공장‧기업소 등 생산현장에 도입된 과학기술
김정은 시대의 과학기술발전의 전체상을 파악하는 일은 쉽지 않다. 북한은 과학기술의 민감성 때문에 그 성과를 일부만 공개해오고 있다. 공개된 과학기술 자료만이라고 잘 살펴보면 그 분위기를 파악할 수 있다. 지면의 제약을 감안해 2019년부터 현재까지 북한이 보도한 내용 가운데 일부를 소개한다.
그 이전의 과학기술 성과는 <김정은의 경제발전전략> 제2권, 453-473쪽에 정리되어 있다. 인공위성과 로켓 부문, 기초과학부문, 정보기술부문, 에너지‧교통부문, 보건의료부문, 기타 부문 등으로 분류해놓았다.
◎ 경질합금공구 개발
- 평양기계대학은 경질합금공구를 북한 자체의 원료로 개발하는데 성공했다. 경질합금은 금강석 다음가는 굳기와 내(耐)마모성을 갖고 있고 1,000℃ 정도의 고온에서 절삭능력을 유지하는 이점이 있다.
평양기계대학 대외기계기술교류사 공구연구실 최창선 실장은 "경질합금공구 개발에서 핵심기술은 굳기와 구부림 세기를 다 같이 보장해야 하는 것"이라면서 "우리 식의 경질합금공구 개발에 성공하여 수입코발트에 대한 의존심에 종지부를 찍었고 경제실천에서 절실히 요구되는 각종 공구들을 국내 자체로 충당할 수 있는 과학적 담보와 기틀을 마련해놓았다"고 평가했다.
- 새 경질합금공구는 검덕광업연합기업소와 채취공업 부문, 만경대공작기계공장 등의 기계공업 부문에 도입되고 있다(신보, 2021.3.24; <통일뉴스> 같은 일자).
◎ 6축 교류전기기관차 개발
- 북한은 첨단기술이 반영된 6축 교류전기기관차를 개발했다. 출력이 높고 견인력과 속도‧조종성이 우월한 새 형의 교류전기기관차가 자체의 힘과 기술에 의해 연구 제작됨으로써 철도의 수송능력을 높일 수 있는 전망이 열렸다고 한다.
견인변환장치‧보조변환장치‧비동기견인전동기 등의 핵심 부분이 자체의 기술로 제작 완성됐다. 견인력과 속도를 원활하게 조종하고 주행의 안전성‧믿음성을 담보하는 소프트웨어들도 개발됐다. 심한 구배와 곡선 등 각이한 철길구간에서의 시험운행을 통해 교류전기기관차의 우월한 기술적 특성이 과학적으로 확증됐다고 한다.
- 6축 교류전기기관차 개발주체는 김종태전기기관차연합기업소, 평양교통운수대학, 철도성, 철도설계연구원 등이다(북한 웹사이트 <메아리>, 2020.10.21; <통일뉴스> 같은 일자).
◎ 교육도서인쇄공장 개건, 지능생산체계 구축
- 북한에서 2020년 10월 준공된 교육도서인쇄공장에 지능생산체계가 구축됐다. 이 공장(평양 동평양지구)은 1948년 창립되어 유치원에서 대학에 이르기까지 각급 학교의 교과서‧참고도서 등 교재들을 전문적으로 인쇄하고 있다. 개건 현대화된 교육도서인쇄공장은 부지절약형‧노동력절약형‧기술집약형 기업체로 그 면모를 새롭게 갖추었다.
이 공장의 생산현장에서는 지능생산체계에 따라 무인운반차가 자재‧생산품을 나른다. 제책종합흐름선‧접책운반흐름선, 접책함 이적‧배열 로봇 등 공장의 자동화‧무인화‧지능화가 실현되고 있다.
