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4차 산업혁명
4차 산업혁명은 인공지능(AI)과 사물인터넷(IoT) 기술을 적용한 새로운 산업을 말한다. 산업 4.0(industry 4.0) 또는 제4차 산업혁명(The 4th Industrial Revolution)이라고도 한다.
개요
제4차 산업혁명(第四次 産業革命)은 2016년 클라우스 슈밥(Klaus Schwab)이 의장으로 있는 세계경제포럼(WEF; World Economic Forum)에서 주창된 용어이다. 4차 산업혁명은 정보통신기술(ICT)의 융합으로 이루어낸 새로운 산업혁명 시대를 일컫는다.
제4차 산업혁명은 빅데이터에 입각하여 물리적 세계와 디지털 세계를 통합시킴으로써 경제 및 산업 등 사회의 모든 분야에 영향을 미치는 것으로 설명될 수 있다. O2O를 통하여 물리적인 세계와 디지털적인 세계의 통합이 수행되고, 인체의 정보를 디지털 세계에 접목하는 기술인 스마트워치나 스마트밴드를 이용하여 생물학적 세계는 모바일 헬스케어로 구현될 수 있다. 가상현실(VR)과 증강현실(AR) 및 혼합현실(MR)도 물리적 세계와 디지털 세계의 융합에 해당될 수 있다.[1]
4차 산업혁명에는 인공지능, 빅데이터, 클라우드, 블록체인, 사물인터넷(IoT), 자율 주행 자동차, 드론, 로봇, 나노, 바이오, 양자컴퓨터, 3D 프린팅 등 다양한 새로운 혁신적 기술들이 포함될 수 있다.
역사
산업혁명은 18세기 영국에서 증기기관을 발명하여, 기계와 공장의 도입에 따른 대량생산으로 인해 시작되었다. 이후 제2차 산업혁명인 전기 전자 제품의 발명과 제3차 산업혁명인 컴퓨터·인터넷·스마트폰 등 정보화 혁명을 거쳐, 마침내 인공지능과 사물인터넷 등을 통해 현실과 가상 세계의 융합이 이루어지는 제4차 산업혁명 단계에 들어서게 되었다.
- 제1차 산업혁명 : 1760년부터 1840년까지 증기기관의 발명에 따라 수공업에서 벗어나, 기계화, 화학제조업, 철강산업 등 공장이 등장하는 변혁의 시기이다.[1] 제1차 산업혁명은 18세기에서 19세기에 유럽과 미국에 걸쳐 일어났다. 주로 농경사회에서 산업화된 도시로 바뀌는 시기로서, 증기기관의 발명과 함께 철강 산업이 핵심적인 역할을 했다.
- 제2차 산업혁명 : 1870년 제1차 세계대전 직전부터 1914년 사이에 일어난 기술혁명이다. 전기 및 전자 제품의 발명으로 인간 생활이 윤택해졌다. 전구, 전화, 모터, 축음기, 내연기관 등이 등장하고, 기존의 철강 및 석유 분야에서 대량생산을 위해 전기를 사용했다. 특히 베서머 제련법에 의하여 강철의 대량생산이 가능해졌다. 전기, 전화, 철도가 세계화의 물결을 만든 시기이기도 하다.
- 제3차 산업혁명 : 1970년대에 컴퓨터의 등장으로 시작된 정보화 혁명의 시대이다. 제3차 산업 혁명의 발전에는 개인용 컴퓨터, 인터넷 및 스마트폰 등 정보통신기술(ICT)이 포함된다. 2011년 제레미 리프킨의 《제3차 산업혁명》이라는 책의 제목에서 나온 용어로서, 디지털 혁명이라고도 한다. 아날로그 전자 및 기계 장치에서 현재 이용 가능한 디지털 기술에 이르기까지의 발전을 가리킨다.
