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1년 차 맞는 '4차 산업혁명'…
어떤 미래기술이 주도하고 있나?
(2017년 04월 기사)

1년 차 맞는 '4차 산업혁명'…
어떤 미래기술이 주도하고 있나?
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    (2017년 04월 기사)
기고: 한상춘/한국경제신문 객원 논설위원 겸 미래에셋대우 리서치센터 부사장
한상춘 부사장
주요국 국가 지도자 탄핵, 미국 중앙은행(Fed) 금리인상에 따른 '제2의 에클스 실수', 유럽통합 붕괴, 북한 지정학적 위험……. 이는 모두 언제 어떻게 터질지 모르는 위기 징후군이다. 최근 극단적인 비관론인 '칵테일 위기설'이 고개를 들고 있다. 칵테일 위기란 특정사건을 계기로 잠복된 악재가 동시다발적으로 터지는 현상을 말한다.

칵테일 위기론까지 거론되는 것은 새 먹을거리가 될 수 있는 주력산업이 탄생하지 않고는 지금의 상황을 풀 수 없다는 의미다. 더 이상 제로 금리, 양적완화로 대변되는 각국의 금융완화정책은 '캠플 주사' 효과만 있을 뿐 세계경제를 장기침체라는 깊은 수렁으로 더 빠지게 할 것이라는 경고가 잇따르고 있다. 뒤늦은 반성이다.
4차 산업혁명에 대한 논의가 활발하게 전개되고 있는 것도 이 때문이다. 지난해 1월말 스위스 다보스에서 열렸던 45회 세계경제포럼(WEF)에서는 '제4차 산업혁명의 이해와 영향 그리고 대응 방안(Mastering the Fourth Industrial Revolution)'을 주제로 참석했던 각국의 지도자와 기업인을 중심으로 격의 없는 토론이 펼쳐졌다.
WEF 창시자인 클라우스 슈밥은 주제 선정 배경으로 '제4차 산업혁명'은 이전 산업 혁명 보다도 훨씬 큰 변화 속도와 규모 그리고 강도로 생산, 분배, 소비 등 전체 시스템을 바꾸는 기회가 됨과 동시에 인간의 본성까지도 영향을 미칠 수 있는 인류의 새로운 도전이 될 것이라고 선언했다.
표 1 산업 혁명의 발전 과정
산업 혁명의 발전 과정 표 자료: 세계경제포럼(WEF)
WEF 토론에서도 앞으로 전개될 기술발전이 △경제 △사회 △문화 등에 걸쳐 현재 우리 삶은 물론 미래 세대에 미칠 영향과 더불어 환경오염, 인구증가 등 현재 우리 사회가 직면한 전반적인 문제에 대한 논의가 진행됐다. 4차 산업혁명은 교통, 공급사슬, 연구개발 등의 비용과 마케팅, 판매, 커뮤니케이션과 효율성을 크게 개선시킬 것이라 분석됐다.

인공지능(AI·Artificial Intelligence)