- 이 공장은 전반적 생산 공정이 일신되어 생산능력이 2배 이상으로 높아졌고 경영활동의 최량화‧최적화에 접근할 수 있게 됐다고 한다. 종전의 낡은 건물들을 철거하고 10여개 동을 신축해 부지는 46％ 절약됐고 생산 공정의 현대화‧자동화‧무인화로 노동력은 24％ 절약하게 됐다고 한다(신보, 2020.12.1.; <통일뉴스>, 12.2).
◎ 신의주화장품공장 등 로봇 활용
- 신의주화장품공장에서는 2019년 평양기계대학이 개발한 병렬로봇을 겔 형태의 비누와 스킨, 마스크 팩 등의 포장공정에 도입했다. 각이한 모양의 제품을 잡을 수 있게 손이 집게식과 흡반식으로 되어 있는 병렬로봇은 시각적인 기술에 의해 위치와 종류를 식별한다.
- 김책공업종합대학이 개발한 노즐마개공급 로봇은 평양화장품공장에서 린스 생산 공정에 이용되고 있다. 평양어린이식료품공장 등의 여러 단위에서도 생산 공정들에 로봇을 받아들였다. <전국로봇부문 과학기술성과전시회-2019>의 주제는 "생산 공정의 로봇화"였다(중통, 2019.10.30.; <통일뉴스>, 10.31).
◎ 경성도자기공장의 석탄가스화에 의한 생산 공정
- 경성도자기공장은 고온공기연소 기술을 도입한 '석탄가스화'에 의한 도자기 생산 공정을 확립하고 2019년 9월에 전체 시운전을 했다. 보일러 건설을 맡은 노동자‧기술자들은 송풍기를 비롯한 설비 설치를 15일 만에 끝냈고 기초굴착과 기초타입공사를 빠른 시일 안에 마쳤으며 수십 미터(m)에 달하는 레일을 설치했다고 한다. 대차추진기와 펌프 등 20여대의 설비를 자체의 힘과 기술로 제작 설치했다.
- 라남탄광기계연합기업소, 청진금속건설연합기업소를 비롯한 연관 단위들에서 석탄가스발생로 동체와 부대설비들을 생산해 공급했다(로동, 2019.9.14; <통일뉴스> 같은 일자).
◎ 전자자동화 장치 국산화 추진
- 북한의 전자공업부문 관계자들은 전자자동화 장치의 국산화를 추진하고 있다. 관련 기업소들은 '핵심적인 전자요소들의 국산화'를 중심과업으로 내걸고 측정설비‧전기조작기구 등을 자체의 원료‧자재로 설계‧제작하는 사업을 추진 중이다.
- 전자자동화설계연구소는 전동기용 조종장치와 각종 윤전기계에 쓰이는 전자자동화 장치를 국산화하는 설계를 했다. 정보기술개발사 연구원들은 '우리식'의 승강기조종체계를 새롭게 연구‧완성하고 있으며 전자기술제품연구소는 대출력 반도체 정류소자를 자체의 원료‧자재로 제작하는 사업을 추진하고 있다.
- 평양자동화기구공장은 성능 제고와 원가 절약의 원칙에 따라 각종 전기기구의 설계를 작성하고 배전반 조립에 필요한 교류접촉기‧고압전압변성기‧고압전류변성기‧고압진공차단기 등의 품질을 개선했다. 새날전기공장은 각종 전기조작기구 제작에 이용되는 새로운 합금판을 시험 생산하고 대량 생산 공정을 조성하고 있다. 모란봉자동화기구공장은 새 제품개발과 생산 공정의 정비보강 사업을 진행 중이다(북한 웹사이트 <조선의 오늘>, 2021.4.23; <NK경제> 같은 일자).