- 제4차 산업혁명 : 2010년대 이후 인공지능(AI)과 사물인터넷(IoT) 기술을 통해 현실세계와 가상세계가 융합되는 새로운 기술 혁신을 말한다. 이 용어는 클라우스 슈밥이 2016년 다보스포럼에서 처음 사용했다. 기술이 사회와 심지어 인간의 신체에도 내장되는 새로운 방식을 대표하는 디지털 혁명 위에 구축되고 있다. 4번째 산업혁명은 기술 발전에 의해 특징지어졌던 이전의 3가지 혁명과 근본적으로 다른 점이 존재한다. 제4차 산업혁명의 기술은 수십억 명의 사람들을 계속해서 웹에 연결하고 비즈니스 및 조직의 효율성을 획기적으로 향상시키며 더 나은 자산 관리를 통해 자연환경을 재생산할 수 있다는 커다란 잠재력을 가지고 있다.[1]
주요 기술
- 사물인터넷(IoT) : 모든 사물들이 인터넷으로 연결되어 서로 정보를 주고받는 시스템을 말한다. 실생활에 있는 오프라인 정보를 온라인으로 넘기는 O2O(오투오)를 통해, 인터넷을 이용한 최적의 해법을 제시하고 시행하여 생산성을 최대한으로 올리는 기술이다.[1]
- 빅데이터(big data): 사물인터넷(IoT)으로 인해 생성되는 양이 매우 방대하고 생성 속도 또한 매우 빠른 비정형 데이터인 빅데이터가 만들어진다. 예를 들어 자율 주행 자동차가 주행하는 동안 생성된 방대한 양의 기계 데이터가 있다. 제3차 산업혁명이 정보기술(IT)의 시대였다면, 제4차 산업혁명은 데이터기술(DT)의 시대이다.
- 클라우드(cloud) : 사물인터넷을 통해 생성된 빅데이터는 기존의 PC, 노트북, 스마트폰과 같은 개인 단말기에 자료를 두는 것이 아니라, 인터넷에 연결된 외부의 대용량 서버에 저장을 하고, 필요한 자료를 인터넷을 통해 다운로드하여 사용하게 된다. 이 때 외부의 인터넷 영역을 클라우드라고 한다.
- 인공지능(AI) : 클라우드에 저장된 빅데이터는 그 양이 어마어마하게 많아 인간이 분석하기 어렵다. 마치 인간처럼 학습하고 스스로 생각할 수 있는 컴퓨터 시스템인 인공지능(AI)을 이용해 빅데이터를 분석할 수 있다. 이를 통해 스마트해진 기계 장치가 개인의 생활 패턴을 이해하고 스스로 알아서 해법을 제시하는 인공지능 시대가 펼쳐질 수 있다.
- 자율 주행 자동차(autonomous driving car) : 운전자의 조작이 없이도 인공지능(AI) 기반으로 자율적으로 주행할 수 있는 자동차이다. 카메라와 센서, GPS 정보 등을 이용하여 인공지능이 자동차 주위의 환경을 스스로 인식하고 목적지를 향해 자율적으로 운전할 수 있다.
- 드론(drone) : 조종사가 없이 무선 전파를 이용해 조정할 수 있는 무인 항공기를 말한다. 드론에 카메라를 부착하여 사진이나 동영상을 촬영할 수 있다. 인공지능(AI) 기술을 적용하여 스스로 장애물을 회피하면서 비행할 수 있다.
- 로봇(robot) : 주어진 일을 자동으로 처리하는 기계를 말한다. 산업용 로봇, 서비스 로봇, 가정용 로봇, 전투 로봇, 휴머노이드 로봇, 나노 로봇 등 다양한 종류의 로봇이 존재한다. 특히, 인공지능을 탑재한 인공지능 로봇이 출현할 경우 인류의 생활은 근본적으로 변화될 수 있다.
- 블록체인(blockchain) : 다수의 거래 기록을 묶어 블록을 구성하고, 해시를 이용하여 여러 블록을 체인처럼 연결한 뒤, 다수의 사람들이 복사하여 분산 저장하는 알고리즘을 말한다. 블록체인을 이용하면 데이터의 위변조가 불가능하고, 중앙 기구나 기관이 없이도 자유로운 거래와 처리가 가능해진다. 블록체인 기반의 암호화폐인 비트코인뿐 아니라, 사회의 모든 분야에 걸쳐 다양한 서비스를 블록체인 기반으로 구현할 수 있다.
