01 - 4차 산업혁명의 디지털화 기술들
▲ 김학용 교수 순천향대학교
▲ 박진수 교수 순천향대학교
4차 산업혁명은 현실 세계와 가상 세계 혹은 오프라인과 온라인이라는 두 개의 세상이 유기적으로 연결되어 하나의 통합 시스템(Cyber-Physical System)을 구축할 때 실현 가능하다.
현실 세계와 가상 세계는 디지털화를 통해 현실 세계를 가상화하는 기술과 가상 세계에서의 처리 및 조작 결과를 현실 세계에 반영하는 기술들에 의해 하나로 융합될 수 있는데, 이 글에서는 현실 세계를 가상화하기 위해 사용되는 6가지 디지털화 기술들에 대해 살펴보고자 한다.
들어가면서
지금까지 있었던 3차례의 산업혁명이 생산방식에 있어서의 기계화와 대량화, 그리고 자동화를 이루었다면, 초연결성을 바탕으로 하는 4차 산업혁명은 생산방식의 지능화와 자율화를 이룰 것으로 기대된다.
그러나 4차 산업혁명은 기존의 산업혁명들이 그랬던 것처럼 단순히 생산방식에 있어서의 변화만을 가져오지는 않을 것이다.
4차 산업혁명은 생산자 중심의 산업생태계를 소비자 중심으로 바꿀 것이며, 정보통신기술(ICT)과 다양한 산업의 결합은 지금까지는 볼 수 없었던 새로운 형태의 제품과 서비스를 만들어 낼 것으로 기대된다.
이는 기업이 부가가치를 생산하고 전달하는 방식을 근본적으로 바꿀 것이며, 결국은 비즈니스 모델의 변화로 나타날 것이다.
이러한 변화는 현실 세계에 존재하는 다양한 유형의 사물, 즉 제품, 사람, 장소, 서비스들과 관련된 지표들을 컴퓨터나 인공지능이 이해할 수 있는 디지털화된 데이터로 만들어주는 것에서 시작된다.
그리고 이렇게 디지털화된 데이터를 저장하고 분석하여 현실세계의 관점에서 이해하는 기술이 필요하며, 데이터 분석 결과를 바탕으로 현실 세계에 영향을 주는 가상현실이나 증강현실, 로봇, 3D 등의 기술이 필요하다.
이곳에서는 사물인터넷 기술을 포함하여 현실 세계를 가상화하는 데 이용되는 6가지 기술들에 대해 살펴보도록 하자.
IoT(Internet of Things)
근거리 무선통신 기술, 저전력 통신 기술, 반도체 기술의 발달은 우리가 일상생활에서 이용하는 작은 사물들까지도 인터넷에 연결할 수 있도록 하고 있다.
사물들을 인터넷에 연결하기 위해서는 흔히 와이파이(Wi-Fi), 저전력 블루투스(BLE), 지웨이브(ZWave), 그리고 LoRa(Long Range)와 같은 기술들을 이용하는데, 이러한 기술들은 통신 거리, 통신 속도, 통신의 방향성, 배터리 소모량 등을 기준으로 적합한 통신 기술을 선택해서 이용하게 된다.
그러나 기존에 개별적으로 이용되던 사물들을 인터넷에 연결하는 것이 사물인터넷의 전부는 아니다.
사물들을 연결하는 것보다 더 중요한 것은 그 사물들을 왜 인터넷에 연결해야 하느냐 일 것이다.
결국 사물인터넷은 사물들이 생성한 데이터를 인터넷을 통해 다른 사물들이나 비즈니스 프로세스에 전달하고 이용함으로써, 사물들이 기존에는 제공할 수 없었던 새로운 기능이나 고객 가치를 제공하려 할 때 근본적인 의미를 갖게 된다.
어떤 사물에 대한 정보(상태나 이용 패턴, 위치, 소유자 등)를 알게 된다는 것은 기업이 부가가치를 창출하는 방식, 즉 비즈니스 모델의 변화로 나타나게 된다.
예를 들면, 디바이스를 판매하는 대신 디바이스를 이용할 때마다 비용을 지불하도록 하거나 디바이스가 제공하는 기능이나 자원들 혹은 디바이스와 함께 이용하는 소모품을 이용하는 정도에 따라서 비용을 지불하도록 할 수 있다.
디바이스의 상태 정보를 바탕으로 디바이스를 관리하거나 운용, 정비하는 서비스를 제공할 수도 있으며, 보험, 헬스케어, 음식 배달, 대리운전 등과 같은 기존 서비스를 활성화하는 수단으로 이용할 수도 있다.
