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박정수 성균관대 스마트팩토리 융합학과 겸임교수

[박정수 성균관대 스마트팩토리 융합학과 겸임교수] 최근 빅데이터, 클라우드 컴퓨팅, 인공지능(AI) 등 신기술의 급속한 발전으로 모든 산업에 지능화가 요구되고 있다. 특히 제조 산업에서는 인공지능(AI) 기반 제조, 즉 생산, 공급망, 마케팅과 영업이 통합되고 융합되는 HCPS(Human Cyber Physical System) 플랫폼의 “실시간 기반 피드백(real time based feed-back)”과 “경험 디자인(DX-Design) 기능” 강화가 강력하게 요구되는 지능형 스마트 팩토리와 더 나아가 메타 버스 기반 지능형 제조(metaverse based intelligent manufacturing)로 빠르게 진화하고 있다.

‘메타 버스 기반 지능형 스마트 팩토리’는 제조 산업을 선진국으로 견인하는 새로운 표준 “뉴 노멀(new normal) 제조 개념 설계 디자인(PoC & Design)”을 최우선으로 고려해야 한다. 또한 제조 현장의 분산된 시스템 안에서 하나의 데이터의 값에 대해 사람들의 동의를 구하는 과정을 합의 알고리즘(consensus algorithm)이라고 한다. 따라서 작업 증명(PoW) 방식은 블록체인 네트워크에서 사용되는 합의 알고리즘을 활용할 수 있으며, 스마트 팩토리에 적용되고 있는 분산형 시스템의 보안 관점에서 블록체인이 현실적인 대안으로 소개되고 있다.

특히 메타 버스 환경에서 제조 운영 관리는 작업을 증명(PoW: Proof-of-Work)하기 위해 합의 알고리즘과 같은 블록체인 로직(logic)이 산업 기술 유출 방지와 보안 관리 측면에서 고려되어야 할 솔루션(solution)이 될 수 있을 것이다. 그러므로 “메타 버스 기반 지능형 스마트 팩토리”는 제조 부흥을 이끌어가는 견인자(牽引者)가 될 것이다.

문 대통령은 지난 11월 21일 국민과의 대화에서 포스트 코로나 경제 및 산업 방향에 대해 이렇게 전망하고 “한때 제조업을 넘어 서비스업을 키워야 한다는 얘기도 있었지만, 제조업의 경쟁력을 계속 유지해 가는 것이 중요하다”라고 강조했다. 세계 5대 제조업 강국으로 선진국과 비교해도 우위에 있는 제조업 경쟁력을 계속 키워야 한다는 평가다. 다만, 디지털화와 탄소중립 대응이 필요하다고 조언했다. 문 대통령은 “제조업 경쟁력을 유지하기 위해서는 빠르게 디지털화하고 RE100 등 탄소 중립에 동참하는 기업의 노력이 있어야만 한다”라고 했다. 이어 “기업들의 힘만으로는 어렵다”며 “정부가 기업들이 그 방향으로 갈 수 있도록 적극적으로 지원해야 할 것이다”라고 덧붙였다.

ESG 경영과 스마트 팩토리 구축은 제4차 산업혁명의 기본이며, 선진 제조 산업 관점에서는 이미 과거의 PoC와 PoW(Proof-of-Concept & Proof-of-Work)가 되어가고 있다. 4차 산업혁명은 연결의 힘을 활용하기 위한 데이터 기반 솔루션(solution)을 이미 구축하고 있기 때문이다. 2009년 무렵부터 자동차에서 컴퓨터와 로봇, 다양한 제조 장비까지 모든 사물이 사물인터넷(IoT)를 통해 이어지는 연결의 시대(Connected Age)가 준비되었고 선진 제조업들은 이미 제조의 기본으로 구축하여 경영에 활용하고 있다.

사실상 링크(link) 된 인간의 최소한 개입으로 서로 통신하고, 제어하고 서로 공유하고 모든 것을 함께 시작하고 있다. 더 나아가 메타 버스(metaverse)는 행동 인터넷(Internet of Behaviors)을 통해 체험과 경험을 실현시키는 환경을 제공하고 있으며, 따라서 매타 버스 기반 스마트팩토리의 “사람 중심 사이버 물리 시스템(HCPS)”은 제조뿐만 아니라 조달, 유지 보수, 수리까지도 담당하게 되는 가운데 제조 현장도 지능형 정보통신 기술(IICT)에 의해서 과거와 다른 자동화와 지능형 자율화가 진행되고 있다.