- 양자컴퓨터(quantum computer) : 양자역학의 원리에 따라 작동하는 컴퓨터이다. 기존 컴퓨터가 0과 1의 조합인 비트(bit) 단위로 모든 연산을 수행한 것과 달리, 양자컴퓨터는 0과 1일 중첩된 상태인 큐비트(qubit) 단위로 연산을 수행한다. 그에 따라 양자컴퓨터는 기존 전자 컴퓨터에 비해 수백만 배 이상 빨리 연산을 수행할 수 있다. 양자컴퓨터의 등장으로 인해 기존의 암호 체계가 더 이상 안전해지지 않게 되자, 새로 양자역학의 원리를 이용한 양자암호(quantum cryptography) 기술이 개발되고 있다.
- 3D 프린팅(3D printing) : 3차원 공간에 재료 물질을 조금씩 쌓아올려서 원하는 사물을 만드는 기술이다. 컴퓨터로 만든 도면을 이용하기 때문에 복잡한 구조물도 쉽게 제작할 수 있다. 물건을 직접 배송하지 않고 인터넷을 통해 도면만 보내주면, 집이나 사무실에서 3차원 프린터를 이용해 물건을 출력할 수 있다. 3D 프린터를 이용하면 저렴하면서도 빠른 속도로 개인에게 딱 맞는 제품을 출력할 수 있다. 과거 공장제 대량생산 시스템과 달리, 3차원 프린터를 이용함으로써 개인 맞춤형 제조업의 시대를 열 수 있다.
- 가상현실(VR; virtual reality) : 컴퓨터로 구현된 가상의 공간에서 체험하는 가상의 현실을 말한다. 간략히 브이알(VR)이라고도 한다. VR 기기에는 구글 카드보드와 데이드림(Daydream), 삼성 기어VR, 오큘러스 리프트, 소니 모피어스 등이 있다.
- 증강현실(AR; augumented reality) : 사용자가 눈으로 보는 현실 세계에 가상의 물체나 정보를 겹쳐서 보여주는 것을 말한다. 에이알(AR)이라고도 한다. AR 기기에는 구글 글래스(Google Glass) 등이 있다. 대표적인 AR 게임에는 포켓몬고(Pokémon GO)가 있다.
- 혼합현실(MR; mixed reality) : 현실세계와 가상세계를 뒤섞어서 보여주는 것을 말한다. 복합현실 또는 융합현실이라고도 한다. 가상현실(VR)은 현실세계와 관련이 없이 가상의 공간에서 이미지를 보여주고, 증강현실(AR)은 현실세계 위에 가상 이미지를 올려서 겹쳐서 보여주지만, 혼합현실은 현실세계와 가상세계가 지능적으로 상호작용하면서 혼합된 이미지를 보여준다. 혼합현실의 사례로 마이크로소프트의 홀로렌즈(HoloLens)와 매직리프(Magic Leap) 및 인텔의 알로이(Alloy) 등이 있다.
- 스마트 팩토리(smart factory) : 스마트 팩토리는 제품 기획, 설계, 제조, 공정, 유통, 판매 등의 모든 과정을 IT로 통합해서 최소 비용과 시간으로 고객 맞춤형 제품을 생산하는 지능형 공장으로, 공장 안의 설비와 기계에 사물인터넷(IoT)을 설치해서 실시간으로 공정 과정을 파악하고, 이를 분석하여 직접 제어하는 미래의 공장이다. 생산성 향상과 인간 중심의 작업 환경 구축을 기대할 수 있다.
- 로봇 프로세스 자동화(RPA; Robotic Process Automation) : 비지니스 프로세스를 인간이 아닌 소프트웨어 로봇이 수행하는 것을 말한다. 반복적이고 변수가 많지 않은 단순한 업무를 수행하는 것이 한계이며 앞으로 인공지능 기술이 발전함에 따라 더 복잡한 업무도 수행할 수 있을 것으로 기대된다.
