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박정수 성균관대 스마트팩토리 융합학과 겸임교수

[박정수 성균관대 스마트팩토리 융합학과 겸임교수] 4차 산업혁명의 대명사 격인 “스마트”는 실제로 연결됨을 의미한다. 스마트 시티, 스마트 홈, 스마트 팩토리, 스마트 팜과 같은 산업의 전환을 요구한 디지털 대전환과 스마트폰, 스마트 TV 및 기타 수많은 스마트 장치는 실제로 사물 인터넷(IoT)에 연결되고 있다. 지난 2021년은 스마트의 개념을 실현시킨 한 해였다. 특히 “스마트”는 일반적으로 기계 학습 알고리즘인 인공 지능(AI)으로 구동되고 점점 더 혁신적인 방식으로 사람을 도울 수 있음을 증명해 보였다.

스마트 자동차는 얼굴 인식 알고리즘을 사용하여 우리가 도로에 주의를 기울이고 있는지 감지하고 피곤하면 알려준다. 스마트폰은 AI 알고리즘을 사용하여 통화 품질을 유지하는 것부터 더 나은 사진을 찍는 데 도움이 되는 모든 작업을 수행하며, 물론 인공지능(AI)을 사용하여 거의 모든 작업을 수행하는 데 도움이 되는 앱으로 가득 차 있다. 심지어 스마트 홈에서는 스마트 화장실을 구현하여 대변 샘플을 분석하기 위해 컴퓨터 비전을 사용하여 상시 건강 문제 진단을 도울 수 있다고 한다.

2022년 새해에는 사물 인터넷(IoT)의 연결의 힘과 행동 인터넷(IoB)의 행동과학 분야가 각광을 받을 것이며, 역설적으로 디지털 기술은 아날로그 기술의 활용 역량에 의해서 성패가 좌지우지되는 한 해가 될 것이다. 만약 아날로그 기술을 디지털 기술로 담아내지 못한다며 디지털 기술은 빈 깡통이 될 것이다. 그러므로 디지털 대전환은 아날로그 기술, 즉 제조 현장에서부터 출발해야 한다. 그렇지 않으면, 제조 현장의 아날로그 기술에서는 이기고 글로벌 시장에서 패하는 결과를 초래할 수 있기 때문이다.

프로그래밍 지식이 부족하거나 통계 및 데이터 구조에 대한 자세한 이해가 세계를 변화시키는 아이디어를 현실로 가져오는 데 장애가 되지 않기 때문에 코드 없는 인터페이스(No-code interfaces)가 더 대중화될 것이다. 다시 말해 아날로그 기술이 더 중요해지는 “실시간 기반 피드백(real time based feed-back) 시대”를 주목해야 할 것이다. 이를 위해 제조 산업의 연구 개발 역량을 확장하기 위해서는 아날로그와 디지털 기술을 접목하는 지속성이 있어야 한다. 그러므로 과거 단편적인 기능에서 융복합 기능으로 전환되는 4차 산업혁명 시기에는 뉴 노멀(new normal) 개념과 그것을 담아내는 플랫폼이 필요하다.

2022년 새해는 메타버스 기반의 스마트 팩토리가 제조 산업의 새로운 생태계, 즉 인프라가 될 것이다. 메타버스(3D 가상 세계)는 제조업에 실질적인 기회를 제공하므로 가치의 몰입, 상호 작용 및 공동 생성에 대한 인공물, 아바타와 프로세스 등 새로운 기술과 새로운 도구가 등장하게 될 것이다. 인터넷 관점에서 행동 인터넷(IoB)은 사물 인터넷의 새로운 분야이다. 우리는 그것을 개인화하고 연결시키는 것을 개인의 행동의 현대적 구현이라고 부를 수 있다. 기업들이 인터넷에 연결된 스마트 가전을 활용해 얻던 대량의 데이터는 이제 우리의 활동을 지속적으로 모니터링하는 데 사용될 것이다.

특히, 기업들은 모든 주요 기기들을 인터넷과 성공적으로 상호 연결하였고, 여러분을 감시 목록에 계속 올려놓는 것은 그들에게 쉬운 일이다. 지금은 하나의 기기(스마트폰)가 어제 방문한 장소, 어느 호텔에 묵었는지, 얼마나 머물렀는지 등 모든 활동을 감시하고 있다. 그들은 당신이 좋아하는 것, 싫어하는 것, 관심사, 행동, 일상의 습관, 구매 습관 등에 대해 낱낱이 알고 있다. 이 모든 정보는 이제 상업적 및 비상업적 목적으로 사용이 가능해지고 있다. 예를 들어 스마트워치는 웰빙을 향상시킬 수 있는 것들을 제안하기 위해 당신의 행동 패턴을 이용하게 된다.

