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[Special Issue_01] 제4차 산업혁명과 초지능형 사회로의 진화
발행일 2016.11.13 조회수 203
출   처 스마트 디바이스 트렌드 매거진 22호

글_하원규(ETRI 초연결통신연구소 초빙연구원, 《제4차 산업혁명》 공저) 



제4차 산업혁명은 디지털 기기와 인간의, 물리적 환경 융합으로 ‘모든 것이 연결되고 보다 지능적인 사회로의 진화’라고 볼 수 있다. 그 동안 산업혁명이 물리적 공간과 사이버 공간으로 구분되어 발전했다면, 제4차 산업혁명은 두 공간과 시스템이 결합해 불연속성을 극복한 미래라고 볼 수 있다. 

이러한 미래를 이루는 과정 속에는 IoT와 빅데이터가 자리하고 있으며, 모든 것이 보다 지능적으로 연결되면서 국가 사회의 당면한 과제를 해결하고 새로운 가치를 창출한다. 

아울러 농업은 물론 물류, 제조업 등의 전반적인 산업에서도 인공지능과 IoT가 투영되어 서로가 소통하고 판단하는 지능적인 사회가 올 것이다. 이러한 거대한 혁명을 가져오는 4차 산업혁명의 본질과 배경은 무엇이며, 하나의 통합 시스템으로서의 지능형 사회가 어떻게 다가오고 있는지, 한국의 4차 산업혁명의 진단과 현황 등에 대해서 알아보는 시간을 가져보자. 



제4차 산업혁명이 다가온다 

제4차 산업혁명의 여명기를 맞고 있는 인류. 세계 주요 국가의 미래 전략과 초국가적 기업 집단, 그리고 자금력을 앞세운 신흥 ICT 기업은 지능형 인터넷을 기반으로 한 만물인터넷 생태계 주도권 확보에 여념이 없다. 이유는 바로 제4차 산업혁명에서 우위를 선점하기 위해서다. 

제4차 산업혁명을 선도하는 대표적 사례로는 독일의 인더스트리4.0과 미국의 산업인터넷, 일본의 로봇 신전략, 중국의 제조 2025 계획 등을 꼽을 수 있다. 어디 그 뿐인가. 구글, 애플과 같은 글로벌 디지털 기업은 물론 GE, 지멘스 등 다국적 제조업 국가들도 IoT, 빅데이터, 인공지능이 엮어내는 새로운 차원의 산업혁명에 힘찬 도전을 하고 있다. 

바로 IoT와 인공지능을 지렛대로 경제 시스템과 산업구조의 최적화는 물론, 사이버 세계와 물리적 세계를 네트워크로 연결해 하나의 통합 시스템으로서 지능형 CPS(Cyber Physical System)를 구축한다는 하나의 공통점을 갖고 있다. 

제4차 산업혁명은 만물초지능 통신 생태계를 기반으로 한다. 사람과 사물, 공간, 시스템이 더 이상 독립적으로 존재하지 않고 초연결되어 상호의존도가 한층 강화된다. 물리적 세계와 사이버 세계에서 각각 개별적으로 발전한 인프라와 산업이 서로 초연결되고, 전체 최적화를 지향하면서 혁신을 가속화 한다. 

간단히 산업혁명의 역사를 살펴보자. 18세기 증기기관의 발명으로 영국의 섬유공업이 발전하고, 석탄을 에너지로 하는 철도 인프라가 세계적으로 확산된 ‘제1차 산업혁명’, 19세기 후반에서 20세기 초반에 걸쳐 전기에너지 활용으로 대량생산 산업생태계가 세계적으로 전개된 ‘제2차 산업혁명’, 20세기 후반 컴퓨터와 인터넷으로 촉발된 지식 정보혁명을 ‘제3차 산업혁명’으로 나눌 수 있다. 

2010년대 중반은 IoT, CPS, 빅데이터, 인공지능, 지능로봇으로 촉발된, 제4차 산업혁명의 전환기이기도 하다. 따라서 제4차 산업혁명은 세상 모든 것이 인터넷에 연결되고, 인간과 사물의 모든 데이터가 수집, 축적, 활용되는 만물초지능 통신혁명이기도 하다. 이를 기반으로 인류의 생활방식과 사회, 경제의 운영방식이 혁신되는 거대한 변혁의 총체인 셈이다. 

