4차 산업혁명과 기술혁신

1. 4차 산업혁명의 발단

 

산업혁명은 18세기 후반 영국에서 급격한 산업 생산량의 증가로 시작한 사회, 경제적 구조의 획기적인 변화를 말한다. 영국의 역사학자 토인비가 산업혁명을 언급하면서 이 용어가 널리 사용되게 되는 계기가 되었다.

 

4차 산업혁명이라는 말의 어원 격인 ‘인더스트리 4.0’은 독일이 자국 제조업의 경쟁력을 강화하기 위해 구상한 차세대 산업혁명을 구상하며 생성된 말이다. 인더스트리 4.0은 독일 총리가 주도하여 진행한 산업 관련 정책인데, 제조업 같은 전통 산업에 첨단 IT 시스템을 융합하여 생산 시설을 네트워킹시켜 하나의 거대한 지능형 생산 시스템으로 만드는 스마트 공장으로 진화하자는 뜻을 가지고 있다. 초연결성, 초지능화, 융합화에 기반하여 모든 것이 상호 연결되고 보다 지능화된 사회로 변화한다는 특징을 가진 4차 산업혁명은 ICT(정보 통신 기술)를 기반으로 하는 사물 인터넷 및 만물 인터넷으로의 진화를 통해 인간과 사물 간의 초연결성이 기하급수적으로 확대되고, 인공지능과 빅데이터의 결합과 연계를 통해 기술과 산업 구조의 초지능화가 강화된다. 현재의 4차 산업혁명은 제조업에서의 자동화 기술뿐만 아니라, 경제 전반의 생산 방식과 노동 시장과 같은 사회 구조의 변동을 가져와 이제는 정치, 경제, 사회의 새로운 패러다임이 제시되고 있다.

 

4차 산업혁명의 주요 특징으로는 인공지능, 빅데이터 등 4차 산업혁명의 핵심 기술을 기반으로 각종 데이터와 정보를 자동으로 빅데이터에 저장하고 분석하여 자동으로 처리된 오프라인과 온라인상의 정보를 바탕으로 현실과 가상의 세계를 하나로 연결한 O2O(Online-To-Offline) 세계를 열었다. 인공지능이 빅데이터에 입력한 정보를 바탕으로 다시 인공지능이 사용자에게 필요한 맞춤형 정보를 제공할 수 있게 되었다는 점에서 거의 모든 정보를 인간이 수동적으로 온라인에 입력해야 했던 3차 산업혁명과 4차 산업혁명은 구별된다. 산업혁명의 단계마다 사회, 경제적인 구조의 변화를 촉진한 핵심 발명품의 등장으로 현재까지는 총 3차례의 산업혁명이 발생했다. 1차 산업혁명은 증기 기관을 기반으로 한 기계화 혁명, 2차 산업혁명은 전기를 기반으로 한 대량 생산 혁명, 3차 산업혁명은 컴퓨터를 기반으로 한 지식정보 혁명, 그리고 우리는 2023년 현재 정보의 디지털화를 통한 복합적인 분석이 가능해지고 있는 4차 산업혁명이 일어나고 있는 세계의 중심에 살고 있다.

 

2. 4차 산업혁명의 5대 주요 기술

 

사물 인터넷, 로봇 공학, 3D 프린팅, 빅데이터, 인공지능 등 5대 주요 기술이 4차 산업 혁명에서 변화를 이끌고 있다. 사물 인터넷은 사물에 센서를 부착하여 사물에서 필요한 데이터를 수집하고, 인터넷을 통해 데이터를 다른 기기 및 시스템과 교환할 목적으로 센서, 소프트웨어, 기타 기술을 내장한 사물 간의 네트워크를 의미한다. 로봇 공학은 로봇에 생물학적 구조를 적용하여 적응성 및 유연성을 향상해 작업의 자동화를 위해 기계를 연구, 제작하는 것을 의미한다. 3D 프린팅, 3차원 인쇄는 3D 설계도나 모델링 데이터를 바탕으로 연속적인 계층의 물체를 뿌리며 쌓아 올려 3차원 물체를 만들어내는 제조 기술이다. 빅데이터는 대량의 데이터 집합에 정보를 저장, 정보에서 유의미한 가치를 추출하고 데이터 추출의 결과를 분석하는 기술이다. 인공지능은 사고, 학습 등 고도의 문제해결 능력과 같은 인간의 지능을 모방한 컴퓨터 기술을 말한다.

                   

이러한 기술의 진화는 일상생활과 사회 활동을 영위할 수 있는 공간의 범위를 더욱 지능화하고 확장할 수 있도록 할 것이다. 기술 등의 발전으로 현실 세계의 물리적 공간과 가상 세계의 디지털 공간 간의 경계가 흐려지고 있다. 증강 현실(Augmented Reality, AR)은 실제 환경에 가상 사물이나 정보를 투영시켜 원래의 환경에 존재하는 것처럼 보이게 하는 컴퓨터 그래픽 기술이다. 이러한 기술이 현재의 세계에 사용되고 있는 예는 케이스 웨스턴 리저브 대학교의 클리블랜드 클리닉 학생들은 증강현실 기술을 접목한 AR 헤드셋을 사용하여 해부학을 학습하여 인체를 3D 형식으로 학습할 수 있게 된 것이다. 현실 세계의 정보에 음성, 제스처 등의 인터페이스를 결합하면 더욱 다양한 지식과 정보를 효과적으로 처리할 수 있게 될 것이다. 자율 주행 자동차는 눈으로 볼 수 있는 하드웨어에 빅데이터와 알고리즘, 사물 인터넷 등의 소프트웨어가 결합하여 물리적으로 구현된 예이다.

