디지털 탄소중립 플랫폼 기술 동향 분석

1. 해외 추진 동향

기후위기 대응을 위한 탄소중립 전략이 전 세계적으로 강화됨에 따라 주요 선진국들은 디지털 기술을 탄소저감 수단으로 적극 활용하고 있다. 특히 인공지능, 사물인터넷, 디지털트윈, 클라우드 등의 기술을 기반으로 한 ‘디지털 탄소중립’은 에너지 효율 제고와 온실가스 배출 감축을 동시에 실현할 수 있는 전략으로 주목받고 있다.

이를 위해, 해외 주요 국가들은 디지털전환과 탄소중립을 별개의 정책이 아닌 통합 전략으로 접근하고 있으며, 주로 디지털트윈, 스마트그리드, AI, IoT와 같은 혁신적인 디지털 기술을 활용하여 탄소배출을 실시간으로 추적하고 최적화하는 방식으로 전개되고 있다. 각국은 디지털 기술을 활용하여 에너지 효율성을 높이고, 탄소배출 저감을 실현하며, 스마트시티 및 스마트 제조 등 다양한 분야에서 디지털전환을 촉진하고 있으며, 이를 통해 각국은 탄소중립 목표를 달성하는 데 중요한 디지털 기술을 적극적으로 채택하고 있다. 특히 데이터 기반의 ESG 경영, 실시간 탄소배출 모니터링, 인공지능 기반 최적화 시스템의 도입은 글로벌 공통의 핵심 전략으로 확인되고 있다.

전체적으로 보면, 유럽은 가장 정교한 탄소중립-디지털 통합 정책 구조를 갖추고 있으며 법제화 수준이 높다. 미국은 AI 기반 감축 기술 R&D와 공공 디지털 인프라의 탄소중립화에 초점을 맞추고 있으며, 일본은 녹색전환(GX)을 통해 데이터 기반 감축 플랫폼의 통합 및 민관 협력 모델을 강화하고 있다.

1.1 유럽

유럽연합은 2019년 발표한 「European Green Deal」을 통해 2050년까지 탄소중립을 달성하겠다는 계획을 발표하고, 이를 디지털전환 정책인 「Digital Decade 2030」과 연계하여 추진하고 있다. 디지털 기술은 에너지 수요 예측, 스마트그리드 운영, ESG 데이터의 표준화 등에 핵심적으로 활용된다. 대표적 사례로는 유럽 전체를 디지털 지구본 형태로 재현하는 ‘Destination Earth’ 프로젝트가 있으며, 이는 다양한 기후 시나리오를 시뮬레이션하여 정책 결정을 지원하는 역할을 한다.

특히, 독일은 「Energiewende(에너지 전환)」 정책과 「Industrie 4.0」 전략을 연계하여 제조업 기반의 디지털 탄소중립을 추진 중이다. 디지털트윈 및 AI 기반의 공정 최적화 기술을 통해 생산 과정의 에너지 소비를 저감하고 있으며, 중소기업을 대상으로 한 ‘스마트 제조+탄소 저감 통합 지원 프로그램’을 운영하고 있다. 독일 정부는 또한 ICT 기술을 활용한 건물 에너지관리시스템(BEMS)과 탄소배출 모니터링 기술 보급을 장려하고 있다.

1.2 미국

미국은 2022년 「Inflation Reduction Act」를 통해 디지털 기반의 에너지 인프라에 대규모 투자를 단행하였으며, 에너지부(Department of Energy)를 중심으로 디지털 기술을 접목한 탄소중립 정책을 다각도로 전개하고 있다. Google은 AI를 활용해 데이터센터의 냉각 효율을 개선함으로써 에너지 사용량을 약 40% 절감하였으며, Microsoft는 ‘Cloud for Sustainability’ 플랫폼을 통해 기업의 ESG 및 탄소 데이터를 통합 관리하는 시스템을 제공하고 있다. 이외에도 스마트그리드와 탄소 추적 시스템에 클라우드 및 빅데이터 기술이 폭넓게 활용되고 있다[5,6].

1.3 일본

일본 정부는 2022년 「GX 로드맵」을 발표하며 디지털 기술을 통한 에너지 효율화를 국가전략으로 설정하였다. Hitachi의 인공지능(AI) 기반의 ‘탈탄소화 시나리오 시뮬레이터’를 활용, 일본 내 주요 지방자치단체를 대상으로 2050년 탄소중립 목표 달성을 위한 장기 로드맵을 수립‧검토하는 시범 운영을 진행하고 있으며, 스마트시티형 에너지관리시스템(EMS)과 IoT 기반 실시간 탄소배출 모니터링 등 다양한 기술의 도입이 활발히 이루어지고 있다[7,8].

