[창간 29주년] 충청권 4차 산업혁명 초석을 다지다
[초지능·초연결·초융합… 디지털 제조 혁신 1]
이상지 국회 세계특허(IP)허브 국가추진위원회 운영위원장 인터뷰
초지능, 학습된 자동화 수준 넘어 환경과 상호작용하는 인공지능
초연결, 사물인터넷·클라우드로 데이터 공유·서비스 효율 제고
초융합, 사이버물리시스템 통한 최적의 사용자 경험 제공 의미
2020년 사물인터넷 연결 기기 300억~500억 전망... 테스트베드 구축 시급
변화 실시간 감지 맞춤 서비스... 데이터 기술 공통 요구, 다양한 영역 적용
[충청투데이 김일순 기자] 지난 2016년 세계경제포럼에서 발표되면서 촉발된 4차 산업혁명은 우리의 삶과 미래를 어떻게 이끌어 갈까. 용어조차 생소하고 내용을 이해하기는 더욱 어려운 갖가지 첨단 기술들이 시시각각 등장하고 발전하면서 가깝고 먼 미래에 펼쳐질 세상은 상상을 초월할 정도로 혁신적인 변화를 보여줄 것이란 전망이 우세하다. 날로 첨예해지는 국가 간 경쟁 속에서 경제 성장과 일자리 창출이라는 두 마리 토끼를 잡아야 하는 절체절명의 숙제를 우리는 어떻게 해야 잘 풀 수 있을까. 국내에서 손꼽히는 4차 산업혁명 전문가인 이상지 국회 세계특허(IP)허브 국가추진위원회 운영위원장을 만나봤다.
-4차 산업혁명의 핵심적인 개념을 설명한다면.
“4차 산업혁명은 기술의 발달을 통해 모든 것이 이전과는 차원이 다른 정도로 지능화되고 연결되며 융합되어 우리가 살고 일하고 상호관계를 맺는 방식을 근본적으로 바꾸는 혁신으로, '초지능(hyper-intelligence)', '초연결(hyper-connectivity)' 및 '초융합(hyper-convergence)'의 세 단어로 나타낼 수 있다.
초지능은 로봇과 드론, 자율주행자동차 등과 같이 인공지능 기술이 구현된 사물이 프로그래밍 모델을 통해 학습된 자동화의 수준을 넘어 주변 환경, 다른 사물 및 사람들과 자연스럽게 상호 작용하며 스스로 판단하고 행동하는 인간 지능과 유사하거나 그 이상의 인공지능을 의미한다. 초연결은 사물인터넷과 강화된 에지(empowered edge), 클라우드, 블록체인망 등을 통해 사물과 사물, 사물과 사람 간에 안전하고 효율적으로 데이터를 공유하고 훨씬 높은 수준의 서비스를 제공할 수 있는 연결을 의미한다. 초융합은 새로운 방식으로 최적의 사용자 경험을 제공하는 사이버물리시스템(CPS, Cyber Physical System) 또는 온라인과 오프라인 통합 환경을 제공하는 다양한 기술의 융합을 의미합니다.
예를 들면, 완전히 몰입된 경험을 제공하는 가상현실·증강현실·혼합현실 기술과의 융합, 사람과 협업하는 인공지능 로봇인 코봇(cobot)과의 융합, 디지털(digital)과 아나로그(analog)가 결합된 디지로그(digilog)에 해당하는 3D 프린터를 들 수 있다. 각종 재료의 융합을 통한 제조업 혁신, 환자 단백질 배양 기술의 융합을 통한 환자 맞춤형 인체 장기의 제작 및 이식 등이 초융합의 범주에 포함될 수 있다.”
-4차 산업혁명의 기반 핵심 기술들 중 사물인터넷의 중요성이 크게 부각되고 있다. 기존의 인터넷과 사물인터넷이 근본적으로 다른 점은 무엇인지.