이러한 모든 자동화를 가능하게 하는 것은 사물 인터넷, 행동 인터넷, 로봇 공학, 인공 지능이며, 인간의 뇌와 마찬가지로, 데이터 분석, 각종 메모리에 의해서 실현되고 있다. 그 결과 디지털 기술은 시간과 속도를 가속화시키고 있으며 지금은 무엇이든 빨리 움직인다. 4차 산업혁명은 3차 산업혁명 시기의 키워드 “경쟁”보다는 디지털 경험을 통한 “생존”이 주요한 과제이기 때문이다. 다시 말해 4차 산업혁명 시대는 “생존”이 키워드이기 때문이며 이를 위해 체험과 경험을 관리하는 역량이 중요해지고 있다.

다시 말해 과거 3차 산업혁명 시대는 개선과 효율을 통한 “경쟁”이 주요 개념이었다면, 4차 산업혁명 시대는 상호작용을 연결하는 “생존”이 중요하다. 그 까닭은 기존의 3차례 산업혁명은 약 100년 주기로 생성되었지만 4차 산업혁명은 3차 산업혁명 후 불과 40년 만에 등장하였다. 즉 제조 산업의 지속 가능한 생존을 위해서는 고객과 시장의 요구에 대응하는 산업 문화와 생태계를 조성하는 역량으로써 혁신활동이 전개되어야 한다. 그 이유는 산업혁명 기간이 점점 더 단축되고 있는 추세에 있으며, 따라서 5차 산업혁명은 40 년이 아니라 반으로 줄은 10년, 20년 만에 나타날 수도 있다. 그 시점(時點)이 지금이 아닐까?

독일의 인더스트리 4.0, 4차 산업 혁명 시대도 과거 산업 혁명이 수십 년간 이어왔기 때문에 관성적으로 그럴 것이라고 생각하는 고정 관념에서 벗어나 패러다임 자체를 전환시킬 필요가 있다. 어쩌면 이미 제 5차 산업혁명이 시작되고 있는지도 모른다. 제5 차 산업 혁명의 특징으로, 사람과 로봇이 서로의 이익을 위해 함께 협력하는 시대가 열리고 있기 때문이다. 특히 제5 차 산업 혁명(한국형 인더스트리 5.0)은 로봇은 사람의 동반자로써 자리매김하고 있을 뿐만 아니라 그 덕분에 어느 때보다 인간의 능력, 즉 지적 세계가 과거와 다른 세계로 발전하게 될 것이다. 특히 행동 인터넷(internet of behaviors)을 활용한 MaaS(Mobility as a Services) 관점의 컴퓨팅(computing) 능력이 향상될 것으로 전망된다. 그래서 인공지능(AI) 기술은 선택하는 것이 아니고 필수적으로 학습해야 할 대상이다. 특히 교육산업 분야에서는 이러한 시대의 흐름을 주시해서 과연 디지털 인재를 육성하고 있는지 스스로 질문해야 할 것이다.

4차 산업혁명이 디지털 혁명(대전환)을 기반으로 새로운 기술 간 융합을 제조 현장에 적용하여 개인화 맞춤(bespoke)을 실현하는 것이라면, 5차 산업혁명은 수백 년 이어 온 산업 경계가 무뎌지고 뉴 노멀(new normal), 즉 새로운 산업 질서가 과거와 다르게 형성될 것이다. 4차 산업혁명에서 준비해 온 다양한 기술들이 바이오, 의료, 에너지, 제조, 농업 등 다양한 분야와 융합을 통해 제품과 서비스의 결합(product servitization), 서비스의 제품화(service productization), 그리고 기존 서비스와 신규 서비스의 결합 현상을 포괄하는 개념과 사고파는 경제 활동에서 벗어나 구독 경제(subscription economy)의 출현으로 다양성에 의한 유연 제조가 요구되고 있으며 또 다른 세상 메타 버스(metaverse) 세계를 위한 기술혁명으로 전개될 것이다.

가늠하기 어렵지만 어쩌면 5차 산업혁명은 이미 진행형이다. 4차 산업혁명 시기에 준비되고 있지만 인공지능 분야를 살펴보면, 즉 인공지능(AI)이란 용어가 등장한 것은 벌써 70년 전 일이다. 하지만 최근 컴퓨팅 기술이 발전하면서 과학계뿐만 아니라 모든 산업에서 가장 뜨거운 분야로 꼽힌다. 우여곡절 속에 인공지능을 활용한 자율주행의 융복합 기술에서 산업혁명의 인사이트(insight)를 찾게 될 것이며, 많은 전문가들이 미래 산업에 큰 영향력을 미칠 것으로 자율주행(자율이동) 기술 기반의 모빌리티(mobility), 즉 MaaS(Mobility as a Services)를 주목하는 까닭이다. .