1.4 국제기구

국제기구 또한 디지털 탄소중립의 확산을 적극 지원하고 있다. 국제전기통신연합(ITU)은 ICT 산업을 위한 탄소중립 가이드라인인 「ITU-T L.1470」 시리즈를 제정하였으며, 국제에너지기구(IEA)는 디지털 기술이 에너지 효율성에 미치는 영향에 대해 다수의 분석 보고서를 발간하고 있다. 또한, 유엔 아시아태평양경제사회위원회(UN ESCAP)는 아시아‧태평양 지역 국가들을 대상으로 디지털 기반 지속 가능 도시 구축을 지원하고 있다[9].

2. 국내 추진 동향

한국은 2050 탄소중립 및 2030 국가온실가스 감축목표(NDC) 달성을 위해 디지털 기술을 활용한 감축 수단의 제도화 및 확산을 추진하고 있다. 특히, 데이터 기반 탄소정보 관리, 스마트 인프라 도입, 산업별 디지털 감축기술 실증 등을 포함한 정책이 다수 시행 중이다. 예를 들면, 표 1과 같이 국가 차원의 다양한 정책을 설정하고, 부처별로 디지털 탄소중립 사업을 진행하고 있다. 또한, 지방자치단체별 특화사업을 수행하고 있다.

1. 데이터 기반 탄소중립 플랫폼

데이터 기반 탄소중립 플랫폼은 온실가스 배출량과 감축 실적을 실시간으로 수집‧분석‧관리하고, ESG 및 탄소중립 보고 요구에 대응할 수 있도록 설계된 통합 시스템이다. 디지털 기술, 특히 IoT, 클라우드, 인공지능, API 연계 기술의 발전으로 인해, 이들 플랫폼은 기업‧정부‧기관이 탄소경영의 자동화, 투명화, 인증 연계를 수행하는 핵심 수단으로 자리 잡고 있다.

이 데이터 기반 탄소중립 플랫폼은 데이터 수집 및 통합, 배출량 자동 산정, 감축 시뮬레이션 및 분석, 보고서 자동 생성, 인증 연계 및 관리, 시각화 및 경고 등과 같은 기능들로 구성되어 있다. 대표적인 데이터 기반 탄소중립 플랫폼 사례는 표 2와 같다.

이 플랫폼은 탄소정보의 자동 수집에서 감축 산정, 인증 제출까지의 종단간(End-to-End) 구조가 플랫폼화되어 있어 기업의 정량적 기후 리스크에 대한 대응력 강화 수단이자, 국가‧글로벌 인증 및 보고 체계와의 연계 허브로 부상하고 있다. 이 과정에서 플랫폼 간 API 표준화, 데이터 상호운용성 확보, 국제 표준 연계성 확보가 과제로 대두되고 있다. 향후, 국가 탄소계정 시스템, 디지털 제품 패스포트(DPP), 블록체인 기반 검증 체계와 통합 등의 후속 작업이 진행될 것으로 보인다.

2. AI·IoT 기반 탄소관리 플랫폼

AI‧IoT 기반 탄소관리 플랫폼은 탄소중립 목표 달성을 위해 인공지능(AI)과 사물인터넷(IoT) 기술이 핵심적인 역할을 수행하는 시스템이다. IoT는 배출 데이터를 실시간 자동 수집하고, AI는 이를 기반으로 탄소배출량을 예측‧분석‧최적화하는 데 기여한다. 특히 스마트팩토리, 스마트빌딩, 스마트 시티 영역에서 탄소관리 자동화를 가능하게 하며, 감축 시뮬레이션 및 정책결정 지원에도 활용된다. IoT 기반 탄소 데이터 수집 기술로 스마트 센서, 에너지관리시스템(EMS), LoRa/NB-IoT 통신 등이 있으며, AI 기반 탄소 분석‧예측 기술로 탄소배출 예측 모델링, 에너지 효율 최적화, 이상징후 탐지 및 경고, 감축 시뮬레이션 등이 있다. 표 3은 대표적인 AI‧IoT 기반 탄소중립 플랫폼 사례를 나타낸다.

