현대 사회에서 기술 혁신, 특히 최근 AI로 대표되는 디지털 혁신은 많은 문제를 해결할 수 있는 만능 열쇠처럼 여겨지곤 하며, 이런 인식은 기술 발전으로 기후 위기와 사회 불평등을 해결할 수 있다는 기술 만능주의로 이어지게 됩니다. 그러나 기술 만능주의는 문제의 해결보단 정확한 문제 인식을 방해하고 오히려 문제를 심화시키는 결과를 초래합니다. 한편, 기술에 대한 맹목적 추종을 비판적으로 바라보는 것이 기술 그 자체에 대한 부정으로 이어지는 것 또한 문제가 됩니다. 생태한계선을 넘지 않으면서도 인간다운 삶을 유지하기 위해선 재생 가능한 에너지, 보다 효과적인 의사소통 도구 등 지속 가능성을 위한 기술이 뒷받침되어야 하기 때문입니다.

이번 뉴스레터에서는 “지속 가능한 사회로의 전환에 디지털 혁신이 어떻게 기여할 수 있는가?”를 주제로 작성된 논문인 “Digital innovation’s contribution to sustainability transitions”을 요약 정리하여 “디지털 기술 혁신”과 “지속 가능성”의 동반 성장 가능성과 그 형태를 여러분께 소개해보겠습니다. 원본은 아래의 링크에서 찾아보실 수 있습니다.

Link: https://sintef.brage.unit.no/sintef-xmlui/handle/11250/3065615

1. 서론

디지털화와 지속 가능성 전환 간의 연계는 쌍둥전환(twin transitions)이라 부르며, 디지털 기술이 지속 가능성 목표를 달성하는 데 중요한 역할을 할 수 있을 것이라는 기대에서 출발합니다. 그러나 일부 디지털 혁신은 오히려 탄소 배출 증가(예: 데이터 센터와 암호화폐)나 기존 사회적 불평등을 심화시키는 부정적인 영향을 미칠 수도 있으므로, 디지털 혁신이 지속 가능성 전환에 기여할 수 있는 시점과 방식에 대한 심층적인 탐구가 필요합니다.

먼저 지속 가능성 전환은 기존의 생산과 소비 구조의 근본적인 변화를 요구하며, 이는 사회-기술적 시스템의 구조적 재구성을 통해 이루어진다는 것을 분명히 할 필요가 있습니다. 점진적 혁신은 기존 시스템의 효율성을 높이고 구조를 유지하는 데 도움을 주는 반면, 급진적 혁신은 기존 구조를 바꾸고 새로운 경로를 제시하는 역할을 합니다. 디지털 혁신과 지속 가능성 혁신 간의 결합이 이러한 구조적 변화에 기여할 수 있습니다.

논문의 저자자들은 디지털 혁신과 지속 가능성 혁신의 결합을 네 가지로 분류합니다.

• 점진적 쌍둥 혁신: 기존 시스템을 최적화하지만 근본적인 구조 변화는 없는 혁신
• 디지털 기술로 지원되는 지속 가능성 혁신: 디지털 기술이 지속 가능성 혁신의 기능을 강화하는 경우
• 지속 가능성 혁신으로 지원되는 디지털 혁신: 디지털 혁신이 지속 가능성을 지원하는 환경에서 발전하는 경우
• 급진적 쌍둥 혁신: 디지털 혁신과 지속 가능성 혁신이 결합되어 구조적 재구성을 이루는 혁신

특히 급진적 쌍둥 혁신은 지속 가능성과 디지털화를 모두 아우르는 새로운 사회-기술적 시스템을 창출할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 그러나 이러한 혁신이 지속 가능성 전환을 효과적으로 지원하기 위해서는, 디지털 혁신의 사회적 및 환경적 영향을 세심하게 평가하고 관리할 필요가 있습니다.

