[논문]시스템 다이내믹스를 활용한 나노기술의 사회영향평가

배성훈; 신광민; 임정선; 윤진선; 강상규; 김준현; 김민관; 한창희

doi:10.11627/jkise.2015.38.2.129

시스템 다이내믹스를 활용한 나노기술의 사회영향평가
Social Impact Assessment for Nano Technology Using a System Dynamics 원문보기

Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering = 한국산업경영시스템학회지, v.38 no.2, 2015년, pp.129 - 137

배성훈 (한국과학기술정보연구원) , 신광민 (한국과학기술정보연구원) , 임정선 (한국과학기술정보연구원) , 윤진선 (한국과학기술정보연구원) , 강상규 (한국과학기술정보연구원) , 김준현 (한국과학기술정보연구원) , 김민관 (한양대학교 지식서비스연구소) , 한창희 (한양대학교 경상대학 경영학부)

Abstract ▼ AI-Helper

The study aims at quantifying the effect of nano technology in the fields of economics and social aspects by using the methodology of system dynamics. A case study which using selenium oxide nanoparticles as additive agent in order to enhance fuel efficiency was selected as an example of nano technology in economic and societal benefits. Additionally, models for exhaust gas from combustion of fuel (diesel) and related issues are developed to evaluate real-time assessment of the effect of nano technology. It was found that the selenium oxide nanoparticles increase fuel efficiency, and it also affects on the amount of exhaust gas and the respiratory disease related issues. The results of this study which give quantitative value for the effect of nano technology can be used as objective references in development of national policy.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

두 번째로 나노기술에 의해 발생하는 1차적 영향 이외에 2차적으로 발생하는 파생효과를 연동시켜 광범위한 나노기술의 영향을 살펴보자고 하였다.
4%) 등의 오염물질이 배출된다[1]. 따라서 배기가스가 환경, 인체, 보건 등에 어떠한 영향을 미치는지 선행연구들을 조사하여 요인을 분석해보았다.
본 연구에서는 기존 사회영향평가에서 주로 이루어지던 전문가들에 의한 정성적 평가를 탈피하여 데이터를 활용하여 정량적 수치를 제시하고자 하였으며 또한 나노기술의 특징을 반영할 수 있는 방법론을 선정하고자 하였다.
본 연구에서는 사회 파급력이 큰 기술 중 하나인 나노기술을 바탕으로 시스템 다이내믹스 방법론을 활용하여 나노기술이 사회에 어떠한 영향을 미치는지 계량적으로 측정해보고 보고자 하였다
본 연구에서는 인구증가로 인하여 디젤 수요가 증가하지만 셀레늄 나노입자를 첨가한 디젤촉매제의 사용으로 효율이 증가해 디젤의 수요를 감소시킨다고 보았다. 이들의 관계를 설명하면 첫째, 기본적으로 디젤의사용량에 영향을 미치는 요인은 나노기술과 인구이며 나노기술로 인하여 디젤의 사용량이 감소하며 인구요인으로 인하여 디젤 수요는 증가한다.
본 연구에서는 디젤연료에 셀레늄 산화물 나노입자를 섞은 디젤촉매제를 나노기술로 선정하였으며 이 사례의 주요한 기능은 자동차의 연비 향상 및 배기가스 저감효과이다. 연비 향상은 디젤에 수요에 영향을 미칠 것이며 따라서 디젤 수요에는 어떠한 요인이 있는지, 디젤 수요의 변화에 따라 배기가스 배출량 변화에 따라 발생할 수 있는 현상을 선행연구를 통해 변수를 도출한 후 이를 토대로 인과지도를 통해서 표현하고자 한다.