“우리가 스마트폰으로 통화를 하거나 모바일 인터넷에 연결하기 위해서는 근처 기지국을 경유해야 한다. 스마트폰에서 보내는 신호의 크기는 기지국까지의 전송 거리가 멀수록 거리의 제곱에 비례해 감소한다. 기지국 간의 거리는 서울에서는 보통 3~5㎞인 반면에 이동통신 가입자가 적은 교외 지역의 경우 대략 40㎞ 전후에 이르는 등 지역 여건에 따라 다르다. 우리나라에서 기지국 간의 거리가 가장 먼 교외 지역에서도 적절한 수준의 통화품질을 유지하기 위해서는 적절한 크기 이상의 신호를 송신해야 한다. 이러한 여건에서 스마트폰은 대략 24시간 정도 사용 후 재충전하는 것이 보통이다. 사물인터넷 센서는 소형이고 건전지 용량도 스마트폰에 비해 훨씬 적은 편이다. 따라서 센서의 전력 소모를 줄이기 위해서는 가정이나 사무실 등의 한정된 공간에 센서가 접속할 수 있도록 극소형 기지국과 유사한 사물인터넷 게이트웨이를 포함하는 근거리무선센서망을 설치해야 한다.
만일 사물인터넷 센서가 접속할 근거리무선센서망의 통신거리가 약 40m 내외인 경우를 가정하면, 약 40㎞ 간격의 교외지역 이동통신망 기지국에 접속하는 경우와 비교해 센서의 전력 소모가 약 100만분의 1 수준으로 줄어든다. 또한 각각의 사물인터넷 게이트웨이는 근거리무선센서망에 센서를 접속시키고 관리하는 기능 외에 센서와 기존 인터넷에 연결된 다른 디바이스 간에 양방향 데이터 전송이 가능하도록 데이터를 변환해 중계하는 기능이 추가로 요구된다. 이러한 특징을 지니는 근거리무선센서망은 기존의 인터넷과 차별화되는 사물인터넷의 중요한 특징이다. 참고로, 우리나라 공공기관의 회의실 또는 스마트홈 서비스 제공을 위한 가정집 등에 사물인터넷 게이트웨이가 포함된 근거리무선센서망이 설치된 곳은 거의 찾아볼 수 없는 실정이다.
이러한 점을 감안해 볼 때, 앞으로 사물인터넷 플랫폼이 실용화되고 활성화되기까지는 대략 2년 정도 더 걸릴 것으로 예상된다. 만일 이러한 상태로 방치해 두는 경우 우리나라 사물인터넷 시장이 글로벌 기업에 잠식당할 가능성이 적지 않기에, 우리 기술로 개발되는 다양한 사물인터넷 센서, 게이트웨이 및 근거리무선센서망 등의 제품에 대해 국제 규격 적합성, 서로 다른 규격의 제품들 간의 상호운용성 등을 검증할 수 있는 사물인터넷 실증 테스트베드를 조속히 구축해 운영해야 한다.”
-클라우드(cloud)와 에지(edge)는 어떻게 다른지.
“초연결 사회가 도래함에 따라 사물인터넷에 연결되는 기기의 수는 오는 2020년 기준으로 대략 300억~500억 개에 이를 것으로 전망된다. 다양한 사물인터넷 기기가 생성하는 방대한 데이터를 중앙집중식으로 저장하고 인공지능으로 분석하는 클라우드와 각각의 사물인터넷 기기 근처에 작은 규모로 데이터를 저장하고 단독 또는 클라우드와 연계하고 운용하는 에지로 구분할 수 있다.
첫째는 클라우드만 운영되는 경우 통합적으로 데이터가 저장되고 인공지능이 분석해 의미 있는 정보를 생산하고 사용자에게 지능형 서비스를 제공하는 방식이다. 이러한 방식의 장점은 두 가지로, 운영 효율성이 우수하고 비용도 절감할 수 있다는 점과 인공지능 구현을 위해 필요한 높은 사양의 하드웨어 역할을 클라우드가 원격으로 대신할 수 있어 음성인식 AI 스피커를 수 십만 원대의 저렴한 가격으로 구입할 수 있고 인공지능 확산을 촉진한다는 점을 들 수 있다. 반면에 클라우드에서 모든 것을 담당하게 되면 새로운 독점형태의 문제를 야기할 수 있다. 또한 자율주행자동차의 경우 중앙의 클라우드 서버를 거치는 경우 반응 시간 지연으로 충돌 사고의 우려가 커질 수 있고 차량 소유주 인증에 걸리는 시간도 다소 길어질 수 있다.