2. 지속가능한 전환 관점에서의 디지털 혁신

사회-기술적 시스템은 기술, 제도, 그리고 행위자 간의 네트워크로 구성되며, 에너지, 운송, 식량 등 다양한 기능을 수행합니다. 행위자엔 기업, 공공기관, 사용자가 포함되며, 각기 다른 이해관계와 선호를 가집니다. 제도는 규제, 규범, 가치, 인지적 틀이 포함되며 기술은 시스템 기능 수행을 위한 인프라, 지식, 도구입니다. 

사회-기술적 전환은 다음의 세 가지 계층에서 작동합니다. 첫째, 풍경(Landscape)은 시스템 외부의 정치적, 경제적, 사회적 변화와 같은 거시적 수준의 압력을 말합니다. 둘째, 체제(Regime)는 현재 시스템의 규칙과 구조를 유지하는 계층으로, 이 안정성은 점진적 개선과 기존 관행에 의해 강화됩니다. 셋째, 틈새(Niche)는 새로운 기술과 혁신이 보호된 공간에서 테스트되고 발전되는 영역입니다. 외부 압력(예: 기후 변화 대응 요구)이 체제를 흔들고, 풍경이 변화하면 틈새에서 발전한 혁신이 기존 체제에 통합되면서 구조적 전환이 일어날 수 있습니다.

디지털 혁신은 이러한 전환을 점진적 혹은 급진적 방식으로 지원할 수 있습니다. 점진적 혁신은 기존 시스템을 최적화하여 효율성을 증대시키지만, 시스템의 구조적 변화를 촉진하지는 않습니다. 이러한 혁신은 리스크가 낮고 기존 기술과 역량을 활용하기 때문에 기존 기업과 산업에 유리합니다. 따라서 점진적 혁신은 기존 시스템을 강화하여 새로운 기술과 관행의 도입을 방해할 수 있습니다. 예를 들어, 에너지 효율성을 높이기 위한 스마트 온도 조절 장치는 기존 난방 시스템의 성능을 최적화합니다. 이 장치는 실내 온도를 보다 정교하게 조정하여 에너지 소비를 줄일 수 있지만, 난방 시스템 자체를 대체하거나 구조적 변화를 초래하지는 않습니다. 또 다른 예로, 화석 연료 기반 발전소의 디지털 센서와 데이터 분석 기술은 발전소 운영을 최적화하여 연료 소비와 이산화탄소 배출을 줄일 수 있습니다. 그러나 이러한 기술은 여전히 기존의 화석 연료 기반 체제를 강화하고 유지하는 데 기여하며, 재생 가능 에너지 기술과 같은 대체 기술의 도입을 지연시킬 수 있습니다.

반면, 급진적 혁신은 기존의 사회-기술적 시스템을 근본적으로 재구성하는 큰 변화를 수반하는 혁신을 의미합니다. 이는 기존 기술과 관행을 대체하며, 새로운 기술, 산업, 그리고 행위자들이 등장하는 계기를 제공합니다. 이러한 혁신은 단순히 시스템의 효율성을 높이는 것이 아니라, 기존 시스템의 구조적 변화를 초래합니다. 급진적 혁신은 기존의 “창조적 축적(creative accumulation)”이 아닌 “창조적 파괴(creative destruction)”의 형태를 띠며, 새로운 지식과 역량을 요구하기 때문에 기존 기술이나 시스템에 대한 의존을 끊고 새로운 경로를 개척합니다.

급진적 혁신의 특징 중 하나는 높은 수준의 불확실성과 위험을 동반한다는 점입니다. 초기에는 경제적 성과가 낮고 기술적, 사회적, 규제적 저항에 부딪힐 가능성이 큽니다. 이는 기존 산업이나 기업에 압력을 가하게 됩니다. 예를 들어, 재생 가능 에너지 기술(태양광, 풍력)은 기존의 화석 연료 기반 에너지 시스템을 대체하면서, 기술 공급망, 인프라, 규제, 그리고 행위자 간의 네트워크에 근본적인 변화를 요구합니다. 급진적 혁신은 또한 기존 시스템에서 사용하는 지식과 역량을 무용화할 수 있습니다. 이를 “역량 파괴(competence destroying)”라고 부르며, 이는 기존 기업들에게 큰 도전 과제가 될 수 있습니다. 기존 기업들은 급진적 혁신의 도입을 지연시키거나, 이를 통해 새로운 시장 진입 기회를 모색할 수 있습니다.