4차 산업혁명을 주도할 미래유망기술로 가장 많이 거론되고 공감대가 폭넓게 형성돼 있는 분야는 '인공지능(AI·Artificial Intelligence)'이다. 인공지능이란 인간성, 지성, 학습능력, 추론능력 등 인간의 두뇌작용을 컴퓨터 혹은 기계가 스스로 △추론 △학습 △판단하면서 행동하는 시스템을 뜻한다.
인공지능의 개념은 2차 세계 대전 전후로 경제, 공학, 수학 등 다양한 학자들 사이에서 처음 논의되기 시작했다. 이중에서도 1950년 영국의 수학자 앨런 튜링이 발표한 '계산기와 지능'과 릭 라이더의 '인간과 컴퓨터의 공생' 논문은 현대 인공지능 연구의 시초가 된 것으로 알려져 있다.
1950년대 말 이후 인공 지능은 실험 학문으로 시작됐지만 당초 예상과 기대와 달리 뚜렷한 접근 방법과 성과가 없어 1980년대까지 침체기를 맞았다. 하지만 1990년대 이후에는 △기계 학습 △로보틱스 △컴퓨터 비전 등 특정 기계 분야에 대해 연구되는 머신 러닝(Machine Learning)을 중심으로 인공지능 분야가 각광을 받기 시작했다.
최근에는 글로벌 정보기술(IT) 기업을 중심으로 인공지능을 실제 비즈니스에 접목하기 위한 투자가 빠르게 진행되고 있다. 인공지능 기술 분야에서 현재 가장 앞서있다고 평가받고 있는 구글은 2013년 DNN 리서치를, 2014년에는 영국의 딥 러닝 전문 기업인 딥 마인드를 시작으로 젯 팩, 다크 블루랩스, 비전 팩토리 등 다양한 인공지능 벤처기업을 인수했다.
표 2 글로벌 IT 기업들의 인공지능 개발 현황
글로벌 IT 기업들의 인공지능 개발 현황 표 자료: 이코노미스트
의료 산업에서도 인공지능의 역할은 확대돼 수준 높고 합리적인 의료 서비스를 제공하고 있다. 인공지능의 방대한 데이터, 실증자료와 세분화된 분석 알고리즘을 활용할 수 있게 되면서 의료 서비스의 정확도와 질을 높이고 과도하거나 불필요한 검사를 제거할 수 있어 사회 전체의 의료비용을 줄이는 움직임이 눈에 띨 정도로 빨라지는 추세다.
인공지능이 의사와의 접촉을 통해 느낄 수 있는 심리적 안정감이나 위로, 위안 등으로 인해 컴퓨터가 의사를 완전히 대체하는 것을 어렵다. 하지만 현재 의사가 하는 업무의 80%는 인공지능 컴퓨터 기술로 대체될 수 있어 앞으로 의료 산업에서 인공지능의 역할이 크게 확대될 것으로 예상된다.
투자 자문업 등 금융서비스 역시 사람의 판단에 의존하는 부분이 많았기 때문에 IT 활용도가 낮았지만 최근에는 검증받은 인공지능 시스템을 이용하고자 하는 금융사가 많아지는 추세다. 이 분야에 가장 앞서 가는 싱가포르 개발은행(DBS)은 자산관리 업무에 IBM 왓슨을 적용해 우수고객에게 맞춤형 투자자문과 자산관리 서비스를 제공하고 있다.
그림 1 미국 로보어드바이저 시장 점유율
미국 로보어드바이저 시장 점유율 그래프 주: 자산운용시장 점유율 기준 / 자료: AT커니
표 3 아마존의 머신 러닝 플랫폼
아마존의 머신 러닝 플랫폼 표 자료: 아마존
인공지능 기술은 앞으로 우리 생활에 커다란 영향을 미치게 될 것으로 예상된다. 수많은 임상 정보가 축적되는 의료 서비스나 쉴 새 없는 거래가 이루어지는 금융과 유통업 등 산업별로 인공지능의 적용 속도와 수준에는 차이가 존재하지만 궁극적으로는 인공지능이 인간의 역할을 상당 부분 대체해 나갈 가능성이 높기 때문이다.
하지만 기계적인 논리에 기반을 둔 인공지능이 판단의 정확성을 높이게 될 것은 분명하지만 도덕적인 감성에 근거한 인간의 판단과 엇갈릴 경우 어떠한 결정을 내려야 하는지 어려움도 따른다. 특히 개인적인 딜레마가 사회 전체로 확산돼 큰 혼란을 초래할 수 있는 점을 염두에 두어 인공지능 표준화 등 관련 규제 도입이 시급한 과제를 안고 있다.

뇌 과학(Brain Science)