그 이유는 실현 가능성이 높고 사람이 직접 체험하기가 용이하기 때문이다. 제조 물류체계의 변화와 공급망 혁신, 자율주행과 교통(이동)의 새로운 경험, 소매점의 로봇과 자율이동 서비스, 제조 현장의 다양한 자율 이동 등 다양한 산업에 여파를 미칠 것으로 예상된다. 특히 제조 산업은 스마트 팩토리를 통해 자율 이동(mobility)이 뉴 노멀(new normal) 제조 실행 주체가 될 것으로 추론(推論) 된다. 그래서 인간과 기계의 융합, 메타 버스 기반의 콘텐츠 혁명의 디지털 자산(digital asset) 세상, 지능 기반 맞춤 시대, 사람 중심의 플랫폼에 따라서 제 5차 산업혁명 시대가 이미 도래했다고 봐야 할 것이다.

물론 산업혁명을 구분 짓는 것은 쉬운 일은 아니지만 대한민국이 선진국으로써 글로벌 리더십을 발휘하기 위해서는 제5차 산업혁명의 발원지가 되어야 할 것이다. 그것이 대한민국의 미래이자 그 핵심에 자율 주행(이동) 더 나아가 인공지능 기술 기반 “자율 마스(A-MaaS: Autonomous Mobility as a Services)” 분야의 선도 국가를 만들어야 할 당위성이 분명해지고 있다. 큰 틀의 변화 없이 생산성만 가지고 선진국이 될 수 없듯이 이제 글로벌 시장의 변화를 선도하고 주도하는 제조 선진국 준비를 해야 할 때이다. 언제까지 독일, 미국 등 다른 나라를 따라만 갈 것인가? 이제 우리가 선도해 보자.

제5차 산업혁명은 이미 시작되고 있다. 그러니 우리가 자주적이고 선도적으로 개념을 설계해 보자. 그 까닭은 사람의 능력이 지능형 정보통신기술(IICT: intelligent information communication technology)을 활용하여 새롭게 나타나고 있으며 인간과 기계의 조화로 새로운 신(新) 인류가 창조되는 메타 버스(metaverse) 시대가 도래하고 있기 때문이다. 기존 4차 산업혁명이 물자(物資)와 사물 인터넷에서 나오는 디지털 자산(digital asset) 기반의 경제적 가치망(Value chain)을 뉴 노멀(new normal) 인프라, 즉 다양한 시스템을 플랫폼화(Platform thru System of Systems) 하는 바탕을 갖추었다면, 5차 산업혁명은 행동 인터넷(IoB) 기반 플랫폼으로 메타 버스 세상에서 체험과 경험을 직접 실행하는 서로 다른 플랫폼들(Plaform of Platforms)이 융합되어 “뉴 노멀(new normal) 가치망(value chain)”을 혁신적으로 창의하는 것을 의미한다. 중앙 집중의 고정적인 개념을 벗어나 모든 것들이 이뤄지는 탈중앙화된 미래가 도래하는 것이다.

아래 그림은 제5차 산업혁명의 PoC(Proof-of-Concept)과 PoW(Proof-of-Work)를 보여주고 있으며 새로운 뉴 노멀(new normal) 산업(목적함수)를 최대한 빨리 달성하고 글로벌 시장을 선도하기 위해서는 눈에 보이는 최단 경로를 과감히 버리고 더 효율적인 길을 가야 한다. 이와 같은 길을 우회로(roundabout path)라고 부르자고 “경영학의 진리체계”와 “삶의 정도”의 저자 윤석철 교수는 주장했다. 그런데 이런 우회로에서 목적함수를 최단 시간에 달성하기 위해서는 그에 적합한 수단 매체를 축적하는 경영전략이 필수적이듯이 제5차 산업 혁명의 PoC와 PoW가 제조업의 경영전략이자 우회축적(roundabout accumulation)을 위한 제조 산업 정책의 자양분(滋養分)이 되어야 할 것이다.

예를 들어 중국이 데이터를 “생산요소”로 규정했듯이 데이터 관리 기술은 미래 핵심기술이 되고 있다. 즉 블록체인 기술로 해외로 보내는 수수료가 절감되고, 개인 정보 데이터를 자유롭게 활용하는 것도 가능해진다. 공정한 경제 환경에서 로블록스(roblox)처럼 참여자, 사용자, 창작자들을 위한 적절한 보상은 물론, 공유 경제를 통해 글로벌 경계선이 모호(模糊) 해질 전망이다.