LBS(Location-Based Services)
사물이 인터넷에 연결되면 언제 어디서나 그 사물과 관련된 정보를 확인하고 사물과 관련해서 제공되는 서비스를 이용할 수 있게 된다.
즉, 시간과 공간의 한계를 뛰어넘는다는 것을 의미한다.
그러나 사물의 정보가 더 가치 있는 서비스가 되기 위해서는 사물이 존재하는 위치 및 사물과 관련된 서비스를 이용하는 개체의 위치를 파악하는 것이 중요하게 된다.
일반적으로 커넥티드 디바이스의 위치는 디바이스에 내장된 GPS 모듈이 제공하는 절대 좌표를 이용하거나 혹은 디바이스들이 와이파이나 블루투스 등의 근거리 무선통신 기술을 이용해 연결되는 허브나 게이트웨이 장치의 위치 정보를 이용하기도 한다.
후자의 경우 통상 20미터 정도의 오차가 발생하기는 하지만, 어느 영역 혹은 어느 공간에 있다는 정도만 확인해도 되는 프레즌스(Presence)나 지오펜스(Goefence)기능을 제공하기에는 충분하기 때문이다.
물론, 세 개 이상의 장치들로부터 수신된 신호의 세기(RSS, Received Signal Strength)나 신호의 도달 시간(TOF, Time of Flight) 정보를 이용해서 삼각법을 통해 더 정확한 위치를 파악하는 것도 가능하다.
이외에도 무선 신호 세기에 대한 라디오 맵(Radio Map)을 작성하거나 지구자기장 정보를 맵으로 만들어 위치를 파악하기도 하며, 두 가지 이상의 기술을 결합하여 정확한 위치를 파악하는 하이브리드 기법을 이용하기도 한다.
SNS(Social Network Services)
SNS 기술은 가상의 공간에서 사람들 사이의 정보공유를 위한 플랫폼을 제공해주는 기술이다.
SNS를 통해 사람들은 자신의 관심사나 활동 내용을 공유할 수 있으며 사진이나 동영상, 음악 같은 콘텐츠도 공유할 수 있다.
SNS는 언제 어디서나 접속하는 것이 가능하기 때문에, 일방적으로 메시지를 전달해야만 했던 과거 통신 매체의 시공간적 제약을 극복할 수 있게 해준다.
최근에는 사람들 사이에서뿐만 아니라, 사람과 기계 혹은 기계와 기계 사이에서 정보를 공유할 수 있도록 하는 움직임이 나타나고 있다.
모바일 메신저를 이용해서 가전제품의 상태를 확인하거나 동작을 제어하기도 하고, 챗봇과의 대화를 통해 궁금증을 해결하기
도 하고 서비스를 요청할 수도 있다.
실제 OMA(Open Mobile Alliance)에서는 이를 위한 표준화 작업이 진행중이며, 삼성전자 및 LG전자에서는 관련 프로토타입을 시연하기도 했다.
산업적인 관점에서 SNS는 자원을 효율적으로 활용할 수 있도록 해줄 뿐만 아니라, 커넥티드 디바이스를 통한 기업의 홍보, 마케팅, 혹은 제품 개발 전략 수립 등 다양한 목적을 위해서 활용할 수 있다.
예를 들어, 브랜드 인지도 제고, 온라인 평판 관리 도구, 리쿠르팅, 신기술 및 경쟁사에 대한 상세 정보, 잠재적 전망을 수집하는 정보 수단으로서 비즈니스 가치가 매우 높다고 할 수 있다.
클라우드(Cloud)
클라우드는 공간적으로 떨어져 있는 가상의 공간에서 물리적 혹은 추상적인 형태의 컴퓨팅 리소스를 임대 형식으로 이용할 수 있게 하는 가상공간 서비스다.
이를 이용하면, 수많은 사람이나 커넥티드 디바이스가 생성하는 데이터를 한곳에 모아두고 처리하는 것이 가능하게 된다.
즉, 클라우드 서비스를 이용하면 IT 산업에서 필수적인 대용량의 저장 공간과 컴퓨팅 파워를 손쉽게 확보하는 것이 가능해지며, 이로 인한 에너지 소비를 획기적으로 줄일 수 있게 된다.
4차 산업혁명에서는 산업 자원의 효율적인 활용과 친환경적인 산업 활동이 중심이 될 가능성이 크므로, 우리나라처럼 국토가 좁고 자원이 부족한 나라에서는 매우 유용한 기술임에 틀림없다.
현재 전 세계적으로는 아마존이나 MS, GE 등의 IT기업들을 중심으로 관련 시장을 선점하고 주도권을 확보하기 위한 경쟁이 진행 중에 있다.
국내에서는 이에 대응하기 위해 클라우드 산업 육성 추진계획(안)을 발표하는 등 차세대 IT 산업 경쟁력 강화를 위한 노력이 정부 주도로 이루어지고 있다.
