대한민국은 ‘에너지 빈국’이다. 산업통상자원부에 따르면 2013년 기준 국내 총수입 5160억 달러 가운데 34%인 1800억 달러를 에너지원 수입에 썼다. 2013년 세계에너지협회(WEC)는 한국의 ‘에너지 안보수준’을 129개국 가운데 103위로 평가했다.

황인상 기자 his@

화석연료 소비량은 특히 많다. 영국 석유회사인 BP의 '세계 에너지통계 보고서'에 따르면 지난해 한국의 석유 소비량은 세계 8위였다. 국민 1인당 소비량은 5위에 달했다. 이러한 상황에서 신창수 서울대학교 에너지자원공학과 교수의 행보가 화제다. 신창수 교수를 만나 자세한 얘기를 들었다.

파형역산 기술 발전의 중추적 역할 수행

▲ 신창수 교수

신창수 교수는 진동파를 활용하여 석유 매장 지점을 정확히 짚어내는 기술 개발에 성공, 그의 연구 결과에 세계가 주목을 하고 있다. 그간 신 교수는 석유 에너지 산업의 상류부문인 탐사, 개발 및 생산 분야에서 가장 핵심적인 기술인 지하영상화 기술의 새로운 영역을 넓혀왔다. 파형역산기술의 발전과 더불어 지난 30여 년간 이 연구에 몰두해온 신 교수는 지금까지 SCI급 논문 116편을 발표했으며 다른 연구자들에 의해 총 2,846회 피인용되었다. 석유물리탐사 분야에서 영향력 있는 학술지 중 하나인 국제지구물리학저널(Geophysical Journal International)에 라플라스 영역 완전파형역산에 관한 논문을 2008년과 2009년 연이어 발표했다.

각 논문은 지난 8월 기준, 타 학술지에 각각 167회와 94회 피인용됐다. 이러한 공로를 인정받아 신 교수는 지난 9월, 대한민국학술원상을 수상하는 쾌거를 거두었다. 대한민국학술원상은 인문학, 사회과학, 자연과학부문에서 학술연구 또는 저작이 우수해 학술발전에 공로가 있는 학자에게 수여된다. 신창수 교수는 현재 지하영상화 분야로 석유 및 가스와 같은 에너지자원이 부존되어 있는 위치를 찾아내고 매장량을 평가하기 위해 지하 지층구조를 시각화하는 기술에 몰두하고 있다. 신창수 서울대학교 에너지자원공학과 교수는 “이 기술은 파동방정식을 이용해 컴퓨터로 시뮬레이션된 합성기록과 현장기록의 차이를 최소화하여 지하지층의 속도를 자동적으로 구해서 지구내부의 물 성치를 분석하는 첨단기술”이라며 “완전파형역산 기법은 실제 현장에서 활용됨에 있어 국부 최소 점들의 존재로 인한 비유일해 문제, 수치분산의 억제를 위한 엄청난 계산량, 그리고 현장자료의 저주파수 부재로 인해 속도모델의 장파장 성분을 추정할 수 없다는 문제점과 한계가 있다”고 전했다.

이에 신 교수는 이러한 어려움에도 불구하고 많은 사람들이 불가능하다고 생각했던 라플라스 변환을 파형역산에 도입함으로써 국부 최소점 문제를 완화시켜 완전파형역산의 수렴성을 향상시켰다. 특히 라플라스 변환의 특성으로 생성되는 영주파수 및 저주파수 성분을 이용해 주관적인 초기모델을 설정하지 않아도 장파장 속도모델을 효과적으로 얻을 수 있도록 만들었다. 뿐만 아니라 모델 격자 크기의 제약이 적어 계산량을 획기적으로 줄임으로써 최고성능의 슈퍼컴퓨터로도 불가능하였던 현실적인 3차원 탄성모델의 계산도 가능하도록 구현했다. 신 교수는 “석유 탐사 기술은 숨어 있는 석유까지 찾아내 인류에게 선물해 주는 기술”이라며 “지금의 기술로는 실제 매장된 석유의 30% 정도 밖에 발견하지 못하고 있는 것”이라고 덧붙였다.  

음파 이용해 인체 영상화하는 장비 개발에 도전
최근 신창수 교수는 평생에 걸쳐 인체를 영상화하는 장비인 MRI, CT, 초음파기기들과 원리가 동일한 지하영상화 기술을 연구하는 중이다. 신 교수는 “지금까지 석유자원을 찾기 위해 땅속을 훤히 들여다보는 완전파형역산 기술을 개발하기 위해 파동의 전파를 연구하고 활용했다”면서 “앞으로는 현재까지 개발된 기술과 노하우를 바탕으로 음파를 이용해 인체를 영상화하는 장비의 개발에 도전할 계획이다”고 설명했다. 이 기술과 노하우는 기존에 사용되고 있는 초음파에 비해 훨씬 낮은 주파수를 가진 음파를 이용해 인체를 영상화하는 것이다. 이것이 성공한다면 의료계의 큰 혁명이 일어날 것으로 전망된다. 한편 후학 양성에도 총력을 기울이고 있는 그는 공학, 물리, 수학, 컴퓨터 과학을 공부하는 학생들에게 그 분야에서 등장하는 문제들의 수학적 접근방법과 해결방법을 제시하며 중요성이 낮은 개념들은 배제하고, 새로운 아이디어와 방법론을 도입하여 현대적인 시각에서 접근할 수 있도록 교육하고 있다.

또 학교와 학생들에 대한 강한 애정으로 자신의 학과 학생들이 취업할 공간을 만들어주기 위해 연구소를 설립하기도 했다. 이러한 노력으로 신 교수는 지난 10년 동안 40여명의 석사 및 박사 졸업생을 배출해냈다. 그는 “남들과 다른 창의적인 생각을 통해 그 벽을 허물 때 기존 연구성과 이상의 훌륭한 업적을 이룰 수 있다”며 “기술을 상업화하여 새로운 기술로 탐사해서 우리나라에서 석유를 찾을 수 있게 기술력과 연구력을 다해 매진할 것”이라고 포부를 밝혔다. 이어 “석유를 찾을 수 있는 연구를 지속하고 기술력을 확보하기 위해서는 우리나라에 슈퍼컴퓨터에 대한 투자가 꼭 이뤄져야 한다”면서 “시스템이 구축되었을 때 석유를 찾을 수 있으며 이러한 기술력이 뒷받침되어야 한다”고 촉구했다. NM