 

3. 4차 산업 기술을 바탕으로 태동한 기업

 

나노 디멘션(Nano Dimension)은 세계의 제조 방식을 바꾸겠다는 사업 목적을 가지고 지능형 3D 프린터를 제조하는 회사이다. 나노 디멘션은 자사의 프린터를 이용하여 제조업체들이 적층 전자 부품을 제조할 수 있도록 한다. 3D 프린터를 이용한 적층 회로 기판(Additvely Manufactured Electronics, AME)을 이용하여 기존의 인쇄 회로 기판(Printed circuit board, PCB)를 만들어야 했을 때 보다 70단계 이상의 하나의 과정으로 제조 과정을 단순화하고, 생산 비용을 절감하였으며, 전통적인 PCB 생산 시 발생하는 폐수와 폐원료, 물류 이동 시 발생하는 탄소 발자국을 절감함으로써 탄소 배출을 줄여 현대의 기업이 중요시하는 ESG 기조에도 한몫을 하고 있는 기업이다. 또한 기존의 시제품 위탁 생산 시 기업의 지식 재산권 유출 문제, 수개월 걸리던 제조 기간을 기업 연구소 내의 3D 프린터를 이용한 시제품 생산 방식으로 바꿈으로써 시제품 설계부터 생산까지의 기간을 수 주 내로 단축해 기업의 지식 재산권 보호, 기술 진보의 주기 단축에도 4차 산업혁명이 일조하고 있다는 것을 확인할 수 있다.

 

제품의 생산 구조에 혁신을 가져왔을 뿐만 아니라 3D 프린터를 이용한 생산 방식에서도 나노 디멘션은 혁신을 거듭하기 위해 노력하고 있다. 자사의 Deep Cube 인공지능 기술을 사용하여 3D 프린터 소프트웨어에 딥러닝(Deep Learning)과 머신 러닝(Machine Learning) 기술을 접목하여 3D 프린팅 제조 과정 중 제품에 결함이 발생할 경우, 프린터에 내장된 카메라를 이용하여 즉각적으로 딥러닝 기술을 접목한 소프트웨어가 생산 중인 제품의 결함을 인식하고, 즉각적으로 결함을 수정할 수 있도록 설계한 것이다. 이러한 인공지능 기술을 이용하면 기업의 공손품 수를 획기적으로 줄일 수 있게 됨으로써 4차 산업혁명 기술들을 사용함으로써 기업의 수익성 향상, 제품의 안정성 향상에도 기여할 수 있게 되는 효과가 일어나게 된다.

 

 

4. 4차 산업혁명으로 변화하게 될 사회와 경제

 

ICT 기술을 접목한 사물 간의 무궁한 연결이 가능한 진정한 디지털화가 이루어지며, 컴퓨터의 능력이 고도화됨으로써 새로운 서비스, 제품의 혁신이 가능한 사회가 만들어지게 될 것이다. 이를 통해 기존 방식으로 해결하기 어려웠던 사회 문제를 사회 혁신이라는 새로운 아이디어와 해결책을 통해 해결할 수 있게 될 것이다. 사회의 다양한 영역의 주체들이 과학기술을 이용하여 사회 문제를 해결하고 지속 가능한 사회의 발전을 위해 일할 수 있게 될 것이다. ‘다빈치’라는 의사가 로봇 팔을 조작하는 로봇 공학을 적용한 의료용 로봇 기계를 이용한 로봇 수술을 이용하여 전통적인 방식으로는 의사가 직접 만지기 어려운 부위까지 시술, 개복술에 비해 감염 위험, 출혈이 적은 의료기술을 이용할 수 있게 되어 환자의 건강 신장에 기여하는 것처럼 말이다.

 

또한 기술 진보가 기존 직업의 고부가가치화, 직업의 세분화 및 전문화, 융합형 직업의 증가, 신기술을 기반으로 한 새로운 직업의 탄생으로 사회구성원들에게 새로운 학습의 패러다임을 제시할 것이다. 예를 들어 새로운 기술로부터 끊임없이 방대한 양의 데이터가 데이터베이스에 입력되면서 사용자 편의에 맞게 데이터를 추출하고 분석하여 합리적인 의사결정을 내릴 수 있도록 돕는 빅데이터 전문가가 현재 기술혁신의 아이콘이라고 불리는 미국 샌프란시스코의 실리콘밸리에서 주목받는 직업이 된 것처럼 말이다.

 

미래에는 반복적이고 고정된 작업을 하는 일은 기계가 대체하고 인간은 창의력이나 고도의 전문성을 요구하는 고부가가치 업무에 집중할 수 있게 될 것이다. 접해보지 못한 복잡한 문제와 인류가 접했을 때 문제를 발생시키는 본질을 이해하고, 새로운 시각으로 해결 방법에 접근하여 창의적인 대안을 도출하고 실행시키는 것이 앞으로의 인재에게 필요한 능력일 것이다. 그 과정에서 기계, 타인과 협업함으로써 인류는 더 큰 가치를 창출해 낼 것이다.