- 에지 컴퓨팅(Edge Computing) : 말단 기기에서 컴퓨팅을 수행하는 것을 에지 컴퓨팅이라고 한다. 클라우드 컴퓨팅은 데이터를 처리하는 곳이 데이터 센터에 있는 반면 에지 컴퓨팅은 스마트폰과 같은 장치에서 데이터를 처리한다. 즉, 에지 컴퓨팅은 분산된 개방형 아키텍처로서 분산된 처리 성능을 제공하여 모바일 컴퓨팅 및 사물인터넷 기술을 지원한다.
특징
4차 산업혁명의 특징은 초연결성, 초지능성, 예측 가능성이다.
- 초연결성 : 사람과 사람의 연결을 넘어 사람과 사물부터 사물과 사물까지도 인터넷 통신망으로 연결시킨다.
- 초지능성 : 초연결된 스마트기기들이 생성한 방대한 데이터를 분석하고 패턴을 파악한다.
- 예측 가능성 : 분석한 결과를 기반으로 인간의 행동을 예측할 수 있다.
이와 같이 초연결성, 초지능성, 예측 가능성이라는 일련의 단계를 통하여 새로운 가치를 창출해 내는 것이 바로 4차 산업혁명의 특징으로 볼 수 있다. 정보통신 기술의 발달이 전 세계적인 교류를 가능하게 했으며 상호간 네트워크는 더욱 강화되어 초연결 사회가 현실화되며 그와 관련된 시장의 규모는 더욱 커질 것이다. 또한 알파고의 등장은 초지능화 사회로의 진입을 보여주고 있다. 앞으로 더욱 다양한 산업 분야에서 연결과 융합은 또 다른 부가가치를 창출해 낼 것으로 예측되고 있다.[2]
활용
4차 산업혁명의 사례를 본다면, 독일의 '인더스트리 4.0'(Industry 4.0)이 대표적이다. 독일은 '센서 기반 자동화'(sensor-enabled automation)를 기반으로 한 '생각하는 공장'이 돌아가고 있다. 특별한 생산 설비나 인사의 움직임 없이 설비 곳곳에 IC 태그나 바코드 정보를 해독하는 센서를 붙임으로써 기계들은 서로 연결된다. 이렇게 연결된 기계들은 끊임없이 정보를 교환하게 되고 자체적으로 조정까지도 이루어지는 스마트 공장이 형성된다. 단지 연결과 융합을 통해서 대폭적인 생산량 증대가 이루어졌다.
사물인터넷(IoT) 활용을 통해 터치 패널 등 인터랙티브한 소통 체계를 갖춘 매체들이 나타나고 있다. 2016년 미국 쇼핑몰에 사물인터넷과 인공지능이 장착된 4차 산업혁명 시대의 디지털 디스플레이가 등장했다. 이 디스플레이는 센서로 지나가는 사람들의 나이, 성별, 체형을 분석하여 그 사람을 위한 쇼핑몰 정보를 제공해 주는 것뿐만 아니라, 인공지능 기반 디지털 마케팅을 수행하였다. 마치 영화의 한 장면처럼 고객의 정보를 토대로 할인 쿠폰을 제공하고 QR 코드나 블루투스로 다운받아서 매장까지 방문하게 만드는 마케팅 효과를 가져왔다.
인공지능 기술을 이용한 경우도 있다. 스타벅스가 '마이 스타벅스 바리스타'(MyStarbucksBarista)라는 음성 작동 챗봇(chatbot)을 출시했다. 챗봇은 인공지능에 기반을 둔 음성 작동 서비스이다. 고객이 스크린을 터치하지 않고 음성으로만 주문을 할 수 있는 앱으로서, 이용요금 결제까지 가능하다. 뿐만 아니라 아마존(Amazon)의 가정용 인공지능인 알렉사(Alexa)와 스피커 에코(Echo)를 이용하여 자신의 현재 위치 주변 매장에 주문도 가능하다. 또한 기존 패턴을 이해하여 평소 먹는 커피까지도 자동으로 주문할 수 있다.[2]
평가
긍정적 평가
- 서비스 향상 : 4차 산업혁명의 핵심인 기술의 발전 덕분에 서비스의 질이 향상된다. 4차 산업혁명의 가속화는 인류의 삶을 개선할 수 있는 기술의 개발까지 영향을 미칠 것이고, 생활에 필요한 서비스의 질까지도 향상될 것임을 예상해 볼 수 있다. 4차 산업혁명의 핵심 분야들은 전 산업 분야에 커다란 혁신을 야기할 것이다.