헬싱키 대학의 심리학 교수인 Gote Nyman은 인간의 행동이 데이터를 채굴할 수 있다는 개념을 개발했다. 효율적인 데이터 수집과 데이터 분석을 통해 우리는 이미 다른 지역에서 무슨 일이 일어나고 있는지 알 수 있다. 하지만 행동분석의 도움으로, 우리는 미래에 무슨 일이 일어날지 성공적으로 알아낼 수 있을 것이다. 유일한 한계는 개인의 행동을 감시하는 것이 쉽지만 통계로 행동을 정의하고 개인의 다음 단계를 결론짓는 것은 그다지 정확하지 않을 수 있다는 것이다.

행동 인터넷은 다음 네 가지 단계를 따른다. 첫째, 데이터를 더 나은 방법으로 추적하고 둘째, 정보는 행동을 관찰하기 위해 활용하고 셋째, 지식은 개인을 대상으로 개인화하고 넷째, 지혜는 마지막으로 더 나은 지식 제공이 가능하도록 피드백(feed-back) 기능을 강화해야 한다. 즉 능동적 사물 인터넷(IoT)이 행동 인터넷(IoB)에 의해서 메타버스 시대가 활성화될 것이며, 또한 메타버스는 서비스로서의 모든 것(Everything-as-a- service)과 코드 없는 혁명(no-code revolution)에 의해서 실현 가능성이 향상되고 있다.

점점 더 강력해지는 또 다른 동인(動因)은 데이터와 기술의 지속적인 민주화가 2022년에는 가속화될 것이다. 최근 몇 년 동안 기술 주도 혁신에 필요한 기술과 도구를 그들의 전문 지식이나 경험에 관계없이 가능한 많은 사회의 기능에 맡기는 것을 목표로 하는 산업 현상이 등장할 것이다. 스토리지, 네트워크 및 처리를 위한 클라우드 솔루션은 비용을 의미하며 새로운 아이디어를 시도하기 위해 값비싼 인프라를 설정하는 위험을 크게 완화할 것이다. 퍼블릭 클라우드 서비스가 완전히 적절하지 않은 경우, 즉 매우 사적이거나 귀중한 데이터를 처리하는 경우를 위한 하이브리드 솔루션은 “양쪽 모두의 장점”을 담아내는 솔루션이 실행 가능한 수준까지 성숙할 것이다.

프로그래밍 지식이 부족하거나 통계 및 데이터 구조에 대한 자세한 이해가 세계를 변화시키는 아이디어를 현실로 가져오는 데 장애가 되지 않기 때문에 코드 없는 혁명(no-code revolution) 관점에서 코드 없는 인터페이스가 더 대중화될 것이다. 좋은 예가 Elon Musk가 설립하고, 무엇보다도 Microsoft의 자금 지원을 받는 연구 그룹은 최근 인간의 자연어에서 코드를 생성할 수 있는 프로그래밍 모델인 “OpenAI Codex”를 주목해야 한다. 2022년에 보게 될 이와 같은 기술들이 성숙하고 클라우드 인프라가 제공하는 가능성에 수렴함으로써 산업의 혁신과 상상력은 리소스(자원)나 기술의 부족으로 인해 지연되는 경우가 줄어들 것이다. 다시 말해 구독 경제와 공유 경제 개념의 확산으로 혁신 속도가 빨라질 것이다.

아래 그림은 (a) 운전 보조를 위한 Nissian의 I2V 메타버스. I2V는 전 세계인과 운전자, 승객을 연결할 수 있다. (b) 미래의 삶을 보여주는 우리나라의 현대 모빌리티 어드벤처(HMA)와 위 그림에서 제안한 4가지 상호작용 모델은 에이전트가 AR을 통해 IoT 장치를 제어할 수 있는지(c, d) 여부(a, b)와 IoT 장치가(a, c) 다른 장치인지에 따라 분류되고, 엔티티 (b, d)는 증강 현실(AR) 식별자로 작용하는 기능이다.