인공지능 다음으로 앞으로 다가올 4차 산업혁명을 주도할 유망기술로 '뇌 과학(Brain Science)'이 꼽힌다. 뇌는 인간의 기억을 저장하고 △판단 △인지 △정서 △행동 등에 영향을 미치는 가장 중요한 신체부위로, 현대 과학기술의 한계에 있는 미지의 영역이자 인간의 건강과 행복한 삶을 위해 정복해야 할 최후의 난제로 평가받고 있다.
뇌 연구는 뇌신경계의 신경생물학과 인지 과학의 이론을 바탕으로 △뇌의 구조 △근본원리와 기능 △질병 해결법을 파악하는 연구 분야다. 현대 뇌 연구는 의학, 공학, 심리학 등 여러 분야가 서로 연간 되어 있는 융합 학문으로, 주요 분야는 크게 △뇌의 신경생물학적 이해 △뇌질환 예방 및 극복 △인지 기능 △정보 처리 이해 및 응용으로 나뉜다.
표 4 뇌 과학 연구 분야
뇌 과학 연구 분야 표 자료: 한국과학기술기획평가원
최근에는 △인구 구조 △생활 패턴 △기술 발전 등 변화하는 환경 속에서 뇌 연구의 필요성과 관심이 부쩍 높아지고 있다. 한국을 포함한 전 세계가 고령화 사회로 진입하고 인간의 기대 수명이 늘어나자 알츠하이머, 파킨슨 병 등 퇴행성 뇌 활동 장애와 인지능력저하 질환이 사회적 문제로 확산되고 있기 때문이다.
뇌 연구는 천문학적인 비용이 소요되기 때문에 선진국을 중심으로 국가 차원의 연구가 진행됐다. 미국은 1990∼2000년을 '뇌 과학의 10년(Decade of Brain)'으로 선언하고 세계 뇌 연구를 선도해 왔다. 특히 버락 오바마 전 정부는 뇌 활동지도(BAM·Brain Activity Map)를 완성하는 연구에 2023년까지 매년 3억 달러씩을 투자해 나갈 야심찬 계획을 발표했다.
유럽연합(EU)은 영국, 독일 등 7개 국가 연구기관이 함께 참여하는 공동 프로젝트를 추진하고 있다. 앞으로 10년 동안 10억 유로를 투자해 최신 뇌 과학 지식을 끌어 모아 슈퍼컴퓨터에 입력해 인간의 뇌를 시뮬레이션을 할 수 있는 '인간 뇌 프로젝트(HBP·Human Brain Project)'를 시행해 나갈 계획이다.
일본 역시 고령화가 빠르게 진전되자 뇌 연구의 중요성을 일찍부터 시작했다. 1996년에는 21세기를 '뇌 연구의 1 세기(Century of Brain)'로 선언하고 뇌 연구를 국가 프로젝트로 격상시켜 추진해 왔다. 특히 아베 정부 출범 이후 인간의 뇌 질환을 이해하기 위해 원숭이의 뇌를 지도로 표현하는 연구를 진행하는 등 매년 300억∼500억 엔을 투자하고 있다.
한국의 경우 전체 생명공학 분야 예산 중 뇌 연구 분야에 편성된 예산(2014년도 기준)은 4.5%인 1,045억 원으로 미국의 18%, 일본 7%, 영국 20%와 비교했을 때 예산 비중이 턱없이 부족하다. 하지만 한국과학기술연구원(KIST), 기초과학연구원(IBS) 등을 중심으로 뇌 연구를 위한 본격적인 투자 유치에 나서고 있다.
표 5 주요국의 뇌 과학 연구 시스템 발전 현황
주요국의 뇌 과학 연구 시스템 발전 현황 표 주: 투자규모는 2010년 기준 / 자료: 한국과학기술기획평가원
앞으로 뇌 연구 프로젝트를 통해 뇌 지도와 뇌의 역할에 대한 이해도가 확립된다면 사회 전반에 상당한 파급효과를 불러올 것으로 예상된다. 뇌지도 연구가 완성되면 뇌의 호르몬 분비를 조절해 고소공포증, 공황장애, 대인기피증 등과 같은 정신질환을 고칠 수 있게 되는 것은 물론 뇌세포와 신경회로 변화 등 퇴행성 뇌 활동 장애를 줄여 인간의 기대수명을 끌어올릴 것으로 기대되기 때문이다.
산업적인 면에서 뇌 연구는 생각만으로 컴퓨터나 기계를 움직이는 뇌-기계 접속(BMI·Brain Machine Interface) 기술과 같이 이종 기술과의 융합 연구가 빠르게 확산되는 추세다. 앞으로는 기술 융합 연구를 통해 특정 기억을 저장하거나 지우게 되는 것도 가능해질 뿐만 아니라 로봇과의 연구와 인공지능 연구에도 가속도를 붙이게 될 것으로 예상된다.
갈수록 주요 에너지 자원인 화석연료의 고갈, 환경오염과 온난화문제가 전 세계적인 문제로 대두되면서 '핵융합(Nuclear Fusion)'과 같은 친환경 대체 에너지 수요와 개발 관심이 부쩍 높아지고 있다. 주 에너지원인 석유는 정제와 사용과정에서 이산화탄소, 아황산가스 등 환경과 대기를 오염시키는 물질과 지구 온난화를 유발하는 주범이기 때문이다.
석탄은 매장량이 풍부하지만 수송이 어렵고 석유보다 더 큰 환경오염을 유발한다. 수력 에너지는 개발 과정에서 주변 환경을 파괴하는 단점이 있다. 풍력, 태양광 등 자연에너지는 환경을 파괴하지 않는다는 장점이 있지만 에너지 밀도가 낮고 간헐적으로 이용될 수밖에 없어 대용량 에너지원으로 발전되기에는 어려움이 존재한다.
하지만 핵분열에 의해 생성되는 원자력 에너지는 비교적 저렴한 비용에 막대한 에너지를 생산하고 이산화탄소와 같은 환경오염 물질을 배출하지 않는다는 장점이 있다. 이 때문에 한국을 포함한 주요 선진국에서는 차세대 대체 에너지로 핵융합 에너지에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다.
핵융합에너지는 핵분열 원자력 발전소와 달리 많은 원료와 냉각수를 필요하지 않기 때문에 넓은 해안가 등에 지을 필요가 없다. 핵과 관련된 모든 산업의 고질적인 '외부 불경제 문제'을 줄일 수 있다. 외부에서 연료 공급 여부에 따라 발전소 가동을 자유자재로 조절이 가능하기 때문에 폭발하지 않으며 통제도 가능하다.
그림 2 주요 에너지원 사용량 전망
주요 에너지원 사용량 전망 그래프 자료: BP Energy Outlook 2035
그림 3 1GW 생산에 필요한 연료량
1GW 생산에 필요한 연료량 그래프 자료: 국가핵융합연구소
하지만 막대한 장점을 지닌 대체 에너지 기술을 발명했음에도 불구하고 핵융합은 최근까지 상용화되기가 매우 어려웠다. 핵융합 발전을 상용화하기 위해서는 태양 표면의 온도와 같은 1억도 이상의 고온과 높은 압력을 필요하다. 이 상태에서 변형되는 고체·액체·기체 상태가 아닌 제 4의 물질인 '플라스마' 상태를 오랫동안 안전하게 유지하면서 중수소와 삼중수소를 넣을 수 있는 장비를 개발하는 데 어려움이 겪었기 때문이다.
특히 한국을 비롯한 일부 국가에서는 핵융합 발전을 위한 리튬을 수입해야 한다. 즉, 에너지 개발을 위해 필요한 재료를 수입해야하는 단점도 존재한다. 뿐만 아니라 핵융합은 핵분열을 이용한 원자폭탄과 보다 수백 배 강력한 수소폭탄을 만드는 주요 기술이기 때문에 군사적 용도로 사용될 우려도 있다.
국제원자력기구(IAEA)는 국가 간 기술과 핵 인식도 차이 등으로 어렵게 출범시킨 '국제 핵융합 실험로 공동개발사업(ITER)'을 통해 미국, 유럽 연합, 러시아, 한국 등 7개 국가와 함께 핵융합 실험로를 지으며 기술 상용화를 위한 협력을 강화해 나갈 계획이다. 성공 여부에 따라 4차 산업혁명 에너지원으로 핵융합 앞날에 중대한 기로가 될 것으로 예상된다.