앞서 ‘초지능’이란 자율운전 자동차와 같이 인간과 생물과는 전혀 다른 이질적인 존재가 인간 수준에 가장 근접한 형태로 지능을 갖게 되는 상황을 일컫는다. 지난 30년 동안 인터넷의 위엄은 전 인류에게 정보를 공유함으로써 인간의 역량을 확장해온 ‘인간 인터넷 시대’였다면, 앞으로의 30년은 제4차 산업혁명의 영향으로 인해 모든 사물과 기계 부품까지도 인터넷에 연결되는 시대가 될 것이다. 

초지능 통신은, 이 같은 초지능을 탑재한 존재가 서로 연결되고 커뮤니케이션하면서 협업하는 통신 시스템이다. 오늘날 통신환경은 사실상 인터넷 환경 자체이기 때문에 만물초지능 통신과 만물초지능 인터넷은 동일한 맥락인 셈이다. 

제4차 산업혁명의 본질, ‘생각’하는 만물 혁명 

제4차 산업혁명의 중심엔 바로 IoT가 있다. 그렇지만 단순히 사물이 서로 연결되어 데이터가 수집, 분석되는 자체에 큰 의미가 있는 것은 아니다. 중요한 것은 데이터의 연결로 사용자에게 솔루션을 제공하며, 또 어떤 가치창출을 기대할 수 있는가 하는 점이다. 

IoT와 IoE가 산업혁명에 필적하는 사회, 경제적 변혁을 수반하기 위해서는 사물을 인터넷에 연결함으로써 접속된 사물 자체가 정보를 분석해 학습하는 ‘생각하는’ 만물로 어떻게 진화시켜야 하는지가 중요하다. 제4차 산업혁명의 본질은 이처럼 사물과 디바이스가 스스로 분석하고 생각하는 주체가 되는 데 있다. 

지금까지의 산업혁명이 사물에 엄청난 기계력을 부여해 세상을 바꿨다면, 이제는 사물이 스스로 분석하고 생각하게 하는 정신력을 갖도록 함으로써 인류가 극적인 전환을 시도하는 제4차 산업혁명으로 나아가야 한다. 이러한 맥락에서 제4차 산업혁명의 본질을 다음과 같이 세 가지로 설명할 수 있다. 

첫째, 현실 세계의 디지털화 : 초소형 컴퓨터를 탑재한 하드웨어가 다른 하드웨어와 연결되는 초연결성의 확보를 통해 방대한 데이터와 정보를 창출하고 축적 
둘째, 디지털 세계의 지능화 : 빅데이터와 정보가 클라우드와의 접목을 통해 하드웨어 자체가 스스로 분석하고 생각하게 함으로써 디지털화된 물리적 세계의 객체들이 초지능성을 갖는다. 
셋째, 지능화 시스템의 사회적 탑재와 적용 : 소프트웨어와 인공지능의 역할이 증대됨에 따라 이 소프트웨어와 하드웨어의 융합으로 사회 시스템을 사용자가 통제 가능하게 됨으로써 그에 따른 산업구조와 도시 시스템, 삶의 방식도 달라질 수 있다.  

새로운 산업혁명의 본질을 쉽게 이해하기 위해 ‘스마트폰’을 예로 들어보자. 스마트폰은 센서 등 초소형 컴퓨터를 내장한 하드웨어지만, 소프트웨어(인공지능)도 탑재되어 있다. 이러한 소프트웨어는 수많은 사용자의 다양한 정보를 수집, 클라우드에 축적하고 정보를 각각의 사용자에게 의미 있는 형태로 해석한다. 

이러한 경험이 점차 축적되면서 소프트웨어는 정기적으로 업데이트되고, 결국 그 기능의 진보와 함께 하드웨어도 성장해간다. 앞으로는 온갖 하드웨어가 스마트폰처럼 클라우드에 데이터를 축적하고 그 데이터를 필요에 따라 분석함으로써 스스로를 자동적으로 갱신한다. 이로써 마침내 모든 제조업, 모든 인간 시스템의 운용방식은 혁명적인 구조적 대변화를 수반하게 된다. 