전력생산과 과학기술
◎ 자체 개발 불수강 수력터빈날개 생산
- 북한 과학자들이 수력터빈날개 생산에 이용하는 새로운 불수강(不銹鋼, stainless steel)을 개발해 현장에 도입하고 있다. 이 수력터빈날개의 수명은 종전의 수력터빈날개에 비해 10배 이상이라고 한다. 태천발전소 등 여러 수력발전소에서 불수강으로 만든 수력터빈날개를 도입해 전력생산을 늘리고 있다. 국가과학원 흑색금속연구소 김혁 소장은 "새로운 불수강 재료가 공동부식과 마모에 대한 견딜성이 높고 용접성이 좋아 수력터빈용 재료로서의 특성을 충분히 만족시킨다"고 말했다.
- 금야수력발전설비공장에서 새로운 불수강에 의한 터빈날개 생산 공정을 꾸려놓고 2019년에 10여개 수력발전소에 많은 터빈날개를 공급했다(중통, 2020.3.6; <통일뉴스>, 3.7).
◎ 초극소형 수평축 터빈식 수력발전설비
- 북한은 작은 강‧하천에서 이용하는 초극소형 수평축 터빈식 수력발전설비를 개발했다. 너비 1.32m, 높이 0.66m, 중량 131kg의 제원에 설치면적은 0.4㎡라 한다. 1~3.5m/s의 속도로 흐르는 얕고 천천히 흐르는 작은 강이나 개울에서 전기를 생산하는 초극소형 수력발전설비다. 발전설비는 3개의 작업날개와 2개의 측면판으로 이뤄진 2개의 날개바퀴, 발전기, 받침대 등으로 구성되어 있다. 날개바퀴의 회전속도는 100~250r/min, 정격출력은 0.1~0.5kW이다.
- 물의 흐름에 따라 날개바퀴가 회전하면 연결된 발전기에서 전기가 생산되는 원리다. 연간 물 흐름속도가 1m/s일 때 900kWh, 2m/s일 때 2,000kWh, 3m/s일 때 4,000kWh, 3.5m/s일 때 5,000kWh의 전력이 생산된다. 이 발전기는 낮은 회전속도에서도 전기를 효율적으로 생산할 수 있고 날개바퀴와의 사이에 축이 없는 혁신적인 설계로 내부에 물이 스며들지 않는다.
- 발전기에 회로기판 형식으로 지능형 정류(교류→직류, rectifier) 및 조종장치가 설치되어 생산된 교류를 직류전기로 바꿔준다. 전기는 배터리(축전지)와 역변환기(직류→교류, inverter)를 거쳐 소비자에게 공급된다. 이 발전기는 모터로 이용할 수도 있어 다른 장치 없이 터빈 시동이나 비상 제동이 가능하다(로동, 2020.4.7; <통일뉴스> 같은 일자).
◎ 대체에너지의 86%는 태양광발전
- 북한에서 2019년 11월 현재 태양광 발전이 대체에너지 발전의 86% 이상을 차지했으며, 인버터를 통해 국가전력망과 연계되어 있다. 생물질과 석탄가스화에 의한 발전능력은 각각 7.7%, 4.7% 이상에 달했으며, 풍력에너지 이용은 당시까지 일정한 수준에 도달하지 못했다고 한다.
태양광 발전능력이 압도적인 비중을 차지한 것은 설비‧기재를 설치하기가 쉽기 때문이다. 풍력발전체계는 투자가 많이 들고 설치도 상대적으로 힘들다. 여러 단위에서 풍력발전체계의 원가를 낮추고 발전효율을 높이기 위한 연구를 진행하고 있다.
- 북한의 대체에너지 발전체계는 지방공업공장이나 주민세대에서 많이 이용되기 때문에 대부분 '독립형'으로 구성되어 있다. 김일성종합대학 태양빛전지제작소, 과학기술전당, 목란광명회사, 금산포젓갈가공공장, 류원신발공장 등 수십 단위에서 '계통병렬형'으로 운영하고 있다.
계통병렬형 역변환장치(Inverter, 직류→교류 변환장치)를 이용해 각지의 독립형 발전체계를 국가전력망에 합류시키는 방법이 모색되고 있다. 북한의 전문연구기관이 개발한 계통병렬형 역변환장치는 제작원가가 비교적 낮고 효율 측면에서 다른 나라의 것에 뒤지지 않는다고 한다.