양자컴퓨터

2년 전 구글, 미국항공우주국(NASA)과 미국대학우주연구협회(URSA)는 양자컴퓨터 'D-Wave 2X'의 실물과 연구시설을 공개했다. 'D-Wave 2X'는 머신러닝과 음성인식, 자연어처리를 위한 방대한 데이터를 분석할 수 있고, 싱글코어 칩을 활용하는 일반 컴퓨터에 비해 1억 배 이상 빠른 속도를 처리할 수 있는 것으로 알려져 있다.
양자컴퓨터 기술이 산업용, 개인 PC로 발전될 수 있다면 대규모 IT 혁명이 일으키는 파괴적 기술이 될 것으로 예상된다. 구글과 NASA는 양자 컴퓨터 개발의 다음 단계로 △항공 및 교통관제 △생산 시스템 진단 △통신 기술 △패턴 인식 등 다양한 산업에서 활용될 수 있는 최적화 문제에 적용할 수 있는 기술을 연구 중이다.
양자컴퓨터는 '0'과 '1' 두 상태 중 하나만을 선택해 만들어지는 숫자 조합인 이진법 비트(Bit) 단위로 정보를 처리하는 기존 컴퓨터와 다르다. '0'과 '1'이 결합된 중첩 상태에서 형성되는 큐비트(Qubit·Quantum Bit) 단위를 기반으로 훨씬 방대한 양의 데이터를 빠른 속도로 처리할 수 있는 컴퓨터다.
이론적으로도 양자컴퓨터는 일반컴퓨터가 1년에 걸쳐 풀어야 하는 300자리 정수 소인수분해 계산을 단 30분 만에 끝낼 수 있다. 이를 역이용해 큐비트 체계를 암호 기술에 적용할 수 있다면 암호화 기술에도 큰 영향을 미쳐 어느 누구도 풀지 못하는 암호 체계를 구현해 절대적인 개인 정보 보호도 가능해진다.
앞으로 양자컴퓨터가 상용화되면 기존의 일반컴퓨터는 물론 슈퍼컴퓨터로도 처리할 수 없었던 △인공지능 △재료 과학 △유전자 배열 △우주 시뮬레이션 등 다양한 분야에서 빅데이터 계산이 가능하게 된다. 이 경우 오랫동안 이어져 온 인류와 과학의 수수께끼가 풀리게 될 것으로 기대된다.
하지만 양자컴퓨터 기술이 상용화와 보급되기까지 상당할 시간이 걸릴 수 있다. 양자컴퓨터는 매우 미세한 양자역학적 현상이 적용돼 주변의 전기장, 자기장, 진동에서 철저히 격리돼야 한다. 데이터 처리장치인 양자컴퓨터칩도 15 밀리 켈빈(우주의 온도인 2.7캘빈(섭씨-270.45도)보다 180배 차가운 온도)에서 작동한다. 모두 풀기 어려운 난제다.
양자컴퓨터 개발은 오랜 기간의 연구는 물론 높은 비용을 필요로 하지만 각국은 양자컴퓨터의 무한한 활용 가능성을 주목하고 장기적인 관점에서 많은 투자를 하고 있다. 미국은 2008년 국가양자정보과학비전을 발표 후, 주요 국가 연구 기관에 연간 1조원 규모의 투자를 지원키로 확정했다.
표 6 주요국의 양자암호기술 개발 동향
주요국의 양자암호기술 개발 동향 표 자료: 한국과학기술원
대부분 완성 자동차 업체의 최대 목표는 친환경자동차와 자율주행자동차 등 미래형 자동차 개발과 상용화다. 불과 몇 년 전 까지만 하더라도 자동차 업체는 고유가와 석유 고갈, 환경오염 등을 우려해 △엔진 다운사이징 △차체 무게 절감 △디젤 및 하이브리드 자동차 개발 착수 등 연비와 효율성을 끌어올리는 데 주력해왔다.
최근에는 연비와 효율성은 물론 자동차 배기가스가 유발하는 지구 온난화 현상과 대기 환경오염을 줄이기 위해 독일 등 유럽자동차 업체는 친환경 디젤과 하이브리드 자동차, 일본은 하이브리드 자동차 양산에 주력하면서 전기 등 대체 에너지 자동차 개발 연구가 끊임없이 이어져 왔다.
'미래 에너지 자동차'라고 불려왔던 전기자동차가 개발된 이후에는 △전방충돌 경고장치(FCW) △자동비상제동장치(AEBS) △차선이탈 경고장치(LDWS)와 같은 운전보조장치(ADAS·Advanced Driver Assistance Systems) 기술이 융합돼 어떠한 환경에서도 자동차 스스로 주행이 가능한 완전자율주행자동차 양산에 대한 관심이 확대되고 있다.
그림 4 연령별 ADAS 요구율
연령별 ADAS 요구율 그래프 자료: JD Power
그림 5 ADAS 적용 전망
ADAS 적용 전망 그래프 자료: Strategy Analytics

