것으로 기대

 통상적으로 非면허 주파수 대역(unlicensed spectrum)을 사용하는 기존의 스마트 공장은 유선 네트워크에 연결된 일부 소규모 무선 장치 중심으로 구성되어 있어, 신뢰성이 낮고 기기 간 통신과 호환성 문제를 보유

5G 도입

 예상 효과 

∙ 5G는 무선 서비스 속도를 높일 뿐만 아니라 안정적인 연결성을* 제공함으로써 생산성과 효율성을 제고

  - ▲5G 네트워크로 연결된 스마트 기기를 통해 생산 공정의 모니터링 및 의사결정 구조 개선 ▲산업인터넷(IIoT) 네트워크를 대형 생산 설비 모니터링과 유지 보수 프로세스에 적용하여 설비 관련 문제 발생을 사전 예측·대응 가능

 ∙ IIoT로 수집된 정보와 데이터를 활용하여 제조 공정·시설을 가상으로 표현하는 ‘디지털 트윈’ 구축을 통해 시스템의 약점이나 비효율성을 면밀히 조사할 수 있으며, 많은 비용이 투입되는 물리적 구현 전 시뮬레이션을 실시함으로써 잠재적 영향을 평가 가능

주요 사례

∙ (미국 텍사스州 Ericsson 5G 스마트공장) 에너지 사용을 24% 감축하는 5G 네트워크 기반의 장치를 활용

※ ▲(이동 로봇) 상품 이동 속도·효율성 제고 ▲(공장 전반의 5G 연결성) 통신·모니터링 정확도 개선

∙ (핀란드 Oulu의 Nokia 스마트공장) IoT AI 기술 기반 분석 및 디지털 트윈 등을 도입한 결과 운영 효율성은 30% 증진, 시스템 유지 관리 작업은 98% 감소   

 

◎ (운송 및 스마트시티) 5G 실시간 데이터 전송을 통해 안전하고 효율적인 차량 이동, 경로 최적화, 에너지 절감을 도모할 수 있고 건물 내 스마트 모니터링으로 폐기물 감축 가능

 

▘운송·스마트시티 분야 5G 도입 배경과 예상 효과▗

목적

내용

탄소 배출 및 

산업 현황

∙ 미국 전체 온실가스 배출량의 27%를 차지하는 운송 부문은 전기차를 친환경 대안으로 활용해 왔으나, 최근 기술 혁신을 통한 배출량 최소화 방안이 대두  

5G 도입

예상 효과 

∙ 5G 이동통신 기술로 차량과 교통·운송 시설이 상호 연결될 경우 경제적 효율성 개선, 배출량 및 에너지 절감이 가능

  - 5G 기술은 지연 시간이 매우 짧아 이동 차량 간의 실시간 데이터 송수신을 뒷받침하므로, 이를 통한 경로 최적화로 교통안전과 운송 효율성이 개선 

※ 5G 연결 센서·카메라를 통해 제공되는 실시간 교통 정보는 교통 체증 방지, 신속한 유휴 공간 탐색 및 주차 등을 지원하여 배기가스 배출을 감축 

∙ 건물 내 5G와 연결된 스마트 미터 및 모니터링 장치는 누수 감지 등의 기능을 바탕으로 에너지 효율성을 증진하고 폐기물을 감축

주요 사례

∙ 미국 조지아州 Peachtree Corners) 5G 기반 스마트시티인로 스마트 신호등과 차량 간 무선 데이터 송수신을 통해 교통 흐름 등을 개선

 

◎ (농업) 5G 연결 디지털 센서와 AI 기반 데이터 분석을 통해 자원 배분 상황을 평가하고, 농사에 투입되는 자원과 에너지를 효율적·경제적으로 사용할 수 있도록 지원

 

▘농업 분야 5G 도입 배경과 예상 효과▗

목적

내용

탄소 배출 및 

산업 현황

∙ 농업은 미국 온실가스 배출량의 11%를 차지하는 고배출 산업으로, 농촌 환경 대부분이 인터넷 서비스 연결에 어려움을 겪고 있으며 관련 비용도 높은 상황

∙ 삼림 벌채(Deforestation) 또한 최대 10%에 근접하는 온실가스 배출원으로서, 브라질·인도·인도네시아에서 발생하는 불법 벌목 문제의 심각성이 대두   

5G 도입 

예상 효과 

∙ 디지털 센서와 AI 데이터 분석을 기반으로 투입 자원의 정확한 배분 상황을 평가하고 살충제, 비료·물·에너지 등을 경제적으로 사용하는 정밀 농업(precision farming) 구현이 가능

   - ’30년까지 농장의 25~50%가 정밀 농업을 채택할 경우, 전 세계적으로 연간 3억 톤의 수확량 증산, 연간 1,000억 달러의 자원 투입 비용 절감, 연간 1,500억㎥의 물 사용량 감축이 가능할 것으로 예상

∙ 5G 기반 음향 모니터링 시스템을 활용한 불법 삼림 벌채 모니터링을 추진

주요 사례

∙ (5G Open Innovation lab) ’21년 미국 워싱턴 州 Snohomish County에 구축한 5G 농업 필드랩(field lab)에서 IoT 기반 농업의 성과를 도출

  - 토양 센서가 온도, 산소 수준, 방사선, 수분 함량을 측정해 농작물의 생육을 지원

  - 공급망·물류 추적으로 이해관계자 간 원활한 소통 및 공급망 문제에 대응

 (Rainforest Connection) 5G 음향 모니터링 시스템으로 불법 벌목·밀렵 근절을 도모 

※ 삼림에서 발생하는 모든 소리를 실시간 포착해 클라우드에 업로드 → 전기톱 등 벌채·밀렵의 소리 신호를 신경망 모델로 분석 → 불법 활동 발생에 대한 실시간 경보 송출 진행

 

(참고 : ITIF, 5G Can Play a Role in Reducing Environmental Harm, 2022.09.27.)

 

* 관련링크

https://itif.org/publications/2022/09/27/5g-can-play-a-role-in-reducing-environmental-harm/

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