- 평안남도‧황해북도‧평안북도는 각각 총 발전능력의 15.4%, 14.9%, 13%를 대체에너지를 얻고 있다. 대체에너지 발전을 도입한 기관‧기업소는 평남과 평양시에 집중되어 있다. 북한은 2013년 8월 《재생에네르기법》을 제정하고 2014년 국가과학원 산하에 자연에네르기연구소를 설치했다. 2044년까지 다양한 에너지원을 활용해 전력생산을 500만KW까지 끌어올린다는 장기계획을 갖고 있다(로동, 2019.11.4; <통일뉴스> 같은 일자).
화학공업과 과학기술
북한은 2020년 6월 7일 당중앙위원회 제7기 제13차 정치국회의를 열어 화학공업의 발전을 토의했다. 김정은 위원장은 당중앙위원회 제7기 제5차 전원회의에서 화학공업 발전의 핵심사항으로 탄소하나화학공업 창설과 비료생산능력 조성문제를 다룬 사실을 되풀이하며 화학공업 전반의 주체화‧현대화 구상을 밝혔다.
김재룡 내각총리는 탄소하나화학공업 창설의 과학기술적 담보와 경제적 효과성을 재검토‧심의한 과학그룹의 사업정형과 화학공업부문의 실태에 대하여 보고했다. 정치국회의에서 거론된 화학공업부문 과업의 바탕에는 과학기술이 있었다(중통, 2020.6.8).
- 화학공업부문에서 우리의 원료에 의거한 칼리비료공업을 창설하는데서 나서는 과학기술적 문제들을 시급히 해결할 것.
- 새로운 원료에 의거하는 화학공업 분야를 개척하기 위한 사업도 전망성 있게 벌려나갈 것.
- 화학공업의 부문구조를 완비하고 현대적으로 개건하기 위한 사업을 추진할 것.
- 국내 원료‧자재에 철저히 의거해 각종 화학제품들을 수요대로 중단 없이 생산하는 에너지절약형‧노동력절약형‧자원절약형‧기술집약형‧개발창조형의 다방면적인 생산체계를 갖추어나갈 것.
- 국가적인 과학연구역량을 튼튼히 꾸리고 탄소하나화학공업에 쓰이는 촉매 개발을 적극 다그치면서 촉매기술‧촉매공업을 발전시키기 위한 물질적 토대를 갖출 것.
- 화학공업 부문의 인재역량을 꾸리기 위한 사업을 착실히 해나가며 교육부문에서 인재들을 더 많이 키워낼 것.
북한이 화학공업에서 탄소하나화학공업의 창설, 인비료 생산에 중점을 두고 있다는 것은 여러 차례 언급했다. 이에 두 가지를 더 보탠다. 하나는 남흥청년화학연합기업소의 대보수공사이고 다른 하나는 신의주화학섬유공장에서의 갈대 원료에 의한 종이 생산이다.
◎ 남흥청년화학연합기업소 대보수공사, 비료생산 1.4배 증가
- 남흥청년화학연합기업소는 수입 나프타(석유제품)를 원료로 하여 화학비료를 생산해오다가 2010년부터 무연탄을 가스화하여 이를 원료로 이용하는 비료생산체계로 바꾸었다. 이 주체비료의 생산 공정은 무연탄을 고온으로 처리해 얻어낸 가스로부터 수소를 꺼낸 다음 이를 질소와 반응시켜 암모니아를 제조하고 요소비료 등을 얻어내는 것이다.
- 남흥청년화학연합기업소는 5개년전략(2016〜20년) 기간에 생산 공정 전반에 대한 대보수를 진행했다. 비료 생산 공정 대보수는 2018년 8월에 시작됐다. 재자원화가 가능한 에너지절약형의 증기생산 공정이 새로 건설됐다. 대보수공사에 힘입어 2019년 6월 시점에 대북제재 하에서도 2018년보다 하루 평균 1.4배 이상의 높은 생산실적을 기록했다고 한다(신보, 2019.6.5; <통일뉴스> 같은 일자).