우주발사체

과거 군사·안보, 정치적 영향력 강화에 주목적이 있었던 우주산업은 21세기 들어 새로운 경제성장 동력으로 급부상해왔다. 현대 우주산업 발전은 2차 대전 이후 자본주의 진영과 공산주의 진영 간 갈등이 심화됐던 냉전 당시 맹주격인 미국과 소련이 △군사적 우위 선점 △국력 과시 △정치적 목적으로 우주산업에서 경쟁을 펼치며 시작됐다.
그 이후 1991년 소련이 붕괴되고 냉전 시대가 끝나게 되자 우주산업은 군사적 목적보다 경제적 부가가치를 창출하기 위해 산업화 투자 쪽으로 우선순위가 선회됐다. 우주산업은 △항공산업 △방송·통신 산업 △자원 개발 산업과 긴밀한 연관성이 있어 경제적 파급효과가 매우 크기 때문이다.
하지만 천문학적인 비용이 소요되기 때문에 정부의 지원 아래 미국 NASA 등 각국의 국영우주기관과 보잉, 에어버스, 록히드 마틴 등 글로벌 대형 기업가 주도해 왔다. 전 세계 우주산업 시장 규모는 2005년 888억 달러에서 2013년 1,952억 달러로 연평균 10.3%씩 빠르게 성장하고 있다.
최근 우주산업은 구글, 블루 오리진, 스페이스 X 등 민간 기업과 기업인이 주도하는 프로젝트로 확산되는 추세다. 구글은 2012년 우주개발 기업인 플래니터리 리소스와 플래니터리벤처스를 설립해 우주 항공, 로봇, 기타 신기술 개발을 위한 연구를 추진하고 2022년부터는 소행성에서 광물을 채취하는 우주 광산 프로젝트를 진행하는 계획을 추진하고 있다.
그림 6 세계 우주산업 시장 규모
세계 우주산업 시장 규모 그래프 자료: Satellite Industry Association
그림 7 국내 우주산업 시장 규모
국내 우주산업 시장 규모 그래프 자료: 미래창조과학부 우주산업실태조사
앞으로 우주발사체 기술 개발이 상용화된다면 민간 우주여행은 물론 우주 광산 개발이 활성화 될 것으로 예상된다. 현재 NASA의 아틀라스, 델타 등 일회용 발사체를 한번 발사하는데 소요되는 비용은 약 2,700억 원에 달한다. 하지만 스페이스X의 재활용 발사체를 한번 발사하는데 사용되는 비용은 2억 3,000만원에 불과하기 때문이다.
발사체를 재활용해 저비용 우주 광물 채굴이 실현되면 환경오염과 자원고갈 해결은 물론 지속가능한 미래 성장 에너지 확보로 이어지는 원동력으로 이어질 가능성이 높다. 작년 12월 파리 기후 신협약 체결 이후 이상기후 방지 차원에서 우주산업에 대한 관심이 부쩍 높아진 것도 같은 맥락이다.
표 7 주요국의 우주산업 경쟁력 현황
주요국의 우주산업 경쟁력 현황 표 자료: OECD, Space Foundation, NTIS, UCS, 현대경제연구원