이 같은 과정에서 결정적인 역할을 하는 것이 하드웨어와 소프트웨어의 대융합, 보다 구체적으로 말하자면 IoT와 인공지능이 만나는 만물초지능 생태계다. 
이제는 인간과 인공지능의 대립 구도로서 낙관론과 비관론을 논하는 담론 단계를 넘어 혁신적인 기술로서 인공지능을 적극 활용함으로써 인류의 당면과제를 해결하는 원동력이자, 새로운 산업 창출의 지렛대라는 시각에서 바라볼 때다. 



인터넷이 인류 전체의 소통을 증대시키고, 정보를 공유하는 새로운 지구적인 인프라로 발전했듯이, 인공지능도 인류의 공통 과제를 해결하고 국부를 창출하는 차세대 범용 기술, 차세대 범용 인프라라는 관점에서 적극적으로 대응할 때 제4차 산업혁명의 기회를 살릴 수 있다. 


앞으로 인류가 맞이할 새로운 제4차 산업혁명은 자연의 길, 인공의 길, 네트워크의 길을 한 차원 끌어올리면서 인류 문명을 융성하게 하는 ‘조화의 길’이어야 한다. 기술이 가진 테크늄(technium : 케빈 켈리가 만들어낸 용어로 기술의 자율 진화 속성을 일컬음.)으로서 본질과 전 세계 디지털 거인들의 경영전략, 그리고 지구 사회가 당면하고 있는 과제를 해결하고자 하는 미래의 국가 전략이 AI의 개발과 CPS로의 접목을 정중앙에 두고 있기 때문에 인공지능 혁명이 곧 제4차 산업혁명이라는 대전제를 피할 수 없는 인류의 선택이 될 전망이다. 인공지능 기술은 IoT, CPS, 빅데이터를 이끌면서 20세기 시스템을 허무는 파괴적 기술로 20세기 산업의 판도를 뒤흔드는 게임체인저가 될 것이다. 

초연결성과 초지능형 확장이 가져올 산업 지형 

사물인터넷과 만물인터넷, 인공지능의 만남에서 파생되는 제4차 산업혁명의 본질은 앞에서 언급했듯이 하드웨어와 소프트웨어의 융합이다. 바로 우리 곁에 와 있는 2020년대에는 50억 인구가 인터넷에 연결될 것이다. 이 50억 인터넷 가입자와 500억 개의 스마트 디바이스가 초연결된 생태계(IoT, IoE)에서 40제타바이트(ZB)의 구조화, 비구조화 데이터가 뒤얽힌 초거대 빅데이터를 날렵하게 처리함과 동시에 가치 있는 서비스로 창출하기 위해서는 인공지능의 분석력이 핵심 관건이다. 

물리적인 현실 세계의 모든 사람의 행동과 사물의 상태는 디지털 데이터로 바뀐다. 그리고 다시 사이버 시스템의 클라우드상에 축적되고, 이것은 인공지능의 분석으로 의미 있는 정보가 되어 현실 세계로 피드백되면서 우리 생활 세계를 지원한다. 

21세기 기본 시스템 구조는 물리적 시스템과 사이버 시스템이 상호작용으로 하면서 각각의 불완전성을 재구축하는 CPS의 글로벌화 과정이다. 이것은 하드웨어와 소프트웨어가 융합되고 매우 긴밀하게 결합되는 생태계이기도하다. 

이에 오늘날 전통적인 하드웨어에 강한 기업은 소프트웨어 역량을 강화하고 있고, 전통적인 소프트웨어 중심으로 성장한 기업은 부족한 하드웨어 역량을 강화하고 있다. 이러한 기업전략은 초연결성이 한층 강화되는 글로벌 CPS 생태계의 주도권 확보를 위한 포석이기도 하다. 

구글을 보면 글로벌 CPS 확보를 위해 다각적인 노력을 기울이는 모습을 엿볼 수 있다. 소프트웨어 기업인 구글은 일련의 인수와 합병으로 하드웨어 기업 역량을 강화하고 있다. 2014년 12월까지 16년 동안 무려 165개 기업을 인수했다. 인수합병 자체가 기업의 기본적인 경영전략이라고 해도 과언이 아닐 정도다. 