두 번째는 사물인터넷 기기 근방에 에지를 구축해 클라우드와 함께 운용하는 방식이다. 긴급한 상황에서 클라우드에 접속하지 않고 에지에서 인공지능으로 데이터를 분석한 결과를 바탕으로 신속하게 판단할 수 있고, 또한 에지에서 1차 분석으로 통해 필터링을 거친 후에 유용한 정보만 추려 클라우드 서버로 전송하는 방식으로 운영할 수도 있다.”
-디지털 트윈(digital twin)은 주로 어떤 분야에 활용할 수 있는지.
“디지털 트윈 기술을 스마트팩토리에 적용하는 경우, 실제 공장의 설계도면을 이용해 클라우드 기반으로 3차원 시뮬레이션이 가능한 가상공장을 소프트웨어로 구현할 수 있다. 여기에 실제공장에 설치된 다수의 사물인터넷 센서들이 생성하는 데이터를 실시간으로 가상세계로 전송한다. 가상세계와 융합된 인공지능은 실제 공장으로부터 전달 받은 센서 데이터와 가상세계와 융합하고 분석해 실제 공장이 정상적으로 작동하는지 공장의 징후가 있는지 찾아낸다. 이와 같이 클라우드 기반에 구현된 3차원 가상공장과 인공지능 및 사물인터넷 센서 데이터를 융합해 다양한 시뮬레이션이 가능한 모델을 실제 공장과 닮은 쌍둥이라는 의미로 디지털 트윈이라고 한다. 디지털트윈 기술은 스마트팩토리 외에 발전소, 풍력발전기, 항공기엔진, 해양 시추선 등 폭넓은 분야에 활용이 가능하다.”
-바람직한 미래를 위해 무엇을 선택하고 집중해야 하는지.
“우리가 당면한 갖가지 문제들은 건강, 가정, 교통, 물류와 유통 에너지, 금융, 농업, 어업, 축산업, 산림, 환경, 교육, 문화, 체육, 국방 등 전 분야에 걸쳐 나타난다. 다양한 영역에서 발생하는 고객의 문제를 잘 해결하기 위해서는 사소한 변화까지 실시간으로 세밀하게 살피고 고객의 요구를 충족시킬 수 있는 맞춤형 서비스를 제공하는 것이 중요하다. 이를 위해 공통적으로 요구되는 것은 고객의 문제와 연계된 적절한 데이터 수집, 정밀한 분석, 예측 및 해결책을 제시할 수 있는 데이터 기술(DT)이다.
딥러닝 기반의 인공지능이 데이터를 분석해 현장의 상태를 세밀하게 진단하고 향후 발생할 수 있는 문제의 가능성을 미리 예측하며 큰 사고로 이어지는 것을 막는 예방 서비스를 제공한다. 일례로, 스마트헬스케어 서비스를 통해 사람의 건강상태를 진단하고 병을 예방하거나 스마트팩토리 서비스를 통해 공장의 기계 고장을 사전에 세밀하게 탐지해 수리하거나 운영유지비를 절감하는 등 현장의 문제를 풀고 새로운 가치를 고객에게 제공한다.
이러한 서비스는 평시에 지속적으로 제공되며 그 대가로 절감된 고객의 비용의 일부를 제공받음으로써 고객과 기업이 모두에게 이익이 되는 상생이 가능하게 된다. 전기는 2차산업혁명을 촉발한 핵심 원동력이고, 원유는 황금 알을 낳는 거위라고 할 수 있다. 4차산업혁명 시대에 인공지능이 데이터에 기반을 둔 새로운 '전기'라면, 각종 센서 또는 시스템에 의해 생성되고 사물인터넷을 통해 인공지능이 공유하는 데이터는 '원유'로서 서로 융합되는 경우 다양한 분야별 혁신을 선도한다.”
김일순 기자 ra115@cctoday.co.kr
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이상지 국회 세계특허(IP)허브 국가추진위원회 운영위원장 약력=
△전자정부교류연구센터 전문위원 △KAIST 문술미래전략대학원 연구교수 역임 △문화체육관광부 문화IT포럼 위원 역임 △중소기업 4차산업혁명위원회 위원 역임 △서울대 전자공학과(학사) △KAIST 전기및전자공학과(석·박사) △KAIST 문술미래전략대학원 지식재산대학원프로그램(경영석사)