오늘날 차량에는 강력한 연산 능력과 첨단 센서가 탑재되어 있기 때문에 5G 이상의 첨단 네트워크를 갖춘 커넥티드 차량은 차량 간 연결을 넘어 결국 메타버스와 연결될 수 있다. 차량은 이동성(mobility)이 높은 공간이므로 차량 내부의 운전자와 승객은 풍부한 미디어 정보를 받을 수 있으며, MaaS(Mobility as a Services) 관점에서 자율 차량은 일상적인 최적화 운전의 가장 인기 있는 시나리오가 될 수 있기 때문에 커넥티드 차량은 IoT 장치의 좋은 예다.

최근 확장 현실(XR)과 같은 신기술로 인해 상당한 발전이 이루어지고 있다. 증강 현실과 확장 현실(AR & XR)은 자율 주행의 혁신을 강화하는 데 중요한 역할을 한다. 현재까지 증강 현실과 혼합 현실(AR & MR)은 자율주행을 위해 3가지 방향으로 적용된다. 우선 증강 현실과 혼합 현실(AR & MR)은 차량 방향과 같은 시각적 신호를 제공하여, 대중(방관자)이 도로에서 자율 주행 차량이 작동하는 방식을 이해하도록 돕는다.

이러한 이해를 바탕으로 보행자 안전이 향상되고 있다고 한다. 이를 위해 Civil Maps16, 즉 아동 노동 및 강제 노동에 대한 조치를 가속화하기 위한 측정, 인식 제고 및 정책 참여 프로젝트(MAP16 프로젝트)는 국제 노동 기구에서 관리하고 미국 노동부가 자금을 지원하는 개발 협력 프로젝트이다. 이와 같은 여러 산업 응용 프로그램은 증강 현실과 혼합 현실(AR & MR)을 적용하여 사람들이 야외 환경에서 자율 주행 차량이 탐색하는 방법을 이해할 수 있는 가이드를 제공한다.

예를 들어, 차량이 주변, 차량, 신호등, 보행자 등을 감지하는 방법을 보여준다. 증강, 혼합, 확장 현실(AR/MR/XR) 또는 메타버스가 포함된 일러스트레이션(illustration)은 연결된 차량을 사용하는 사용자와 신뢰를 구축할 수 있다. 또한 일부 증강현실(AR) 지원 다이내믹 맵은 운전자가 도로에서 운전할 때 올바른 결정을 내리는 데 도움이 될 수 있다. 둘째, 증강 현실과 혼합 현실(AR & MR)은 도로 안전을 개선하는 데 도움이 된다. 예를 들어, 가상 개체는 차량 앞 유리 앞에 나타나며 이러한 개체는 실제 세계의 정보를 보강하여 도로 상태에 대한 사용자 인식을 향상시킬 수 있다. 이러한 가상 엔티티(entity)는 크게 수정된 물리적 도로 인프라와 비교하여 편리한 솔루션으로 간주된다는 점에 유의하는 것이 중요하다.

2022년에는 지능형 차량과 가상 환경 간의 통합에 대해서도 조명될 것이다. 특히 I2V(Invisible-to-Visible)는 확장 현실(AR) 인터페이스가 물리적 세계와 가상 세계를 연결하여 운전자에게 보이지 않는 정보가 보일 수 있도록(make invisible visible) 설계된 메타버스 플랫폼을 구축하려는 대표적인 시도가 될 것이다. 위 그림과 같이 I2V는 여러 시스템을 사용하여 차량 내부와 외부에서 풍부한 정보를 제공한다. 구체적으로, I2V는 먼저 옴니 센싱 기술을 채택하여 교통 및 주변 차량에서 실시간으로 데이터를 수집할 수 있다.

한편, 메타버스 기반 시스템은 실시간 정보로부터 도로 상황을 매끄럽게 분석하고, 분석을 기반으로 I2V(Invisible-to-Visible)는 차량 주변의 주행 상황을 즉시 식별할 수 있게 된다. 마지막으로 옴니 센싱 시스템에서 수집된 데이터를 통해 차량, 운전자, 건물 및 환경의 메타버스 환경을 형성하게 된다. 이처럼 메타버스의 관점을 통해 인간-도시 상호작용을 분석하는 데 사용할 수 있으며 사용자 활동에 의해 주도되는 공유 정보는 메타버스에 더 다양하게 연결될 수 있다. 더 나아가 2022년부터는 게임 산업뿐만 아니라 스마트 시티, 스마트 팩토리에 적용되는 필수 인프라 기술이 될 것이다.