◎ 신의주화학섬유공장, 갈대 원료 종이 생산
- 북한의 국가과학원 종이공학연구소와 신의주화학섬유공장에서 순수 갈(갈대) 펄프로 질 좋은 종이를 대량 생산하는 종이 생산 공정을 완공했다. 섬유길이가 짧은 갈 펄프의 성질에 맞는 보조첨가제(염화암모늄 등)를 선택하여 종이의 당김‧표면세기를 높였고, 공정별 설비‧장치들을 설계하고 제작‧조립‧설치과정의 기술적 문제를 해결했다고 한다.
- 갈대펄프로 만든 새 종이는 평활도(표면의 매끄럽기 정도), 백색도, 표면세기, 열단장(裂斷長, 인장강도 표시방법) 등 특성지표들이 우수할 뿐 아니라 인쇄물의 질도 매우 높다고 한다. 갈대는 평안북도 신도군 비단섬에서 생산되는 벼과의 여러해살이 풀 중 하나다. 수천 정보의 갈대밭에서 2019년에 정보당 10t, 최고 18t 이상의 풍작이 이뤘다고 한다(중통, 2020.2.10; <통일뉴스>, 2.11).
농업부문에서의 과학농사
<로동신문>은 2020년 12 20일 "현시대는 과학농사의 시대이며 농업생산은 자연기후조건이 아니라 농업과학기술에 의하여 담보된다"고 주장했다. 간부들은 농사지도에서 기술적 지도를 기본으로 틀어쥐고 앞선 영농기술과 방법을 일반화하며 모든 농사일을 과학기술적으로 하도록 요구성을 높여야 한다는 것이었다.
신문은 "낡은 경험을 고집하면서 과학기술을 홀시하는 경향을 없애고 과학연구 성과들을 농업생산에 제때에 적극적으로 도입하여야 한다"고 강조했다. 아울러 농업과학기술보급실의 실속 있는 운영, 전민과학기술인재화의 요구에 맞게 '일하면서 배우는 교육체계'에 망라되도록 하여 지식형의 근로자로 튼튼히 준비해야 한다고 덧붙였다(로동, 2020.12.20).
북한은 과학농사의 일환으로 종자혁명, 선진영농기법의 도입 등 여러 가지를 실행하고 있다(연재의 앞부분에서 설명했다). 여기에서는 북한이 최근에 주력하고 있는 농업기상과 일기예보를 소개한다.
◎ 기상수문국의 일기예보 시스템
- 북한의 기상수문국은 지면자동기상관측과 레이더관측설비 등을 개발해 기상관측자료를 실시간 제공하고 있다. 초단기‧단기‧중기‧장기 예보방법의 체계를 세워 일기예보의 정확성을 높이고 있다. 폭우와 많은 비, 우박수치 예보방법, 태풍실황 분석과 태풍경로 예보방법 등 '재해성 기상현상' 예보방법을 연구 도입해 기상재해를 막기 위해 노력하고 있다.
- 바다를 끼고 있는 지형에 맞게 해양관측방법을 현대화하여 가까운 바다, 먼 바다 해상예보 등 해양기상봉사의 정확성을 높이고 있다(중통, 2021.3.23; <통일뉴스> 같은 일자).
◎ 기상수문관측계기연구소의 농업기상관측장치 개발
- 북한의 기상수문연구원 기상수문관측계기연구소는 2019년에 농업기상관측장치 <비약1호>를 개발해 여러 단위에 공급했다. <비약1호>는 대기온도, 상대습도, 바람 방향과 속도, 강우량, 대기압, 일조시간, 지표온도, 지하온도, 토양수분 등 10개의 관측인자를, 20여개의 관측지표로 측정해 실시간으로 자동 전송하는 장치다.