AI 및 IoT 기술은 탄소배출 감축의 자동화‧지능화‧예측화를 실현하는 수단으로 향후에는 엣지 AI 디바이스, 연합학습 기반 데이터 보호, AI 및 디지털트윈 기반 시뮬레이션 등으로 확산될 것으로 보인다. 이러한 기술 전개 과정에서 해외에서는 탄소관리 기술이 통합 운영 플랫폼으로 자리 잡고 있으며, ESG 공시 및 세제 연계 등 정책-기술의 융합 흐름으로 진행하고 있다.

3. 디지털트윈 기반 탄소중립 플랫폼

디지털트윈은 물리적 시스템의 실시간 데이터를 바탕으로 디지털 공간에 동기화된 가상 공간을 구축하고, 이를 통해 시뮬레이션‧예측‧제어를 수행하는 기술이다. 탄소중립 관점에서 디지털트윈은 탄소배출 시나리오 분석, 설비 운용 최적화, 감축 효과 시뮬레이션 등 다양한 용도로 활용되고 있다. 디지털트윈 기반 탄소중립 기술은 IoT 센서, SCADA, EMS 등으로부터 실시간 데이터 연동, 3D/4D 시뮬레이션 모델, AI 기반 의사결정, 현실공간-가상공간 연계 제어 등을 포함한다. 표 4는 이러한 디지털트윈 기반 탄소중립 플랫폼 사례를 보여준다.

1. 해외 표준화 및 인증 동향

1.1 표준화 동향

디지털 탄소중립은 단순한 온실가스 감축을 넘어 디지털 기술의 에너지 효율성, 지속가능성, 책임성을 포괄적으로 관리하기 위한 국제표준의 정립이 필요하다. 이에 따라 ISO, ITU, IEC, IEEE 등 주요 국제 표준화 기구는 ICT 기반의 탄소정보 측정, 디지털 인프라의 환경영향, AI의 지속 가능한 활용 등을 다루는 다양한 표준을 마련하고 있다. 표 5는 이러한 디지털 탄소중립 관련 국제표준들이다.

이들 표준은 AI, 클라우드, IoT, 디지털트윈 등 다양한 기술 영역 간 연계 가능성을 고려한 기술 융합형 표준들로써 탄소배출 및 에너지 사용을 수치화하여 상호 비교 및 검증이 가능하도록 제시하고 있으며, 제품, 서비스, 플랫폼 등 디지털 시스템의 생애주기 전반을 다루고 있다. 또한, 지속가능성 보고, ESG 공시, 책임경영 등 ESG 연계 강화를 염두에 두고 작업을 진행하고 있다.

1.2 인증 동향

글로벌 수준에서 디지털 기술 기반의 탄소감축 효과를 공식적으로 인증하기 위한 다양한 제도와 표준이 정립되고 있다. ISO 시리즈, GHG 프로토콜, PAS 2060 등 기존 국제 기준을 중심으로, 디지털 제품의 감축 기여도를 정량화하고 제3자 검증기관을 통해 인증하는 방식이 일반적이다. 또한, 민간 플랫폼의 탄소계량 결과를 공식적으로 인정하는 사례도 증가하고 있다. 표 6과 7은 이러한 인증 관련 국제 표준들과 민간 플랫폼 인증 활동을 보여주고 있다.

2. 국내 표준화 및 인증 동향

2.1 표준화 동향

한국은 2050 탄소중립 달성을 위한 국가전략의 일환으로 디지털 기술을 활용한 감축 수단을 제도적으로 뒷받침하고 있으며, 이를 위해 표준화 체계를 설정하고 인증제도 도입을 점차 확대하고 있다. 특히, 산업 디지털전환, 스마트팩토리, 클라우드 기반 ESG 플랫폼 등에서 발생하는 탄소정보의 신뢰성 확보와 상호운용성을 위해 국내 표준 및 인증 프레임워크가 정비되고 있는 추세이다.

산업통상자원부 산하 국가기술표준원은 디지털 탄소중립과 관련된 국가표준(KS) 제정을 추진하고 있으며, 특히 스마트그린산단, 스마트팩토리, 지능형 에너지 관리 시스템 등에서 활용 가능한 탄소배출량 측정 및 데이터 연계 기술에 대해 표준화 연구를 진행 중이다. 또한, 디지털 기반의 에너지 효율 측정 지표와 온실가스 산정 알고리즘을 국내 실정에 맞게 보완한 KS 표준이 일부 제정되었거나 제정 중이다.

과학기술정보통신부와 환경부는 협업을 통해 ICT 기반의 탄소 데이터 표준화, 클라우드 기반 탄소정보 수집‧분석 플랫폼에 대한 기술 기준 마련을 시도하고 있으며, 민간의 자율규제와 결합한 형태의 ESG 정보 표준화 로드맵을 발표한 바 있다.