또한 메타버스는 차량 앞 유리에서 확장 현실(XR) 인터페이스를 통해 정보를 생성한다. 요약하자면, 메타버스를 통한 디지털 변환은 운전하는 동안 운전자에게 풍부한 미디어 정보를 제공할 수 있다. 또한 I2V(Invisible-to-Visible)는 두 가지 측면에서 운전을 돕게 된다. 첫 번째는 보다 편안한 운전을 위해 보이지 않는 환경을 시각화하는 것이다. 메타버스 시스템은 도로 정보 및 숨겨진 장애물, 교통 체증, 주차 안내, 산속 운전, 악천후 운전 등을 표시할 수 있는 시스템이기 때문이다. 한편, I2V 메타버스 시스템은 혼합현실(MR)을 통해 가상 인간, 즉 증강 휴먼(AH)) 커뮤니케이션을 시각화한다. 예를 들어, 메타버스에 아바타로 합류할 수 있는 기회를 제공한다. 또한 메타버스에 합류하여 EaaS(Everything as a Services) 관점에서 운전자를 안내할 수 있는 관광 시나리오도 제공할 수 있게 될 것이다.

현대차 21도 메타버스에서 미래 라이프스타일을 선보일 ‘현대 모빌리티 어드벤처(HMA)’를 출시했다. HMA는 ‘아바타’로 대변되는 다양한 사용자/플레이어가 만나고 상호작용하여 이동성을 경험할 수 있는 공유 가상 공간이다. 메타버스 플랫폼을 통해 참가자들은 자신의 ‘아바타’를 커스터마이징하고 상상력을 발휘하여 서로 상호 작용할 수 있다.

이와 같이 모든 디지털 신기술은 산업의 여러 분야에 영향을 미칠 것이다. 그러므로 제조 산업은 디지털 트랜스포메이션(DT) 기술의 영향을 강하게 받을 산업이다. 제조업에 활용되는 IoT 개발, 인공지능, 로봇기술 등의 당혹스러운 논쟁 가운데 행동 인터넷(IoB)이 서서히 자리를 잡아가고 있다. 행동 인터넷은 제조업에서 직원들과 노동자들의 행동과 제조 현상을 최적화하기 위해 사용될 것이다. 그들은 생산성 향상, 리드 타임(lead time) 단축, 불필요한 활동 감소와 함께 제시간에 일을 최적화할 수 있도록 실시간 기반 피드백 기능(real time based feed-back)의 실현을 위해 모니터링될 것이다.

유통업계에서 판매 영역은 행동 인터넷의 최대 수혜자이다. 방대한 양의 개별 데이터가 참여함에 따라 관심 있는 사람들에게 제품과 서비스를 판매하는 판매 프로세스를 쉽고 전략적으로 구현할 수 있을 것이다. 기술, 데이터 분석, 행동과학 등 이 세 가지 요소를 모두 면밀히 검토해 구매 과정에 있는 고객들에게 관련 상품과 서비스를 판매하기 위한 판로가 마련될 것이다.

행동 인터넷(IoB)의 전제조건은 인터넷 연결이기 때문에 디지털 마케팅 서비스가 IoT 기술의 가장 큰 수혜자 중 하나가 될 것이라고 보는 것이 좋다. 디지털 마케팅은 전 세계 사람들에게 제품과 서비스를 마케팅하기 위해 데이터를 기본 상품으로 사용하는 분야이다. 행동 분석 및 해석 도구에 액세스할 수 있게 되면, 구매 프로세스의 끝점에 있는 사람들에게 더 잘 다가갈 수 있는 더 강력하고 유리한 위치에 놓이게 될 것이다. 메타버스 기반의 디지털 마케팅의 대표적인 예는 단순한 전자상거래 소프트웨어, 온라인, 소셜 미디어 또는 직접 대면 판매에 필요한 모든 것을 갖춘 최고의 전자상거래 분야의 메타버스 기반 플랫폼은 소피파이(Shopify)다. 따라서 메타버스 기반 디지털 마케팅은 브랜드 광고, 고객의 새로운 니즈 창출, 판매 창출, 개인화 맞춤 등을 위해 고객으로부터 더욱 두드러지게 활용될 것이다.