디지털 혁신이 급진적이거나 점진적인지는 맥락에 따라 달라질 수 있습니다. 새로운 혁신은 기존의 시스템 구조와 적합하게 설계되어 기존 시스템에 “맞춰가며 유지”할 수도 있고, 또는 기존 구조를 “확장하고 변형”하여 재구성하는 데 사용될 수도 있습니다. 따라서 특정 혁신이 급진적이거나 점진적인지는 그 혁신을 채택하고 사용하는 행위자의 의도와 활동에 따라 결정됩니다. 예를 들어, 블록체인 기술은 에너지 거래를 탈중앙화하여 기존 전력망의 구조를 근본적으로 바꿀 수 있는 잠재력을 가지고 있지만, 단순히 효율성을 높이는 도구로 사용될 수도 있습니다.

급진적 혁신은 기술적 경쟁과 함께 새로운 사회적 및 경제적 구조를 형성할 수 있습니다. 예를 들어, 자율주행 자동차는 기존 교통 시스템을 변화시키며, 자동차 제조업체뿐 아니라 물류, 도시 계획, 보험, 에너지 시스템 등 관련 분야에 큰 변화를 가져올 수 있습니다. 이처럼 급진적 혁신은 특정 시스템 내에서만 변화를 초래하는 것이 아니라, 여러 시스템 간의 상호작용을 통해 더 광범위한 변화를 일으킬 수 있습니다.

3. 지속 가능성과 디지털 혁신이 관계 맺는 방식들

디지털 혁신과 지속 가능성 혁신은 크게 4가지 형태로 결합합니다. 

• 점진적 쌍둥 혁신

점진적 디지털 혁신과 점진적 지속 가능성 혁신의 결합으로, 기존 사회-기술적 시스템을 최적화하는 데 초점이 맞춰져 있습니다. 이러한 혁신은 효율성을 높이고 환경적 영향을 줄일 수 있지만, 시스템의 근본적인 구조적 변화를 초래하지는 않습니다. 예를 들어 선박 설계 및 운영 최적화는 선박의 성능을 모니터링하는 센서와 데이터 분석 기술을 통해 연료 사용을 줄이고 경로를 최적화하여 에너지 효율성을 높이지만, 이는 화석 연료 기반 선박의 구조를 바꾸지 않고 현 상태를 강화하는 역할만 합니다. 또한 발전소 디지털화는 화석 연료 기반 발전소의 운영을 최적화하는 센서와 소프트웨어가 연료 소비를 줄이고 유지보수 비용을 절감합니다. 그러나 이는 기존의 화석 연료 의존적 구조를 유지하는 데 기여합니다.

• 디지털로 지원되는 지속 가능성 혁신

이 유형은 급진적 지속 가능성 혁신과 점진적 디지털 혁신의 결합을 나타냅니다. 급진적 지속 가능성 혁신은 시스템 구조를 재구성하며, 디지털 혁신은 이러한 혁신의 실행과 기능성을 지원합니다. 예를 들어 풍력 터빈 관리에서는 풍력 터빈의 가변 속도를 제어하고 최적화하기 위해 디지털 기술이 사용됩니다. 이는 풍력 에너지 생산을 효율적으로 관리하고 유지비용을 줄이는 데 기여합니다. 태양광 발전 시스템은 디지털 기술을 활용하여 태양광 패널의 고장 감지와 성능을 모니터링함으로써 재생 가능 에너지 기술의 효율성을 높입니다.

