[특별기고]

4차 산업혁명의 핵심기술과 대응전략-조종암 엑셈 대표

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-데이타 흐름과 처리에 대한 핵심기술편


4차 산업혁명은 우리 인간이 지각능력까지 진화해 온 과정을 이해하면서 그 지각능력이 우리를 둘러싼 환경으로 외부화되는 과정으로 생각하면 이해가 쉽다. 결국 우리 인간이 지능을 갖기까지 진화한 모습대로 우리의 환경도 그렇게 진화할 것이다. 다시 말해, 우리를 둘러싼 환경은 모두 우리의 지능이 확장된 형태로 발전할 것이다.

'와이어드' 공동 창간인 겸 초대 편집장인 케빈 켈리는 '기술의 충격'에서 "유전자를 통한 생물학적 진화와 밈을 통한 문화적 진화도 결국 현재 진행되는 (전지구적이며 대규모로 여러 기술들이 상호연결된) 테크늄의 진화와 다를 것이 없다”고 말했다. 테크놀로지로 인간과 환경이 융합되는 것은 막을 수 없는 진화의 동력인 것이다.

그런 의미에서 우리의 신체기능과 비교해 4차 산업혁명의 기술을 예측해 보는 것은 의미가 있다. 우리의 신체는 두뇌, 팔다리, 감각기관, 혈관, 소화기관, 면역시스템이 유기적으로 협력해 다양한 작업을 수행한다. 4차 산업 혁명도 특정 기술 한 가지에만 의존하는 대신 여러 가지 기반 기술이 융합한 형태로 전개될 것이다. 사람의 신체에 비유해 4차 산업 혁명을 이끄는 기술을 정리하면 다음과 같이 분류할 수 있을 것이다.

△두뇌: 인공지능, 알고리즘, 빅데이터 저장과 분석, 신기술에 대한 교육
△감각 기관: 다양한 센서(공장, 차량, 도로, 실내외), 가상/증강 현실 장비
△혈관: 유무선 초고속 네트워크, 클라우드, 지능형 교통 체계
△팔다리: 각종 액추에이터가 장착된 장비(드론, 자율 주행 차량, 지능형 소형 이동 수단, 산업용 로봇, 서비스용 로봇, 챗봇)
△면역 시스템: 유전자정보 데이터베이스, 유전자 가위(CRISPR), 생체 임플란트
△ 소화 기관: 고효율 태양열 패널, 고안정성 고밀도 배터리

이번 기고에서는 우리를 지구의 지배자로 만든 두뇌와 우리의 건강에 가장 중요한 역할을 하는 혈관에 해당하는 4차산업의 주요기술에 대해 알아보자.

4차 산업혁명을 이끌 여러 기술 중에서 데이터의 흐름과 처리를 담당하는 부분은 신체에 비유하자면 두뇌와 혈관에 해당하므로 특히 중요하다. 아날로그에서 디지털로 기술이 이동하면서 컴퓨터 부문이 급격히 발전한 것과 마찬가지로 방대한 데이터를 수집하고 전달하고 처리하는 수단과 방법이 마련되면서부터 본격적으로 4차 산업혁명에 가속이 붙기 시작했다. 어떤 기술 부문이 4차 산업혁명을 견인하고 있을까? 두뇌에 해당하는 기술부터 살펴보자.

우선 GPU(Graphics Processing Unit)와 FPGA(Field Programmable Gate Array)의 발전을 들 수 있다. 흔히 GPU는 3차원 게임을 위해 필요하다고 알려져 있지만, 최근에는 범용적인 계산 목적을 위해 대규모 병렬처리와 벡터 연산이 가능한 하드웨어와 하드웨어를 뒷받침하는 소프트웨어(프레임워크와 라이브러리, PaaS 형태의 손쉬운 개발/운영 환경) 형태로 활용되고 있다. FPGA는 디지털 하드웨어 설계가 가능한 전문 개발자가 알고리즘에 특화된 프로그램을 하드웨어 형태로 구현할 수 있는 하드웨어이다. 둘 다 빅데이터와 인공지능을 위한 복잡한 계산을 빠르고 정확하게 처리할 수 있는 능력을 제공한다.

다음으로 빅데이터 저장과 분석 프레임워크의 등장을 들 수 있다. 직간접으로 연결된 사람들의 경험과 기억을 외부로 오프로딩함으로써 기억 공간을 무제한으로 확장하고 자유롭게 공유하는 동시에 인터넷으로 연결된 수 많은 단말에서 수집한 방대한 데이터를 처리하기 위한 소프트웨어 기반 구조가 그 어느 때보다 중요하다. 하둡(Hadoop) 생태계를 중심으로 다양한 오픈소스 소프트웨어 모듈과 데이터 파이프라인을 구축하는 방법으로 유연성과 확장성을 강화하는 방향으로 발전하고 있다.

마지막으로 수집된 데이터를 사용해 통찰을 불러일으키기 위한 알고리즘과 인공지능의 발전을 들 수 있다. 수학, 물리, 전자 부문에서 발전한 다양한 이론이 프로그램이 데이터를 처리하는 방식을 넘어 데이터로 프로그램 논리를 만들어내는 마스터 알고리즘으로 발전하고 있으며. 연결, 유추, 베이즈, 진화, 기호라는 다섯 부문이 융합해서 앙상블을 이뤄 단일 알고리즘으로 처리하지 못하는 여러 가지 복잡함 문제를 풀어내고 있다.