특히 구글이 인수한 하드웨어 기업의 사업 내용을 보면 로보틱스 기업이 7개사에 이른다. 그중에는 구글 역사상 가장 큰 규모인 32억 달러에 인수한 가정용 온도제어장치 업체인 네스트랩스(Nest Labs)부터, 파킨슨병 환자용 스마트 스푼 업체인 리프트 랩스(Lift Labs)까지 다채롭다, 구글의 자율자동차도 하드웨어와 소프트웨어가 융합된 정보처리 시스템이라고 할 수 있다. 

IoT와 인공지능의 만남으로 모든 사물과 기계, 산업 부품이 인터넷에 연결되어 스스로 데이터를 수집하고 해석하면서 ‘생각하고 판단하는 신산업혁명’이 본격화되고 있는 셈이다. 

구글과 애플이 2020~2025년을 목표로 무인 자율자동차 개발에 속도를 내고 있는 것도 자동차를 거대한 스마트 단말로 보고, 기존의 자동차 제국에 도전장을 내민 세기의 승부수 전략이라고 할 수 있다. 
이러한 과점의 연장선에서 제4차 산업혁명의 방향성은 초연결의 확장과 초지능성 확장으로 구분할 수 있다. 

초연결성은 모든 이종 네트워크를 공통 플랫폼 위에 올림으로써 모든 대상과 객체를 네트워크로 무한대로 엮어가는 미래 네트워크의 ‘횡적’ 기본축이다. 이에 비해 초지능성은 사회의 개별 시스템을 초연결 공유 플랫폼 위에 작동하게 함으로써 생산성을 증대하고, 새로운 가치를 창출하는 사회 시스템의 ‘종적’ 기본축이라고 할 수 있다. 

IoT와 IoE에 대한 인류의 기대와 비전은 원대하다. PC나 스마트폰뿐 아니라 일용품은 물론 가전제품, 자동차, 건물, 식물 등 인간의 모든 문명의 이기와 자연물에도 RFID, 탑재형 센서, 무선 랜, LTE, 5G 등에 의해 인터넷에 접속해 개체를 식별하고 위치를 특정해 통제를 가능하게 하겠다는 것이다. 

소프트뱅크의 손정의 회장은 2040년경에는 세상의 모든 것이 클라우드와 융합하고, 온갖 전기 제품과 심지어 스니커즈, 안경 따위에도 초소형 두뇌형 컴퓨터가 탑재될 것으로 전망했다. 사물인터넷과 사람과 사물, 사물과 사물 간 초연결의 확장은 데이터의 수집과 축적, 그리고 데이터의 해석을 통해 현실세계의 시스템을 제어하고 새로운 서비스 가치를 제공한다. 

이 같은 IoT의 연결력에 의해 공장의 산업 장치 센서와 제어 모듈, 소프트웨어를 탑재한 단말이 가세함으로써 단말 간에 고도의 데이터 처리를 할 수 있는 정보수집 시스템이 갖춰질 것으로 본다. 또한 강력한 데이터 축적능력을 지닌 대용량 메모리와 초고속 프로세서들이 연결되고, 대규모 데이터를 고속으로 처리하는 데 최적화된 인공지능 하드웨어를 탑재하면 데이터 해석, 분석력이 더 높아지고 그만큼 상황 인식을 바탕으로 한 미래 예측력이 정교해진다. 뿐만 아니라 초연결력이 강화되면 사이버 공격으로부터 시스템을 방어할 수 있는 안전한 인프라 기반도 강화할 수 있다. 

이와 같이 부품과 시설이 클라우드와 연결되어 제품과 서비스가 결합한 ‘서비스로서의 제품’ 생산이 가능해질 전망이어서 제조업계의 근본적인 패러다임 전환이 요구되기도 한다. 만물인터넷, 만물지능 인터넷, 만물 초지능 인터넷으로 가는 여정은 지능형 정보처리 제품이나 지능형 정보처리 기반의 제공 능력을 확장하는 과정이다. 수많은 사람, 사물, 환경이 연결되어 데이터양이 폭발적으로 증가해도 기업이 그것으로부터 부가가치를 창출하려면 데이터 관리, 사용자 데이터 분석, 다른 시스템과의 연계, 실시간 처리 등 새로운 정보처리 기반을 구축해야 한다. 