• 지속 가능성으로 지원되는 디지털 혁신

급진적 디지털 혁신과 점진적 지속 가능성 혁신의 결합으로, 디지털 혁신이 시스템의 구조를 재구성하지만 지속 가능성에 직접적으로 기여하지는 않습니다. 지속 가능성 혁신은 디지털 혁신을 강화하는 데 사용되지만, 근본적인 지속 가능성 전환을 이끌지는 못합니다. 예를 들어, 자율주행 선박은 선박의 자동화를 통해 운영 효율성을 극대화하고 운항 중 인간의 안전을 개선합니다. 그러나 이러한 디지털 혁신은 화석 연료 기반 운송 시스템의 구조를 크게 변화시키지 않으며, 에너지 소비를 줄이는 데 제한적인 역할을 합니다. 블록체인 기술은 화물 추적 및 공급망 최적화를 가능하게 함으로써 물류 과정에서 효율성을 높이지만, 시스템 구조를 지속 가능성 관점에서 재구성하지는 않습니다.

• 급진적 쌍둥 혁신

급진적 디지털 혁신과 급진적 지속 가능성 혁신의 결합으로, 시스템의 구조를 근본적으로 변화시킵니다. 이러한 결합은 디지털 기술과 지속 가능성 혁신이 서로를 강화하여 완전히 새로운 사회-기술적 시스템을 창출할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 예를 들어 자율주행 및 (탄소) 무배출 선박은 자율주행과 무배출 기술을 결합하여 에너지 소비를 줄이고 선박 설계를 간소화합니다. 이는 화석 연료와 인간 노동에 의존하지 않는 새로운 운송 체계를 형성할 가능성을 보여줍니다. 가상 전력 발전소(Virtual Power Plants)는 분산형 재생 가능 에너지원과 디지털 플랫폼을 결합하여 전력 생산과 소비를 통합 관리합니다. 이를 통해 기존 중앙 집중식 전력망에서 벗어나 새로운 에너지 시스템 구조를 가능하게 합니다.

4. 예시

섹션에서는 제안된 네 가지 결합 유형을 실제 사례를 통해 설명하며, 특히 해운(Shipping)과 전력 시스템(Electricity Systems)에서 나타나는 에너지 전환의 혁신을 중심으로 논의합니다. 이 사례들은 점진적 및 급진적 혁신이 어떻게 작동하며, 디지털 혁신과 지속 가능성 혁신의 결합이 시스템의 구조적 변화를 촉진하거나 방해할 수 있는지를 보여줍니다.

• 점진적 쌍둥 혁신

해운 사례: 해운 산업은 에너지 효율성을 높이기 위해 점진적 혁신을 채택해 왔습니다. 선박 설계와 장비의 개선은 IMO(국제해사기구)의 에너지 효율 설계 지수(EEDI)와 선박 에너지 효율 관리 계획(SEEMP)에 의해 촉진되었습니다. 디지털 기술, 예를 들어 선박 성능을 모니터링하는 센서와 데이터 분석 도구, 항로 최적화 시스템은 연료 소비와 배출량을 줄이는 데 사용됩니다. 하지만 이러한 혁신은 여전히 화석 연료를 기반으로 한 기존 구조를 유지하며, 시스템의 근본적인 변화를 일으키지 못합니다.

전력 시스템 사례: 디지털 기술을 활용하여 기존 발전소(예: 석탄 발전소)의 운영을 최적화하는 사례가 이에 해당합니다. 센서와 데이터 분석 도구는 발전소의 운영 상태를 실시간으로 모니터링하고, 연료 소비와 유지보수 비용을 줄입니다. 그러나 이러한 디지털 혁신은 기존의 화석 연료 기반 에너지 체계를 유지하며, 근본적인 지속 가능성 전환을 촉진하지 않습니다.

• 디지털로 지원되는 지속 가능성 혁신

해운 사례: 급진적 지속 가능성 혁신은 새로운 에너지원을 도입하며, 디지털 기술은 이러한 혁신을 지원합니다. 예를 들어, 전기 추진 선박은 디지털 기술을 통해 에너지 저장과 사용을 최적화합니다. 또한, 풍력 보조 추진 시스템(예: ECO FLETTNER 로터)은 센서와 데이터 분석을 활용해 바람과 항로 데이터를 수집하여 최적의 항로를 설계합니다.