제안 방법

둘째, 선정된 주요 변수들의 상호관계에 대한 인과지도(Causal Loop Diagram, CLD)를 작성한다. 인과지도(casual map) 혹은 인과순환 지도(casual loop diagram)는 화살표로 원인과 결과변수의 인과관계를 표시한다.
또한 디젤수요에 영향을 미치는 많은 요인 중 디젤수요를 증가시키는 요인을 선행연구서 가장 많이 나온 요인인 인구수, GRDP, 가격 중 “인구가 증가하면 디젤 수요가 증가할 것”이란 전제로 인구요인을 디젤수요 증가요인으로 한정하였다.
본 연구를 통해 나노기술중의 사례인 셀레늄 산화물 디젤 촉매제를 통해 사회에 미치는 영향을 시스템 다이내믹스 방법을 적용하여 살펴보았다. 시스템 다이내믹스는 컴퓨터를 이용하여 복잡한 다차원 계산을 동시에 행할 수 있다는 측면에서 장점을 갖는다.
선행 연구를 통하여 도출된 피해 요인들 간의 관계를 교차영향분석법을 활용하여 요인들 간의 영향을 인과지도를 활용하여 작성하였다. 이 중 특히 인체에 미치는 영향을 중심으로 시뮬레이션 변수를 설정하여 시뮬레이션을 시도하였다.
시뮬레이션을 통해 셀레늄 산화물 나노입자가 포함된 디젤 촉매제가 디젤의 수요를 변화시켰을 시 배기가스 배출량, 호흡기 질환, 사망률에 어떠한 영향을 미치는지를 확인하기 위해 시뮬레이션을 구성하였다. 시뮬레이션모델을 설정하기 위해 디젤 수요, 대기가스 배출량, 호흡기 질환, 사망률을 저량 변수로 설정하였으며 인구수, 나노기술을 유량변수로 설정하였다.
셀레늄 산화물 나노입자가 포함된 디젤 촉매제에 영향을 받는 디젤연료와 배기가스 배출량, 호흡기질환, 사망률에 관한 시뮬레이션 모델이다. 시뮬레이션을 통해 셀레늄 산화물 나노입자가 포함된 디젤 촉매제가 디젤의 수요를 변화시켰을 시 배기가스 배출량, 호흡기 질환, 사망률에 어떠한 영향을 미치는지를 확인하기 위해 시뮬레이션을 구성하였다. 시뮬레이션모델을 설정하기 위해 디젤 수요, 대기가스 배출량, 호흡기 질환, 사망률을 저량 변수로 설정하였으며 인구수, 나노기술을 유량변수로 설정하였다.
선행 연구를 통하여 도출된 피해 요인들 간의 관계를 교차영향분석법을 활용하여 요인들 간의 영향을 인과지도를 활용하여 작성하였다. 이 중 특히 인체에 미치는 영향을 중심으로 시뮬레이션 변수를 설정하여 시뮬레이션을 시도하였다.

대상 데이터

나노기술의 사례 중 데이터를 구할 수 있고 사회적 파급력이 큰 셀레늄 산화물 나노입자를 활용한 디젤촉매제를 본 연구에 대표 사례로 선정하였다. 셀레늄 산화물 나노입자를 디젤 자동차 연료에 첨가함으로써 연료의 연소 효율성을 높여 적은 양의 연료로도 많은 거리를 움직일 수 있도록 만드는 기술이다.
본 연구에서는 다양한 석유 분류 중 디젤 차량에 사용되는 수송용 디젤(경유)를 활용하였다.
본 연구에서는 디젤연료에 셀레늄 산화물 나노입자를 섞은 디젤촉매제를 나노기술로 선정하였으며 이 사례의 주요한 기능은 자동차의 연비 향상 및 배기가스 저감효과이다. 연비 향상은 디젤에 수요에 영향을 미칠 것이며 따라서 디젤 수요에는 어떠한 요인이 있는지, 디젤 수요의 변화에 따라 배기가스 배출량 변화에 따라 발생할 수 있는 현상을 선행연구를 통해 변수를 도출한 후 이를 토대로 인과지도를 통해서 표현하고자 한다.

이론/모형

객관적이고 타당한 연구결과를 얻기 위해 본 연구에서는 연구자의 사고를 가능한 한 배제하면서 인과지도를 시스템 다이내믹스 모델로 변환시키는 “기초관계의 균등화단위 모델링(Normalized Unit Modelling By Elementary Relationship, NUMBER)”을 사용한다.