정보처리 기반 능력 강화 사례로 IBM을 들 수 있다. 2014년 10월 IBM이 발표한 정보처리 기반 플랫폼인 IoT 파운데이션은 클라우드 기반의 서비스형 소프트웨어를 제공하는데, 기본적으로 IBM 블루믹스(Bluemix)에서 가동한다. 블루믹스는 웹, 모바일, 빅데이터, 스마트 디바이스를 위한 애플리케이션의 개발과 관리, 운용을 수행하기 위한 IBM의 클라우드 기반 플랫폼이다. 이 플랫폼을 IoT용으로 확장한 것이 IoT 파운데이션이다. IoT 파운데이션은 불안정한 가동 환경이나 저대역 네트워크 환경에서 사용되고 있는 센서나 IoT, M2M에 최적화된 통신 프로토콜로서 활용 가능하다. 

IBM 사례처럼 디지털 글로벌 기업은 인터넷 기반의 횡적 연결성을 IoT엣 사람, 사물, 공간, 현실 세계의 모든 분야로 연결력을 확장하는 IoE 플랫폼 생태계를 확장해나가고 있다. IoE 플랫폼은 배터리 공급 없이도 단말 간 데이터를 처리할 수 있는 정보수집 시스템, 초대용량 메모리와 스토리지로 데이터의 축적력 강화, 대규모 데이터 처리에 최적화된 인공지능 전용 하드웨어를 기반으로 현실 세계를 보다 안전하고 정확하게 제어, 관리하는 서비스를 제공한다. 

한 마디로 지금까지 축적한 횡적 연결력 기반의 플랫폼과 인공지능의 연계를 통해 만물초지능 시대의 초연결성을 확장하고 있다고 할 수 있다. 
이처럼 세상의 모든 것을 네트워크로, 지능적으로 연결하는 초연결성은 전통적인 통신 속도와 용량 중심의 연결성을 넘어 제조 프로세스와 모빌리티, 인프라 등을 새로운 차원에서 이행하게 하는 제4차 산업혁명의 원동력이 되고 있다. 

제4차 산업혁명의 길, 기술 확보와 상용화에 달렸다 

이처럼 제4차 산업혁명의 불길이 점차 점화되고 있는 지금이 바로 한국의 미래와 운명을 바꿀 골드타임이다. 제4차 산업혁명에 대한 대응을 철저히 준비한다면 한국의 운명은 물론 신성장동력을 확보할 수 있다. 

근대 산업혁명처럼 유럽과 미국 등 선진국들은 앞 다퉈 제4차 산업혁명의 문을 열기 위해 한 발짝씩 전진하고 있다 현재 한국은 근대 산업혁명 때와는 달리 제4차 산업혁명에서는 선두 주자들과 같은 그룹의 출발선 상에 위치해 있다. 그동안 정보통신 강국을 위해 노력한 결과다. 이는 중요하다. 같은 출발선에 있는 참여자들은 근본적으로는 경쟁 관계에 있지만 필요에 따라 협력자일 수도 있기 때문이다.

제4차 산업혁명의 선두 주자가 된다는 것은 국가적으로 삶의 질에서부터 모든 사회와 경제 시스템의 특이점 가져올 무한대의 기회를 누리는 것과 같다. 제4차 산업혁명의 바다를 향해 비상할 수 있는 전략은 다음과 같다. 

첫째, 제4차 산업혁명을 주도할 수 있는 혁신적인 기술 확보와 기술 상용화 
둘째, 제4차 산업혁명을 주도하는 기업자 정신으로 무장한 무수한 스타트업과 중소기업의 육성 

사물인터넷은 실제 세계와 디지털 가상 세계를 실시간으로 연결하는 지능화 시스템을 구축하는 데 목적이 있다, 따라서 다양한 애플리케이션 영역에서 이를 실현하기 위해서는 무수히 많은 기술의 융합이 필요하다. 제4차 산업혁명을 주도하는 국가가 되기 위해서는 핵심 기술과 그 지식재산의 확보에도 적극적이어야 한다. 외국 기업의 기술에 의존해서는 결코 제4차 산업혁명에 성공할 수 없다. 