전력 시스템 사례: 풍력 및 태양광 발전과 같은 재생 가능 에너지 기술은 디지털 기술의 지원을 받아 더욱 효과적으로 운영됩니다. 예를 들어, 풍력 발전소는 날씨 데이터를 기반으로 운영 및 유지보수를 최적화하며, 태양광 발전소는 고장 감지 및 성능 모니터링을 통해 에너지 생산성을 높입니다.

• 지속 가능성으로 지원되는 디지털 혁신

해운 사례: 자율주행 선박은 디지털 혁신을 통해 기존 선박 운영 방식을 재구성합니다. 이러한 선박은 환경 센싱 장치, 머신 러닝, 엣지 컴퓨팅 기술을 활용하여 더 안전하고 효율적인 항로를 제공합니다. 그러나 자율주행 기술은 지속 가능성 혁신과 결합되지 않는다면, 기존의 화석 연료 기반 운송 시스템의 구조를 유지할 가능성이 있습니다.

전력 시스템 사례: 디지털 트윈(Digital Twin)과 인공지능은 기존 전력 발전소의 운영 방식을 변화시킬 수 있습니다. 예를 들어, 디지털 트윈은 발전소의 자산 상태를 모델링하고, 효율성을 높이며, 연료 소비를 줄이는 데 기여합니다. 이러한 디지털 혁신은 전력 시스템의 구조를 재구성하지만, 지속 가능성 목표를 직접적으로 달성하지는 못합니다.

• 급진적 쌍둥 혁신

해운 사례: 급진적 쌍둥이 혁신의 대표적인 사례는 무배출 자율주행 선박입니다. 예를 들어, MV Yara Birkeland는 자율주행과 무배출 기술을 결합한 최초의 선박으로, 기존 해운 시스템의 구조를 재구성합니다. 이러한 선박은 선원 시설을 제거하여 선박 무게를 줄이고, 운항 속도를 낮춰 에너지 소비를 줄이는 혁신적 접근을 가능하게 합니다.

전력 시스템 사례: 가상 전력 발전소(Virtual Power Plants)와 같은 디지털 플랫폼은 분산형 재생 가능 에너지원(예: 태양광, 풍력)과 기존 전력망 간의 상호작용을 최적화합니다. 이를 통해 재생 가능 에너지의 간헐성을 관리하며, 기존의 중앙 집중식 전력망 구조를 대체할 수 있습니다. 또한, 공동 에너지 저장 시스템은 지역 사회가 에너지를 더 효율적으로 관리할 수 있도록 하며, 더 민주적인 에너지 제공 방식을 가능하게 합니다.

5. 필요한 논의들

(1) 쌍둥 혁신 연구의 복잡성

디지털 혁신의 영향은 구조적 변화의 정도와 방향에 따라 크게 달라지며, 이는 다음과 같은 요인들로 인해 복잡성을 초래합니다.

• 디지털 혁신의 양면성: 일부 디지털 혁신(예: 점진적 혁신)은 기존 시스템을 강화하고 비지속 가능한 구조를 유지할 위험이 있습니다. 따라서 연구자들은 디지털 혁신이 구조적 변화를 초래할 수 있는지, 그리고 그 변화가 지속 가능성을 향하고 있는지에 대해 비판적으로 평가해야 합니다.
• 맥락 의존성: 디지털 혁신이 급진적이거나 점진적인지는 기술 자체가 아니라 이를 사용하는 행위자의 선택과 맥락에 따라 달라집니다. 특정 기술이 한 환경에서는 급진적 혁신으로 간주되지만, 다른 환경에서는 기존 시스템을 유지하는 점진적 혁신이 될 수 있습니다.
• 혁신의 연속성: 점진적 혁신과 급진적 혁신은 명확히 구분되는 개념이 아니라 연속선 상에 존재하며, 대부분의 혁신은 두 가지 특성을 동시에 일부 포함하고 있습니다. 예를 들어, 점진적 혁신은 제한적이지만 특정 시스템의 일부 요소를 재구성할 수 있으며, 급진적 혁신도 초기 단계에서는 기존 시스템에 적응해야 할 수 있습니다.