성능/효과

5% 정도 감소하는 효과를 볼 수 있다. 5.4 나노기술의 의한 효과에 따른 사망률 변화 호흡기질환의 발생은 특히 면역체계가 취약한 영아 및 노약자, 환자 등의 면역력 및 혈관 등에 영향을 미쳐 사망률에 영향을 미치게 된다. 그래프 상 나노 0(1번)그래프는 나노기술이 적용되지 않았을 시 호흡기질환에 의한 사망률로 0.
05)일 경우 디젤의 수요 예상치이다. 기존 나노기술이 사용되지 않았을 경우와 비교하여 큰 차이는 없으나 약 0.95로 0.05정도 낮게 수렴하는 것을 볼 수 있다. 또한 나노 2(3번)그래프의 경우 나노기술에 의해 연비향상 효과가 10%(0.
첫째, 나노기술에 의한 디젤 소비 억제는 배기가스 배출량 및 호흡기질환, 사망률에 영향을 미치는 것을 확인 할 수 있었다. 둘째, 나노기술의 효과에 따라 디젤의 수요 및 배기가스 배출량이 억제되는 것을 확인 할 수 있었다. 디젤의 수요의 경우 2013년 수송 분야 디젤사용량을 기준으로 최소 약 8.
이러한 디젤수요의 변화는 배기가스 배출량에 영향을 미친다. 둘째, 배기가스의 증가/감소는 대기의 미세먼지 농도 및 각종 유해가스를 더욱 발생/감소시켜 인체에 영향을 주며 특히 호흡을 통해 이를 들이마시게 되므로 호흡기 질환의 발병률을 증가/감소시킨다. 셋째, 호흡기질환의 발생은 특히 면역체계가 취약한 영아 및 노약자, 환자 등의 면역력 및 혈관 등에 영향을 미쳐 사망률에 영향을 미치게 된다.
따라서 정확한 정책 제언 및 평가가 가능케 한다. 둘째, 호흡기 질환 및 사망률이 나노기술에 의해 직접적인 영향을 받고 있지는 않지만 나노기술의 효과, 즉 디젤연료소모 감소로 인하여 영향을 받는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 호흡기 질환 및 사망에 관련된 정책을 수립 시에 직접적 영향을 주는 요인이외에도 간접적 영향을 미치는 요인까지도 살펴보아야 한다는 것을 확인할 수 있었다.
둘째, 호흡기 질환 및 사망률이 나노기술에 의해 직접적인 영향을 받고 있지는 않지만 나노기술의 효과, 즉 디젤연료소모 감소로 인하여 영향을 받는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 호흡기 질환 및 사망에 관련된 정책을 수립 시에 직접적 영향을 주는 요인이외에도 간접적 영향을 미치는 요인까지도 살펴보아야 한다는 것을 확인할 수 있었다.
이러한 결과를 해석하면 인구증가로 인하여 디젤의 소모는 지속적으로 증가하나 셀레늄 나노입자를 포함한 디젤첨가제가 디젤의 소모를 억제하며 효과가 높으면 높을수록 디젤연료의 소모를 억제하는 효과가 커지는 것을 볼 수 있다. 또한 나노기술의 효과에 따라 디젤의 수요가 20년 후에는 나노기술을 사용하지 않았을 경우 대비 약 5%~20%의 디젤의 수요가 감소하는 것을 확인할 수 있다.
6조 리터를 절감할 수 있으며 배기가스 배출량은 최소 230억 톤에서 최대 920억 톤을 저감 할 수 있는 것으로 추정됐다. 셋째, 호흡기 질환 및 사망률은 나노기술에 의해 간접적으로 영향을 받긴 하지만 민감하지는 않은 것으로 나타났다.
둘째, 배기가스의 증가/감소는 대기의 미세먼지 농도 및 각종 유해가스를 더욱 발생/감소시켜 인체에 영향을 주며 특히 호흡을 통해 이를 들이마시게 되므로 호흡기 질환의 발병률을 증가/감소시킨다. 셋째, 호흡기질환의 발생은 특히 면역체계가 취약한 영아 및 노약자, 환자 등의 면역력 및 혈관 등에 영향을 미쳐 사망률에 영향을 미치게 된다.
본 연구에서는 인구증가로 인하여 디젤 수요가 증가하지만 셀레늄 나노입자를 첨가한 디젤촉매제의 사용으로 효율이 증가해 디젤의 수요를 감소시킨다고 보았다. 이들의 관계를 설명하면 첫째, 기본적으로 디젤의사용량에 영향을 미치는 요인은 나노기술과 인구이며 나노기술로 인하여 디젤의 사용량이 감소하며 인구요인으로 인하여 디젤 수요는 증가한다. 이러한 디젤수요의 변화는 배기가스 배출량에 영향을 미친다.