한국이 제4차 산업혁명을 성공적으로 이끌기 위해서는 기술 상용화에 집중해야 한다. 논문이나 특허만 출원하면 그것으로 충분한 성과를 냈다는 생각과 평가시스템으로는 기술 혁신이나 기술 상용화의 열매를 기대하기 어렵다. 분명한 것은 제4차 산업혁명의 열매는 결국 우리가 개발한 많은 기술이 우리 기업에 의해 세계 시장에서 얼마나 사용화 됐는가에 의해 좌우된다고 해도 과언이 아니다. 

또한 창업의 심장이 멈추지 않아야 한다. 세계 최고의 휴대폰 강자였던 노키아는 핀란드 총생산의 25%, 시가총액 75%를 차지하고 있었다. 그러나 노키아가 오랜 1위 자리에 젖어 혁신의 속도를 잃어버린 결과 불과 3년(2011~2013년) 사이에 몰락하고 말았다. 그러나 노키아가 몰락하고 있을 때 핀란드 정부와 국민은 노키아를 구하기 위해 발 벗고 나서는 대신, 스타트업을 통해 핀란드 경제를 중흥시키겠다는 새로운 선택을 했다. 스스로 생명을 유지하지 못하는 이른바 ‘좀비기업’을 더 이상 국민의 세금과 금융 지원으로 먹여 살리지 않겠다는 국민적 합의가 이뤄진 것이다. 


핀란드 정부는 기술혁신지원청(TEKES)과 핀베라(Finnvera)라는 벤처캐피탈을 통해 매년 3,500여 개의 벤처기업을 성공적으로 창업시키고 있다. 정보기술 기업가 출신의 유하 시필레(Juha Sipila) 핀란드 총리는 바이오산업과 스타트업을 통해 새로운 노키아를 만들겠다는 각오로 15억 유로 규모로 국영 창업 펀드를 만들기까지 했다. 

그렇다면 한국은 어떨까. 한국경제연구원 조사결과에 따르면, 앞으로 우리나라 경제 성장에 중요한 것이 무엇인지를 묻는 질문에 ‘기업가 정신이 중요하다’는 응답이 42%로 가장 높았다고 한다. 그런데 창업을 선호하는 응답자는 10% 수준에 머물렀다 과연 10% 남짓한 창업 의지로 한국의 국가경제를 유지할 수 있을까. 

노키아의 몰락과 핀란드 정부의 대응이 우리에게 주는 교훈은 제4차 산업혁명은 대기업 중심이 아닌 살아 숨 쉬는 무수한 스타트업을 통해 이뤄져야 한다는 점이다. 또한 한국의 제4차 산업혁명에서는 스타트업 기업가에게 돌아가야 할 투자금융이 제대로 투입돼야 한다는 것이다. 이렇게 해야만 기업가 장신을 쏟아내는 스타트업이 늘고, 스타트업이 살고, 고용도 살아나 건강한 창업 생태계 구축은 물론 성공적인 제4차 산업혁명의 발판을 놓을 수 있게 된다. 

20세기의 기술과 산업, 인프라는 21세기 시대의 융합기술과 융합산업, 융합 인프라로 재탄생할 수밖에 없다. 우리는 IoT와 CPS, 인공지능, 로봇 등의 기축 기술이 분출하는 에너지로 인간의 일상생활이 바뀌고, 신산업 생태계가 생겨나고, 도시 운영 시스템이 재설계되는 거대 혁명의 신시대를 맞이하고 있다. 이제 제4차 산업혁명의 주체가 되기 위해서는 이를 마냥 기다려서는 안 된다, 

제4차 산업혁명이라는 거대한 도전에 20세기 아성을 개고 새로운 발상으로 접근하면서 도전과 혁신을 선도하는 사회적인 시스템 구축으로 굴기해야 한다,   






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