(2) 쌍둥 혁신 관리와 정책적 복잡성

급진적 쌍둥 혁신은 지속 가능성과 디지털화 모두에서 구조적 변화를 초래하지만, 이는 정책 및 관리 측면에서 추가적인 복잡성을 유발합니다.

• 이중 구조 변화의 도전: 급진적 쌍둥 혁신은 지속 가능성과 디지털화라는 두 가지 차원에서 동시에 구조적 변화를 요구합니다. 예를 들어, 해운 산업에서는 무배출 연료(예: 전기, 수소)와 자율주행 기술을 결합해야 하는데, 이는 기술적·경제적 불확실성을 크게 증가시킵니다. 기업들은 어떤 기술 조합을 선택해야 할지, 각 기술이 어떤 환경에서 적합할지 판단해야 하며, 이는 과도한 복잡성을 초래합니다.
• 점진적 혁신의 잠재적 저항: 점진적 디지털 혁신은 기존 시스템을 최적화하지만, 급진적 혁신이 이를 대체하기 어렵게 만들 수 있습니다.
• 정책 설계의 어려움: 급진적 쌍둥 혁신을 지원하는 정책을 설계하는 것은 기술적 대안이 다양하고 경쟁적인 상황에서 더욱 복잡해집니다. 초기 단계에서의 실험과 시범 프로젝트를 통해 불확실성을 줄이는 것이 중요하며, 이를 위해 공공 자금 지원과 혁신을 촉진하는 조달 정책이 필요합니다.
• 지속 가능성과 디지털화의 목표 차이: 지속 가능성 혁신은 본질적으로 유엔 지속 가능 개발 목표(UN SDGs)와 같은 명확한 환경적·사회적 목표를 지향하지만, 디지털 혁신은 종종 경제 성장과 기술적 발전에 중점을 둡니다. 이러한 목표의 차이는 정책 프레임워크와 실행 전략에 혼란을 초래할 수 있습니다.

(3) 정책적 고려 사항

• 급진적 쌍둥 혁신은 지속 가능성 전환에 중요한 역할을 하지만, 이를 효과적으로 구현하기 위해서는 디지털 혁신의 목적이 지속 가능성 목표와 일치하도록 명확한 방향 설정이 필요합니다.
• 정책 설계 시 단순히 기술적 잠재력을 평가하는 것이 아니라, 기술이 실제로 시스템 구조를 재구성할 수 있는지, 그리고 그 과정에서 지속 가능성을 증진하는지를 고려해야 합니다.

6. 결론

이 논문은 디지털 혁신과 지속 가능성 혁신의 결합을 네 가지 유형으로 분류하고 이를 통해 디지털 혁신이 지속 가능성 전환에 어떻게 기여할 수 있는지, 그리고 그 한계가 무엇인지 명확히 합니다. 이 논문은 이론적 논의에 중점을 두고 있으며, 다음과 같은 한계를 지니고 있습니다.

• 경험적 데이터의 부족: 논문에서 제시된 사례는 주로 문헌 기반으로 구성되었으며, 에너지 전환과 같은 특정 분야에 초점이 맞춰져 있습니다. 다른 산업(예: 식품, 모빌리티, 순환 경제)에서의 경험적 연구가 필요합니다.
• 행위자의 역할 부족: 혁신의 급진성이나 점진성은 기술 자체가 아니라, 행위자의 의도와 사용 방식에 따라 결정됩니다. 이러한 행위자의 역할과 행동에 대한 구체적인 논의가 제한적입니다.
• 부정적 영향 논의 부족: 디지털 혁신이 지속 가능성에 미칠 수 있는 부정적 영향(예: 탄소 배출 증가, 사회적 불평등 심화)에 대한 논의는 충분히 이루어지지 않았습니다.
• 방법론적 제약: 제안된 전형적 틀을 경험적으로 검증할 수 있는 구체적인 분석 방법이나 평가 기준은 논의되지 않았습니다.

Green Geek을 구독하시면 지금 보시는 것과 같은 ICT 소식과 정보를 받아보실 수 있습니다.