또한, 「2050 탄소중립 표준화 전략」 수립을 통해 탄소중립 정책 실현을 위한 기술적 기반 마련하고 국내 저탄소 기술의 국제 표준 선점 추진을 위해 탄소중립 기술에 대한 국가표준 100종 개발, 국제표준 400종 도입 및 대응 등 국내 기술의 국제 표준 선점에 적극적으로 나서고 있다[11]. 표 8은 탄소중립 관련 국가표준들로써, 일부 표준은 ISO 기반 국제표준을 KS 형태로 수용하거나 보완하여 적용하고 있다.

2.2 인증 동향

디지털 탄소중립 인증체계는 IoT, 인공지능, 디지털트윈, 빅데이터 등의 기술을 활용하여 온실가스 배출의 실시간 모니터링, 정량적 감축 산정, 제3자 검증 및 인증 발급을 통합적으로 수행하는 구조를 통해 기존 수작업 기반 감축 인증의 한계를 극복하고, 투명성과 신뢰성, 국제 연계 가능성을 강화하는 방향으로 발전하고 있다.

또한, 내부적으로는 디지털 기술 기반의 탄소감축 수단을 제도적으로 인정하기 위해 온실가스 배출 감축 인증제도 및 탄소중립 인증 체계 고도화를 추진하고 있다. 스마트공장, 디지털 플랫폼, IoT 기반의 데이터 수집‧분석 결과를 감축성과로 인정하기 위한 기술적 기준과 인증체계를 단계적으로 마련하고 있는 중이다. 예를 들면, 환경부의 온실가스 감축 인증제도와 탄소중립 인증제도, 산업통상자원부의 녹색기술인증, 그리고 한국에너지공단의 스마트공장 에너지효율 인증 등이 있다. 하지만, 기술 기반 감축성과의 객관적 검증 수단이 부족하여 정량성 입증을 위한 실증데이터가 필요하고, 산업별 디지털 기술 다양성에 따른 맞춤형 인증 프레임워크를 구성해야 한다. 또한, 국제인증(예: ISO 14064-3, PAS 2060)과의 연계 미흡으로 해외 인증과 호환성 확보가 요구된다.

3. 특허 동향

디지털 탄소중립 플랫폼 기술의 확산과 함께 플랫폼 관련 지식재산권 보호가 가속화되고 있으며, 주요 특허는 데이터 수집-처리-시각화-인증까지 전 주기를 아우르고 있다. 디지털 탄소중립 관련 국제 특허분류 기준에 따르면, 탄소데이터 수집, 탄소분석 알고리즘, 플랫폼 구조, 디지털트윈, 탄소 인증 및 검증으로 분류하고 있다[12]. 기술 발전 트렌드를 초기(’20~’22년), 중기(’23년~) 향후로 분류하고 그 흐름을 살펴보면, 초기에는 데이터 수집 및 시각화 중심의 플랫폼 특허 중심이었고, 중기에는 AI 분석, 디지털트윈 기반 시뮬레이션, 블록체인 기반 인증 특허가 등장하였고, 향후에는 Scope 3(기타 간접 배출)까지 확장된 공급망 탄소관리 플랫폼 관련 특허의 증가가 예상된다. 2020년부터 2024년까지 디지털 탄소중립 관련 주요 출원자별 특허 출원은 표 9와 같다.

디지털 탄소중립 플랫폼 기술의 특허 출원 흐름을 좀 더 세부적으로 살펴보면, IoT 기반 탄소 데이터 수집 분야는 산업 현장‧도시 단위의 실시간 탄소배출 모니터링에 대한 수요 증가로 2019년 이후 급증하였고, AI 기반 탄소 분석 및 예측 분야는 2020년 이후 디지털트윈 기술과 융합하여 증가세를 보이고 있다. 에너지 관리 및 최적화 시스템 분야는 2018년 이후 꾸준히 증가하고 있으며, 산업단지 및 대형 건물에 적용하는 것이 다수를 이루고 있다. 블록체인 기반 탄소배출권 거래 및 인증 분야는 2021년부터 본격적인 출원이 시작되었고, 국가 정책 연계형 기술 출원이 증가하고 있는 상황이다. CCUS 연계 디지털 플랫폼 분야는 2022년 이후 급격히 증가하고 있으며, 정유‧화학 산업 연계 특허 출원이 많은 점이 특이사항이라고 볼 수 있다[13-15].