- <비약1호>는 수감부와 자료처리‧통신‧전원‧자료수집 부분으로 구성되어 있다. 수감부와 연결된 자료처리기에서는 여러 수감부에서 측정된 서로 다른 상사(相似) 및 디지털 신호를 정해진 간격으로 표본화한다. 이를 '검정곁수'들에 의해 기상자료로 변환한 측정 자료를 여러 통신방식으로 전송한다. 시계기능과 기억기능, 측정신호를 감시 분석해 측정의 정상성을 판단‧분석하는 품질관리기능도 갖고 있다.
피뢰침, 지하매몰식 벼락방지시설, 자료처리기 입구에 설치한 신호제한 회로를 이용하여 벼락과 같은 정전기 방전과 전자기 잡음에 의한 영향을 방지한다(북한 웹사이트 <메아리>, 2019.8.2; <통일뉴스> 같은 일자).
재자원화(recycling) 사례
◎ 국가과학기술위원회의 '리사이클링' 기술개발
- 북한 국가과학기술위원회와 도‧시‧군 과학기술위원회는 재생가능한 모든 원천을 탐구하는 재자원화 기술개발에 집중하고 있다. 평안남도에서 폐수지(樹脂)를 이용한 대용연료 생산기술을 완성하여 실수율을 높이면서 환경의 영향은 줄이고 있다. 순천시에서는 폐수지로 연유(석유)첨가제를 개발했다.
- 함경남도에서는 선진적인 대용연료 생산기술을 개발해 트랙터 가동율을 높이고 있다. 평안북도에서는 가정 오수(汚水)와 음식물 쓰레기 등을 이용해 메탄가스를 생산하고 유기질거름을 생산하는 기술을 개발하여 도 안의 수십 개 단위들과 가정들에 공급했다.
- 황해남도에서는 유휴자재를 이용해 농업자재를 생산하고 있으며, 황해북도에서는 여러 가지 폐기물로 서로 다른 규격의 수지관과 종이 등을 생산하고 있다(북한 웹사이트 <우리민족끼리>, 2020.5.16; <통일뉴스> 같은 일자).
◎ PET 수지 폐기물, 기초화학제품으로 전환
- 국가과학원 건축재료연구소는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 수지 폐기물을 기초화학제품으로 전환하는 기술을 개발했다. PET 수지 폐기물의 미분방법과 알칼리 분해방법, PET 수지 폐기물로부터 에틸렌글리콜과 테레프탈산, 유기용매 등을 제조하는 방법을 만든 것이다. 새로운 기술의 개발에 따라 환경오염의 주범인 수지병‧기름통 등 PET 수지 폐기물을 합성수지‧접착제‧칠감 등의 생산에 필요한 기초화학제품으로 재이용할 수 있게 됐다고 한다(중통, 2019.5.6; <통일뉴스>, 5.7).
◎ 공업폐설물 이용한 '소금생산지' 타일 생산기술
- 북한에서 제철소의 폐설물로 소금생산지 타일의 생산기술을 개발했다. 김형직사범대학 박정수 박사에 따르면, 이전에는 소금결정에 부식되지 않도록 누름세기와 구부림세기를 비롯한 기술적 특성을 좋게 하려고 높은 온도에서 소성하는 방법으로 만들었다.
이것은 많은 원료‧자재‧연료를 소비하는 등 원가가 많이 들었다. 그는 비소성방법으로 공업폐설물로 타일을 생산하는 원가절약형‧에너지절약형‧환경보호형의 타일 생산기술을 새롭게 확립했다고 밝혔다.
- 비소성타일은 쓸모없이 버려지던 제철소 폐설물을 이용하기 때문에 원료원천이 풍부하고 수명이 길며 생산성이 좋다고 한다. 생산과정에서 일산화탄소 배출을 비롯한 환경오염이 없어 호평을 받고 있다고 한다(신보, 2020.9.17.; <통일뉴스>, 9.18).
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