휴머노이드(Human+Robot)

로봇 기술은 산업 생산과 전문 서비스 분야에서 두루 활용되며 인류 사회와 경제 발전에 커다란 영향을 미치고 있다. 로봇의 실용화는 1962년 GM이 자동차 생산에 산업용 로봇이 투입됐던 것을 시작으로, 생산 현장에서 용접, 도장, 자재 운반, 소형 부품 조립 등 인간에게 어렵거나 위험한 일들을 대신해 왔다.
현대 제조업에서 산업용 로봇은 높은 작업속도, 힘, 정밀도 등의 강점을 바탕으로 자동화생산을 가능케 해 3차 산업 혁명을 견인하는 등 생산과 경제 구조에 큰 변화를 이끌어 왔다. 또한 최근에는 시각인식 기능, 다기능 센서 등의 기술이 접목돼 비정형적 업무와 다양한 산업에도 활용 가능성이 확대되는 추세다.
미래 로봇 시장의 성장 가능성은 무한해 4차 산업혁명을 이끌 것으로 평가된다. 세계로봇연맹(IFR)은 2010년부터 2020년까지 로봇 시장이 연평균 9.0% 성장할 것으로 예상했다. 이중에서 산업용 로봇은 연평균 8.2%, 전문 서비스 로봇은 4.8%, 개인 서비스 로봇은 24.3% 증가하게 될 것으로 내다보고 있다.
산업용 로봇은 △자동차산업 △정밀기계산업 △전자부품산업 △디스플레이산업 등 전후방 제조업 산업의 시장 규모를 확대하는 역할과 더불어 생산성, 노동력 등 산업경쟁력을 확보하기 위한 일환으로 성장할 것으로 예상된다. 전문 서비스용 로봇은 △방위산업 △공공서비스산업 △의료산업 △물류산업을 중심으로 성장할 것이라는 것이 관련 기관의 시각이다.
개인용 서비스 로봇은 △가사 △의료 △간병 △교육 △보안 등 단순한 기계가 아닌 저 출산, 고령화 등 변화하는 인구구조와 개개인의 삶 속에서 인간과 함께 공존하며 인간의 삶의 질을 제고하는 동반자로서 성장할 가능성이 높다. 잠재적 시장 규모가 가장 큰 부문으로 평가된다.
그림 8 부문별 로봇 산업 비중
부문별 로봇 산업 비중 그래프 자료: 세계로봇연맹
그림 9 세계 로봇 시장 전망
세계 로봇 시장 전망 그래프 자료: 세계로봇연맹
특히 서비스 부문 로봇산업에서는 휴머노이드(Human+Robot)의 기술 개발과 상용 여부에 주목하고 있다. 휴머노이드는 인간의 형태를 모습으로 한 로봇으로 일컬어진다. 최첨단 기술로 다른 로봇과 달리 인간과 흡사한 인식기능, 운동기능을 구현하는 등 가장 고난도의 지능 수준과 활용 가능성을 자랑하는 로봇이다.
국가 차원에서도 로봇 시장의 성장 잠재력을 인식하고 휴머노이드를 포함한 세계 로봇 시장을 선점하기 위한 경쟁이 치열하다. 2011년 미국 오바마 전 대통령은 제조업 부흥에 로봇을 적극 활용하기 위한 첨단 제조 파트너십(AMP) 계획을 발표한 이후 재정 지원 규모를 매년 증액하고 있다.
일본에서는 2014년 9월 총리 직속 기구인 '로봇 혁명 실현 회의'를 출범해 로봇 신전략 5개년 계획을 발표하는 등 2020년까지 산업과 서비스 분야의 로봇 시장을 각각 현재의 2배, 20배로 늘린다는 방침이다. 중국은 2020년까지 세계 로봇시장 점유율 45%, 200조원 규모의 신 시장 창출 목표를 세우고 세계 1위 로봇 강국으로 도약한다는 계획이다.
한국의 경우 연구기관 지원을 통해 그동안 세계 최고 수준의 기술력을 개발해왔지만 주요 언론 보도에 따르면 카이스트는 휴보Ⅱ 개발 이후 정부 투자 지원은 끊어졌다. 휴머노이드 연구의 주축을 이뤄오던 한국과학기술연구원 역시 2010년 이후 정부 지원금을 받지 못하는 것으로 알려져 있다.