두뇌에 이어 혈관에 해당하는 기술을 살펴보자.

먼저 실시간성, 적시성을 높이고 편재적인 데이터 전송과 접근을 허용하기 위한 기반 구조인 초고속 네트워크를 생각할 수 있다. 스마트폰의 약진에 따라 모바일 퍼스트라는 추세에 대응하기 위해 무선 네트워크 확충에도 지속적으로 신경 쓸 필요가 있다.

다음으로 탄력성, 기민성을 높이고 워크로드 분산과 확장을 돕기 위한 핵심 기반 구조인 클라우드를 생각할 수 있다. 데이터 저장과 계산을 위한 중앙집중적인 유틸리티를 구축함으로써 부담스러운 초기 투자 없이도 컴퓨팅 자원을 사용한 만큼만 비용 지불이 가능하므로 개인과 중소기업도 단기간에 여러 가지 다양한 실험을 수행할 수 있게 된다. 또한 퍼블릭 클라우드인 경우에는 전지구적으로 언제 어디서나 접근이 가능해지므로 글로벌 추세에도 쉽게 대응할 수 있게 된다.

마지막으로 실제 물리적인 도로를 중심으로 구축되는 지능형 교통 체계를 생각할 수 있다. 자율 주행 차량은 물론이고 일반 차량까지도 서로 조화롭게 움직이게 만들어 인명 사고를 줄이고 도로에서 소비되는 시간 낭비를 최소화한다. 네트워크로 연결된 차량 자체를 거대한 데이터 수집 장비로 볼 수 있기 때문에 기존에 불가능했던 차량 관련 데이터를 수집하고 이를 분석해 부가가치를 극대화할 수 있게 된다.

두뇌와 혈관에 대응하는 기술이 발전함에 따라 4차 산업의 주도권을 잡기 위한 치열한 경쟁이 벌어지고 있다. 그 중에서도 양질의 방대한 데이터 확보는 이미 선도 기업들의 가장 큰 관심사로 떠오르고 있다. 구글은 사용자의 단순 검색 패턴을 넘어서 위치와 맥락을 고려한 관심사를 추적하고 있으며, 페북은 사람들의 관심사, 상태, 관계와 사진을 수집하고 있다. 아마존은 고객의 구매 이력과 상품 평가·관심사에 대한 방대한 정보를 수집에 추천에 활용하고 있으며, GE는 항공기와 발전기에서 나오는 각종 센서 정보를 수집해 비즈니스 전략 수립을 조언하고 있다.

세상이 빠르게 변화하는 상황에서 기술적인 유연성도 강조되고 있다. 수 십 년을 내다보는 철두철미한 계획은 이제 더 이상 통하지 않는다. 더 많은 실험과 시도가 중요하며, 완벽이 아닌 적시성이 생존과 직결되어 있다. 오픈소스와 클라우드 기반의 빅데이터 분석(과거)과 예측(미래)은 과거에는 불가능했던 수준의 비즈니스 통찰이 가능해지고 있으며, 이를 토대로 제조-유통-서비스와 관련된 경쟁력을 극대화하는 방향으로 전략이 바뀌어나가고 있다.

이렇게 연결되고 빠르게 변화하는 세상에서 우리는 어떻게 대응해야 할까? 하드웨어 뿐만이 아니라 소프트웨어 역량을 최대한 강화해야 새로운 변화에 적응할 수 있을 것이다. 특히 제대로 된 데이터를 수집하고 정제하고 가공하는 전략적인 움직임이 중요하며, 이런 기반 구조를 제대로 개발하고 관리·운영하고 발전시켜 나가는 아키텍처 설계와 알고리즘 개발 역량은 승자와 패자를 구분하는 척도가 될 것이다.

기존의 단기간에 걸친 초급 개발자 위주의 교육 시스템에서 벗어나 빅데이터, 인공지능, 클라우드에 대응 가능한 고급 기술자 양성이 필수다. 하루가 다르게 바뀌는 최신 유행을 방향성 없이 무작정 쫓아가는 대신 4차 산업혁명에 걸맞는 고부가가치를 달성하기 위해 과학(S), 기술(T), 공학(E), 수학(M)을 중심으로 통섭과 상상력을 발휘해 새로운 분야를 개척하는 도전적인 인재를 양성할 필요가 있다.

범국가적으로 벤처 생태계 강화는 물론이고 벤처와 함께 쑥쑥 커나갈 수 있는 데이터 관련 기술력이 강한 전문 중소기업을 집중적으로 육성해 벤처가 개발한 신기술을 고부가가치 사업으로 연결시키는 방안을 모색해야 할 것이다. 4차 산업 혁명은 소비-제조-유통-서비스가 연계되므로 산업별 클러스터를 수직적으로 구성해 시너지를 최대한 발휘할 수 있게 IT 전문 회사를 포함시켜 빅데이터 기반 구조 구축과 수집된 데이터의 공동 활용을 적극적으로 독려할 필요가 있다. 이 과정에서 정부의 공공 데이터 개방 범위와 비율도 점점 높여나가야 4차 산업혁명을 본궤도에 올리기 위한 연료를 공급할 수 있을 것이다.