그러나 아직까지 의료, 금융, 교육 등 여러 분야에서 클라우드 산업을 저해하는 많은 규제가 잔존하고 있는 것이 현실이다.
이에 관련 시장 경쟁력 확보 및 이에 기반한 시장 확대를 위해 정부 및 민간이 규제 해소를 위해 적극적으로 참여하는 노력이 필요할 것으로 생각된다.
빅데이터(Big Data)
사물에 통신 기능이 구현되는 IoT 환경의 확대 그리고 시공간을 초월하도록 해주는 클라우드와 SNS 기술의 대중화는 과거와는 차원이 다른 형태의 대용량 데이터를 생성하고 있다.
이처럼 다양한 형태의 대용량 데이터를 빅데이터라 부르는데, 이러한 데이터를 분석하고 데이터 사이의 연관관계를 도출할 수 있다면 보다 지능적인 서비스의 개발은 물론 지능적인 자원의 활용이나 시스템의 운영 등이 가능할 것으로 예측된다.
사실 빅데이터의 분석은 컴퓨터로 하여금 특정한 상황에 대한 판단 능력을 갖도록 해주는 인공지능 시스템을 만들어가는 기초 단계의 기술이다.
빅데이터 분석 기술은 2006년 제프 힌튼(Jeff Hinton) 교수에 의해 제안된 딥 러닝(Deep Learning) 기술로 인해 더욱 지능적인 기술로 진화하고 있다.
현재 이 분야의 기술력 강화를 위해 전 세계의 많은 나라들은 경쟁적으로 인적 및 물적 자원을 투여하고 있다.
우리나라도 2016년 발표된 국가전략 프로젝트에 빅데이터를 포함하여 추진하고 있지만, 다양한 민·관 데이터의 공유의 부족, 법적 규제 및 전문 인력 부족으로 인해 선진국에 비해 실제 많이 뒤처져 있는 것이 사실이다.
4차 산업혁명의 꽃을 피우기 위해서는 이에 보다 적극적인 투자가 절실히 필요하다고 생각된다.
IoB(Internet of Business)
4차 산업혁명은 지능화나 자율화로 대변되는 제조업 생산방식의 변화만을 의미하지 않는다.
4차 산업혁명은 어떤 제품과 관련된 모든 비즈니스 주체들, 즉 원료나 부품의 공급사, 제품을 생산하는 제조사, 그리고 유통업체와 제품을 이용하는 고객에 이르는 다양한 주체들이 하나로 연결되는 현상을 의미한다.
이는 새로운 제품의 기획이나 생산이 고객 니즈에 대한 분석이나 시장 조사 결과만을 이용해서 진행되는 것이 아니라, 제품의 수요 변화에 대한 실시간 데이터는 물론 실제로 제품을 이용하는 사용자들의 이용 패턴 정보 및 SNS를 통해 나타나는 고객들의 반응 등이 제품의 생산과 유통, 그리고 제품의 원료나 부품공급사에게도 함께 전달되어 이용됨을 의미한다.
결과적으로 비즈니스 주체들의 연결은 개별 비즈니스의 운영 효율화를 달성하는 데 중요한 역할을 하게 된다.
비즈니스는 커넥티드 디바이스 혹은 디바이스 기반의 서비스 플랫폼을 통해서도 연결될 수 있다.
구글의 Works with Nest나 아마존이 제공하는 Alexa Skill Kit 등은 서로 다른 제조사에서 만들어진 제품이 표준화된 방법으로 연결되어 이용될 수 있도록 하는 대표적인 사례에 해당한다.
이러한 기술들은 단순히 디바이스들의 연동을 넘어서서 디바이스와 기존 서비스를 더욱 긴밀하게 결합시킬 것으로 예상된다.
맺음말
4차 산업혁명은 제조업의 생산방식에 있어서의 혁신만을 의미하는 것이 아니라 개별 제품과 관련된 산업 생태계 전반의 패러다임 변화를 의미한다.
이런 변화에 뒤처지지 않기 위해서는 디바이스가 인터넷에 연결되고 비즈니스가 인터넷에 연결됨으로써 발생하는 방대한 양의 데이터를 효과적으로 분석하고 인사이트를 도출해 내는 능력이 필수적일 것이다.
이는 기업들로 하여금 변화무쌍한 시장 상황에 민첩하고 선제적으로 대응할 수 있도록 할 것이다.
기업들은 다양한 IT 기술들로 혼란스러워하기보다는 4차 산업혁명을 통해서 해결하고 달성하고자 하는 점이 무엇인지를 분명히 하는 것이 필요하리라 생각한다.