- 사회 문제 해결 : 4차 산업혁명을 통해 기존의 사회 문제를 최적의 솔루션을 통하여 해결할 수 있게 된다. 지금까지 많은 비용과 시간을 투자하였지만 해결하지 못한 사회 문제들이 아직까지도 존재한다. 하지만 빅데이터 기술을 활용하면 가장 적합한 솔루션을 찾아 적은 시간과 비용 투자를 통해 문제를 해결할 수 있고 절약한 자원을 다른 분야에 이용하여 더욱 윤택해진 인간의 삶을 만들 수 있다.
부정적 평가
- 일자리 감소 : 많은 사람들은 인공지능(AI)과 로봇 등으로 인해 앞으로 인간의 일자리가 줄어들 것이라고 전망한다. 심지어 전문직들 또한 일자리 수가 줄어들 것이라는 전망이 우세하다. 4차 산업혁명 시대에는 "100% 안정적인 직업"이라는 것이 존재할 수 없게 된다.
- 인간 지위 위협 : 4차 산업혁명으로 인해 인간의 지위가 위협 받을 수 있다. 인간은 고등적인 사고 능력 덕분에 아주 오랫동안 지구상에서 먹이 사슬의 가장 최상층에 위치해 있었다. 하지만 인공지능과 로봇 등의 등장으로 그 위치를 위협받고 있다. 이들은 인간과 비교하여 암기력, 작업 속도, 생산성 등 모든 면에서 능력의 우세함을 보여준다. 물론 이들을 만든 것은 인간이지만, 이들을 만든 인간은 소수일 뿐이고, 평범한 사람들은 인공지능이나 로봇과 경쟁할 엄두조차 낼 수 없다. 인간을 위협하는 인공지능 로봇을 상대로 '로봇세'라는 방어막을 도입하자는 이야기도 나오고 있다.[3]
전망
4차 산업혁명이 연결과 융합이라는 특성을 안고 있는 만큼, 핵심 분야를 기반으로 무한대의 경우의 수를 가지고 기하급수적인 속도로 성장할 것이다. 새로운 기술을 더해가는 속도는 가속도가 붙어서 시간이 갈수록 더욱 큰 변화를 촉구하게 될 것이다. "우편 마차는 여러 대 연결해도 결코 기차가 될 수 없다." 경제학자 슘페터(Schumpeter)가 약 1세기 전에 말한 혁신의 본질이다. 개량 덕분에 마차의 성능이 좋아졌다고 해도 결코 본질은 변하지 않는다. 결국 4차 산업혁명의 궤도에 올라 새로운 것을 취하지 않는다면, 그들은 도태의 흐름에 몸을 맡기는 격이다.
각주
- ↑ 1.0 1.1 1.2 1.3 제4차 산업혁명,《위키백과》
- ↑ 2.0 2.1 이경상 KAIST 문술미래전략대학원 겸직교수, 〈4차 산업혁명 시대를 이끄는 핵심 기술동향〉, 《KESSIA ISSUE REPORT》, 임베디드소프트웨어·시스템산업협회, 2017년 11월
- ↑ 최숲, 〈4차 산업혁명 장단점 4가지 분석: 서비스 개선, 사회문제 해결, 일자리 감소, 인간 존재 위협〉, 《티스토리》, 2018-04-18
참고자료
- 〈제4차 산업혁명〉, 《위키백과》
- 〈4차 산업 혁명〉, 《나무위키》
- 이경상 KAIST 문술미래전략대학원 겸직교수, 〈4차 산업혁명 시대를 이끄는 핵심 기술동향〉, 《KESSIA ISSUE REPORT》, 임베디드소프트웨어·시스템산업협회, 2017년 11월
- 전은경 입법조사관, 〈4차 산업혁명의 도래와 대응방안〉, 대한민국 국회, 2016년
- 최숲, 〈4차 산업혁명 장단점 4가지 분석: 서비스 개선, 사회문제 해결, 일자리 감소, 인간 존재 위협〉, 《티스토리》, 2018-04-18
같이 보기