이러한 결과를 해석하면 인구증가로 인하여 디젤의 소모는 지속적으로 증가하나 셀레늄 나노입자를 포함한 디젤첨가제가 디젤의 소모를 억제하며 효과가 높으면 높을수록 디젤연료의 소모를 억제하는 효과가 커지는 것을 볼 수 있다. 또한 나노기술의 효과에 따라 디젤의 수요가 20년 후에는 나노기술을 사용하지 않았을 경우 대비 약 5%~20%의 디젤의 수요가 감소하는 것을 확인할 수 있다.
이를 현실에 적용하면 현재 수송 분야 배기가스 배출량은 약 4천 6백억 톤이며 이를 배기가스 배출량 감소의 최소치인 5%(0.05)인 경우와 배기가스 배출량 감소 20%(0.3)의 상황을 적용하면 최소 230억 톤에서 최대 920억 톤을 덜 배출할 수 있다고 볼 수 있다.
정책적 함의로는 첫째, 본 모형은 20년간 나노기술의 효과에 따른 관계를 정량적으로 살펴봄으로써 기존 기술영향평가에서 전문가의 의견 및 설문 등 정성적으로 진행되었으나 시스템 다이내믹스를 활용하여 계량적 평가를 통해 보다 정책설정에 명확한 근거를 제시할 수 있게 되었다. 따라서 정확한 정책 제언 및 평가가 가능케 한다.
이러한 결과를 해석하면 디젤수요 증가에 의해 배기가스 배출량도 증가하고 있지만 셀레늄 나노입자를 포함한 디젤첨가제의 사용은 디젤수요를 억제시켜 배기가스 배출량도 감소시키는 것을 볼 수 있다. 즉 나노기술의 효과에 따라 나노기술을 사용함으로써 배기가스 배출량은 20년 후에는 나노기술을 사용하지 않았을 경우 대비 약 5%~20%의 배기가스 배출량이 감소하는 것을 확인할 수 있다.
본 연구에서 확인할 수 있는 몇 가지 중요한 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 나노기술에 의한 디젤 소비 억제는 배기가스 배출량 및 호흡기질환, 사망률에 영향을 미치는 것을 확인 할 수 있었다. 둘째, 나노기술의 효과에 따라 디젤의 수요 및 배기가스 배출량이 억제되는 것을 확인 할 수 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	기술영향평가 중 사회영향부분의 단점은 무엇인가?	”라는 식의 정성적 평가가 주로 이루어 졌다. 이러한 정성적 평가는 전문가 개인의 주관적인 견해가 포함될 여지가 있으며 주장을 뒷받침할 근거가 미약하다는 단점이 있다.
	나노기술과 같은 파급력이 높은 기술은 긍정적 효과와 부정적 효과를 동시에 발생시키는 특징이 있는데, 이에 따라 정부가 시행한 조치는 무엇인가?	이에 정부는 『과학기술기본법』에 기술영향평가의 시행근거를 마련하고, 2003년부터 현재까지 12개 주제에 대한 기술영향평가를 수행하여 과학기술의 양면성에 대한 인식과 이해가 높아지기 시작했을 뿐만 아니라, 평가 결과를 바탕으로 법·제도 측면에서 유용한 여러 가지 제안을 도출하기도 했다. 기술영향평가의 주요 평가부분은 경제적 영향측면과 사회영향의 측면을 살펴보고 있다.
	나노기술이란 무엇인가?	나노기술이란 ‘물질을 나노미터 크기의 범주에서 조작·분석하고 이를 제어함으로써 새롭거나 개선된 물리적·화학적·생물학적 특성을 나타내는 소재·소자 또는 시스템을 만들어 내는 과학기술’1)이라고 법으로 명시하고 있다. 앞서 정의된 나노기술은 기존 기술을 횡적으로 연결함으로써 융합을 발생시키고 이를 통해 새로운 기술영역과 제품영역을 구축하게 된다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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