이를 위해 사람은 교육을 통해 지식을 꾸준히 업그레이드하여 모두가 디지털 인재로 거듭나야 하며, 융합을 통해 창조적인 생태계의 주역으로 거듭나야 한다고 전문가들은 입을 모은다. 이를 위해 최우선적으로 교육 환경도 혁신되어야 한다. 5차 산업혁명의 선행 과정인 4차 산업혁명을 대표하는 핵심 기술들에 대한 투자와 함께 디지털 인력들을 확보하고, 발전을 저해하는 규제를 풀어야 하는 것이 전제조건으로 거론되는 까닭이다.

스마트팩토리는 기존 공장과 달리 초고속 산업 인터넷을 통해 인간-기계-사물 간 상호 연결을 실현하는 실시간 생산 네트워크다. 그것은 역동적이고 유연하며 민첩하고 복잡한 특징을 가지고 있다. 한편, 목표는 제품 품질, 성능 및 서비스 수준을 지속적으로 개선하고 자원 소비를 줄여야 ESG 경영에도 부합하고 지속 가능한 생존 전략이 될 수 있다. 인간-사이버-물리 시스템(HCPS)은 최적화된 수준에서 특정 제조 목표를 달성하기 위해 인간, 사이버 시스템 및 물리적 시스템으로 구성된 차세대 지능형 제조 시스템이다. 기존의 CPS(Cyber-Physical System)와 비교하여 인간의 중심 역할이 점점 더 강조되고 있다. 인간의 제조 경험과 지식을 사이버 시스템 및 물리적 시스템으로 이전함으로써 인간 지식 관리 및 적용의 효율성을 효과적으로 향상시킬 것으로 기대하는 추세(趨勢)다.

다시 말해 사람 중심 사회가 과거 유목민이 스마트폰을 활용하듯이 메타 버스 세상이 열리고 있다. 인공지능에 의한 사람과 기계가 일체화되는 현상이 이미 온 미래다. 따라서 4차 산업혁명이라는 빅데이터, 클라우드 컴퓨팅, 인공지능(AI) 기술, 그것을 포괄하는 디지털 대전환이라는 수단 매체만 보지 말고, 5차 산업혁명이라는 새로운 가치망(value chain)과 제조 산업의 목적 매체에 선도적으로 대비해야 일자리도 산업의 진화도 주도하는 선진 사회와 문화를 창의할 수 있을 것이다.

끝으로 제조 산업 부문의 정보통신기술(ICT)을 접하는 실상을 들여다보자. 우리는 오랜 기간 사람 손의 감촉(손맛)을 거쳐 완성하는 제품에서 강점을 발휘해 왔다. 제조 현장 전문가에 의한 소재·부품·장비(소부장) 산업이 대표적인 분야다. 세계적으로 인기 있는 게임 산업과 애니메이션도 섬세한 수(手) 작업에 기반을 둔 완성형 작품들이다. 디지털은 인간과의 대화가 특징이라면, 아날로그는 자연계와의 상호작용이 특징이다. 디지털은 인간이 사용하는 문자나 음성, 그리고 다양한 빅데이터를 직접 취급할 수 있고, 아날로그는 빛이나 소리, 온도나 압력 등의 물리적인 양은 모두 연속 신호의 아날로그이다. 그리고 아날로그 회로는 자연계의 패러디 법칙, 테브난(Thevenin)의 정리 등의 법칙을 조합하여 데이터 처리한다. 특히 제조 현장에서 아날로그 회로가 어려운 것은 전원을 켜면 하나의 법칙뿐만 아니라 예기치 않은 수십 개의 법칙이 동시에 얽혀 나타난다. 여기에 아날로그의 어려움이 있다.

그러므로 아날로그 기술은 모든 것의 근원이다. 이러한 아날로그(analog)의 어려움을 극복하기 위해 디지털 기술을 적용해야 한다. 그러나 디지털 기술 중심적인 사고만으로는 GAFA(구글, 애플, 페이스북, 아마존) 같은 기업이 우리나라에서 출현하기 어렵다. 왜냐하면, 그것이 4차 산업혁명 시대의 수단 매체(媒體) 라면 5차 산업 혁명은 그러한 수단 매체를 적용하여 지속 가능한 “뉴 노멀(new normal) 가치망(value chain)”에 대응(對應) 하는 목적 함수(目的 函數)를 창의(創意) 하는 것이기 때문이다.