가상현실(VR)

가상현실(VR)은 기술을 활용해 현실과 비슷한 상황이나 환경을 조성해 사용자가 마치 실제 주변 환경과 상호 작용을 하고 있는 것처럼 만들어주는, 인간과 컴퓨터 사이의 인터페이스를 뜻한다. 초기 가상현실 기술은 전투기, 전차 등 각종 군사 훈련 시뮬레이터로 발전해 실제 훈련에서 소요되는 비용을 절감하는 목적으로 활용됐다.
그 이후 교육, 의료 등의 원격제어, 위성탐사 등 과학적 목적으로 사용될 것으로 기대를 모았지만 고비용, 기술 호환성 등을 해결하지 못해 부진했다. 하지만 최근에는 글로벌 ICT 기업의 주도 하에 영화, 게임 등 미디어 엔터테인먼트를 일반인이 저렴한 가격에 구매할 수 있고 휴대할 수 있는 가상현실기기 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다.
그림 10 이동성과 호환성 정도에 따른 가상현실기기 구분
이동성과 호환성 정도에 따른 가상현실기기 구분 그래프 자료: 한국경제신문 등 주요 언론
현재까지 개발된 가상현실기기는 크게 △스마트폰 연동 △게임 콘솔 연동 △독자기기 형태로 구분된다. 스마트폰 가상현실 기기는 스마트폰에 탈부착하는 방식으로 독자기기에 비해 비교적 저렴한 편이다. 삼성전자는 작년 5월 갤럭시 S6와 결합해 가상현실 콘텐츠를 구현할 수 있는 헤드셋 기기 기어VR을 출시했다.
구글은 스마트폰 사용자가 저렴한 가격으로 쉽게 체험할 수 있게 종이로 만드는 카드보드VR을 생산해 가상현실기기 보급을 확대시키는 플랫폼 전략을 추진하고 있다. 소니는 게임 분야에 가지고 있는 역량을 바탕으로 자사 플레이스테이션 게임 콘솔과 연동되는 게임에서 다양한 콘텐츠를 제공하는 프로젝트 모피어스를 개발했다.
'진정한 가상현실의 대중화는 오큘러스VR에서 시작된다'는 말이 있을 정도로 오큘러스VR은 영상을 반으로 만드는 기술, 화면에 배치된 렌즈에 동작감지와 가속도 센서를 탑재시켜 머리의 움직임에 따라 눈앞에 보이는 가상현실 시점이 바뀌는 최첨단 기술 등을 탑재해 현실적인 표현과 몰입감을 제공하고 있다.
특히 CES 2016에서 가상현실기기가 무인자동차와 함께 최대 키워드로 떠오르게 되자 일상생활에서의 증강현실(AR·Augmented Reality) 실현 가능성에 대한 관심이 부쩍 높아지고 있다. 증강현실은 사용자와 가상의 배경·환경의 정보를 중첩해 하나의 영상으로 보여주는 컴퓨터 그래픽 기술을 말한다.
증강현실은 기술적 적용이 가상현실에 비해 수월하고 스마트폰 등 모바일 디바이스에 연동될 수 있기 때문에 적용 산업범위가 가상현실에 비해 넓다. 이는 기존 하드웨어, 전자상거래, 데이터 비즈니스, 기업용 앱, 광고뿐만 아니라 수많은 산업 생태계와의 상호 연관성을 통해 앞으로 커다란 변화를 몰고 올 것으로 예상된다.
가상현실과 증강현실 시장은 상호 연관성을 가장 큰 장점으로 앞으로 높은 성장성이 기대되고 있다. 영국의 투자은행 디지캐피탈은 전 세계 가상현실과 증강현실 관련 시장규모가 올해는 50억 달러, 2020년에는 약 1,500억 달러로 성장할 것을 예상했다. 이중 증강현실 시장규모는 1,200억 달러로, 가상현실 시장보다 더 빠른 속도로 커질 것으로 분석됐다.
그림 11 가상현실기기 이용자 수 전망
가상현실기기 이용자 수 전망 그래프 자료: KZero Worldwide
그림 12 가상현실기기 매출액 전망
가상현실기기 매출액 전망 그래프 자료: Kzero Worldwide
일부 전문가는 가상현실과 증강현실의 수요 확산에 따른 무궁무진한 성장 가능성에도 불구, 콘텐츠 개발이 하드웨어 개발에 비해 미미한 점을 가장 큰 장애요인으로 꼽고 있다. 콘텐츠 공급이 이뤄지지 않는다면 대중성과 효용성이 떨어져 앞으로 성장세가 주춤할 가능성도 존재한다.