왜냐하면 행동 인터넷(IoB)의 장점은 많은 양의 데이터가 사람들의 삶을 더 좋게 만들기 위해 사용되고, 행동 인터넷은 대부분의 사람들, 회사, 그리고 조직들에게 수익 창출의 도구가 될 것이고, 그것은 사람들에게 더 많은 사업 기회를 제공할 것이고, 그것은 제품과 서비스에 대한 개인화된 타겟팅(targeting)으로 인해 더 나은 고객 경험을 제공할 것이며, 행동 인터넷(IoB)이 디지털 세계에 존재하는 새로운 시대를 열 것이기 때문이다.

한편, 메타버스와 행동 인터넷의 보안은 매우 중요한 문제이다. 어떤 것도 100% 안전하지 않고 행동 인터넷도 마찬가지이다. 개인에게 악영향을 미칠 수 있는 데이터 도난 및 개인 정보 유출의 가능성이 존재한다. 풍부한 데이터와 통찰력은 관리 및 보안에 큰 과제가 될 것이며 범죄를 막기 위한 사이버 보안의 필요성이 커질 것이다.

메타버스처럼 가상세계에서는 가상 환경을 갖춘 로봇이 필요하다. 증강, 가상, 혼합 현실(AR/VR/MR)과 같은 가상 환경은 콘텐츠를 시각화하는 두드러진 특징으로 인해 로봇과 가상 환경 간의 통신 채널을 열기 위한 좋은 솔루션 필요하다. 또한 다양한 산업 사례는 가상 환경을 통합하여 작업 시나리오 분석 및 안전 분석과 같은 인간 사용자가 로봇 작동을 이해할 수 있도록 해야 한다. 따라서 인간 사용자는 로봇에 대한 신뢰와 확신을 구축하여 인간-로봇 협업으로 패러다임을 전환시킬 것이기 때문이다. 한편, 로봇에 대한 사용자 인식과 가상 환경과의 해당 인터페이스 설계에 중점을 두어야 한다. 또한 인간 사용자는 증강 현실(AR) 환경에서 작업 계획을 공동으로 개발할 수 있으며 물리적 환경에서 고정된 사물 인터넷(IoT)과 상호 작용하도록 모바일 로봇을 프로그래밍해야 한다.

요즘 떠오르는 혼합 현실(MR) 기술은 제조 현장의 작업 공간에서 휴머노이드와의 통신 인터페이스 역할을 하며, 협동 로봇에 대한 높은 수용 수준이 요구되고 있다. 일상생활에서 로봇은 잠재적으로 친구 도우미 장치, 서비스 드론, 돌보는 로봇, 공공장소의 검사, 가정 가디언(예: Amazon Astro22), 심지어 애완견과 친구도 포함시키고 있다. 인간 사용자는 로봇 및 드론과의 자연스러운 상호 작용에 적응할 수 있기 때문이다. 로봇이 우리 사회에 능동적으로 봉사하고 다양한 애플리케이션과 서비스에 자발적으로 참여할 것이라고 상상하는 것은 어렵지 않다.

협동 로봇이 있는 메타버스의 비전은 로봇을 현실 세계에서 아바타를 위한 물리적 컨테이너로 활용하는 것뿐만 아니라 메타버스와 함께 우리의 대체 공간을 설계할 수 있는 기회를 탐색하는 것에만 국한되지 않는다. 즉 물리적 환경의 디지털 사본을 통해 로봇 및 드론 설계자는 물리적 환경에서 새로운 로봇 에이전트의 사용자 수용 가능성을 조사할 수 있다.

사물 인터넷(IoT)의 초연결성(hyper-connectivity)처럼, 행동 인터넷 또한 행동과학(行動科學) 관점에서 사람들의 삶과 산업 활동의 뉴노멀(new normal) 변화를 메타버스 시대에는 바꾸는 잠재력을 보유하고 있는 것으로 밝혀지고 있다. 다양한 최신 기술을 활용하여 제조 현장 실무자가 가치 창출을 개발하기 위해 새로운 디지털 기술과 아날로그 기술을 접목시키기 위한 전략적 접근이 산업 정책 차원에서 접근하는 것이 시급해 보인다. 그 중심에 컴퓨터 프로그램으로 만든 3D 가상 우주로, 즉 메타버스에서 인간이 3D 아바타 표현을 통해 상호 작용하고 의사소통할 수 있는 뉴 노멀(new normal) 사회를 주목해야 한다. 그곳에 제조 산업의 새로운 수익원(收益源)이 존재하기 때문이다.