웨어러블 기기

웨어러블 기기는 안경, 시계, 의복 등 신체에 착용하거나 부착해 다닐 수 있는 전자기기를 말한다. 웨어러블 기기는 1960∼70년대 미국의 휴렛 패커드 등에서 개발한 LED 손목시계, 손목시계 겸 계산기 개발이 시초다. 1990년대에 들어 컴퓨터 기술과 보급이 확산된 이후로는 타이핑과 저장 기능을 보유한 기기들이 등장하게 됐다.
2000년대 들어서는 스마트폰, 태블릿 PC와 모바일 인터넷의 상용화로 수집된 정보를 스마트폰과 컴퓨터로 전송 연동하는 방식이 탄생했다. 최근에는 △음성 입력 △센서 인식 △디스플레이 기술발달로 사용 편의성이 높아졌고, 컴퓨팅 기능을 지닌 모든 전자제품을 연결하는 통신환경(IoT) 진입으로 진화와 활용도가 가속화되는 추세다.
그림 13 네트워크와 디바이스의 진화단계
네트워크와 디바이스의 진화단계 그래프 자료: 정보통신산업진흥원
특히, 2010년 이후 5년 가까이 꾸준한 성장세를 이어오던 스마트폰 시장이 점차 포화상태에 접어들면서 정체될 움직임을 보이고 있다. TNS 등 시장조사업체들에 따르면 작년 세계 스마트폰 시장 신장률은 9.8%에 그쳐 상용화 이후 처음으로 한자리수대 성장에 그친 것으로 나타났다.
대신 구글, 삼성, LG, 애플 등 글로벌 ICT는 미래혁신 제품과 신성장 동력으로 웨어러블 기기 개발에 박차를 가하며 모바일 분야의 트렌드 변화를 계속 주도해 나가고 있다. 구글은 2013년 4월 구글 글래스, 삼성은 같은 해 9월 갤럭시 기어, 애플은 작년 4월부터 애플 워치를 생산·판매하고 있다.
현재까지 출시된 웨어러블 기기는 크게 △시계·밴드 △안경 △액세서리 △의류형으로 구분된다. 시계·밴드는 가장 활발하게 제품이 출시되는 분야로 스마트폰과 연동 통화, 문자 등의 통신기능과 생체정보, 운동량 측정 기술을 활용한 헬스케어를 제공하고 있다. 최근에는 나이키, 아디다스 등 스포츠 용품 기업도 이 분야에 뛰어들고 있다.
안경의 경우 별도의 디스플레이를 꺼낼 필요 없이 사용자의 눈앞에 착용해 음성인식을 통한 시진 및 동영상 촬영, 영상통화 뿐만 아니라 증강현실을 이용한 차량 내비게이션 기능 등이 지원되는 다양한 정보 통합형 서비스를 두 손이 자유로운 상태에서 누릴 수 있도록 제공하는 단계까지 이르렀다.
액세서리 기기는 기능적 유용성에 디자인적 감각을 가미한 반지, 목걸이, 팔찌 등으로 각종 박람회에 소개되고 있다. 랄프로렌 등 패션 브랜드는 의류에 생체 정보를 측정하는 센서를 내장해 이용자의 심박수, 신체사이즈, 움직임 등을 상시적으로 모니터링 할 수 있는 기술을 개발했다.
개발 업체와 연구기관은 웨어러블 기기를 단순 통신기능뿐만 아니라 금융서비스, 헬스케어 등 일상생활에서의 사용 범위를 넓혀나는 추세다. 세계 최대 결제 대행업체 페이팔은 재작년 11월부터 스마트워치 업체인 페블에 지급결제 앱을 탑재해 자사 가맹점에서 생성한 결제코드를 인식하는 결제서비스를 제공하고 있다.
그림 14 웨어러블/스마트폰 시장 규모
웨어러블/스마트폰 시장 규모 그래프 자료: ABI 리서치
표 8 주요 기업의 웨어러블 기기
주요 기업의 웨어러블 기기 그래프 자료: 각사 및 주요 언론기사
삼성은 CES 2016에서 NFC 기반의 삼성 페이 서비스를 기어 S2에 적용할 것으로 발표했다. 구글은 미국 특허청으로부터 웨어러블 이용자에게 약 먹을 시간을 알려주는 메커니즘에 대한 특허를 취득했다. 당 측정 센서를 탑재한 콘텍트렌즈 개발도 성공해 환자는 렌즈를 착용하는 것만으로도 건강 상태를 확인할 수 있게 됐다.
작년 서울대 연구원은 파킨슨병에 걸린 환자가 피부에 붙인 뒤 필요할 때마다 스스로 약물을 투여할 수 있는 스마트스킨을 개발에 성공했다. 최근에는 심장 박동수, 심전도 등 생체정보를 측정·저장할 수 있는 웨어러블 소자 개발에도 성공한 점을 감안하면 머지않아 웨어러블 기기를 통해 몸 상태를 자동적으로 검사할 수 있는 시대가 올 것으로 보인다.
[이 게시물은 최고관리자님에 의해 2017-06-01 10:36:17 글로벌 경제 이야기에서 이동 됨]

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