월간전기



[트렌드 리포트] 4차 산업혁명 시대의 도전과 과제

2018-12-01

4차 산업혁명 시대의 도전과 과제, 전력산업 및 첨단산업의 미래는? 4차 산업혁명은 2016년 1월 개최된 다보스포럼에서 주요 의제로 채택되면서 전 세계적으로 확산됐다. AI(인공지능)와 빅데이터 등으로 대변되는 4차 산업혁명은 불과 2년 남짓한 시점에 모든 산업 분야에서 화두로 대두되고 있다. 이러한 상황에 비춰 본지에서는 4차 산업혁명을 통한 기술혁신이 과연 인간에게 위협이 될 것인가, 혹은 기회가 될 것인가를 한번 짚어보고자 한다. 아울러 4차 산업혁명이 전력기술에 미치는 영향과 향후 전망에 대해서도 살펴본다. 글 김경한 기자 인간과 기계의 공생관계에 주목해야 원광연 국가과학기술연구회(KISTI) 이사장은 지난 11월 13일 코엑스에서 열린 <2018 미래유망 기술세미나>에서 ‘마지막 산업혁명’을 주제로 기조강연에 나섰다. 이 자리에서 원광연 이사장은 “4차 산업혁명에는 인간과 기계가 공존하는 심바이오스(Symbios, 공생관계)를 이뤄야 한다”고 주장했다. 원광연 KISTI 이사장이‘마지막 산업혁명’을 주제로 기조강연을 하고 있다. 그에 따르면, 4차 산업혁명 시대에는 기계가 주체가 됨에 따라 주객이 전도되는 시기다. 1차 산업혁명 시대에는 기계가 인간의 도구였으며, 2차 산업혁명 시대에는 기계가 인간의 환경으로 변화했고, 3차 산업혁명 시대에는 인간이 기계로 이뤄진 환경을 바꾸면 그 바뀐 환경이 인간에게 영향을 미치는 수준에 이르렀다. 이제 4차 산업혁명 시대를 맞이해 인간과 기계는 각자의 아이덴티티를 갖고 상호작용하는 하이브리드(Hybrid) 시대를 맞이하고 있다. 이는 그동안 인간이 세상의 모든 컴퓨터를 네트워크로 연결해놓았지만, 결과적으로 이젠 그 컴퓨터의 네트워크가 우리를 네트워크하기 시작했다는 것에서 알 수 있다. 예를 들어, 페이스북이나 유튜브 등의 알고리즘을 바꾸면 우리의 소셜 네트워크도 바뀌고, 더 나아가서는 우리의 사고하는 방식도 변하는 세상 속에 살고 있는 것이다. 1~4차 산업혁명을 거치는 동안, 그 혁신의 속도는 점점 빨라지고 있다. 더군다나 4차에 걸쳐 진행된 산업혁명은 무어의 법칙에 따라 지수함수(기하급수)적으로 가속화하며 그 혁신시기가 짧아지고 있다. 원 이사장은 “현 시대를 4차 산업혁명 시대의 시작이라고 본다면 2020년 전후를 그 끝으로 볼 수 있다. 이어지는 5~7차 산업혁명은 기껏해야 2050년 정도에 마무리될 것”이라며 “이 시기에는 기계가 인간보다 훨씬 더 스마트해질 가능성이 있으므로, 로봇에 의해 새로운 형태의 산업혁명이 시작될 것”이라고 예측했다. 그는 “머지 않은 미래에 인류의 당면 과제는 인간과 기계의 심바이오스, 즉 인간과 기계가 조화롭게 지내며 공생관계를 만들어내는 것”이라고 확신했다. 전력산업의 품질 및 서비스 향상에 기여 전력산업에서는 인간과 기계가 조화를 이룬 4차 산업혁명의 AI 기술이 전력서비스의 향상에 기여할 것으로 보인다. 배성환 전력연구원 원장은 10월 31일부터 사흘간 김대중컨벤션센터에서 진행된 <BIXPO 2018>에서 4차 산업혁명 시대를 맞이한 전력기술의 현황 및 전망에 대해 다뤘다. 그는 전력산업에서는 ICT 분야 사업자들이 경쟁상대로 들어오면서 경쟁을 촉진할 것으로 판단했다. 하지만 이 경쟁은 어떻게 보면 전력산업계에 긍정적인 역할을 하게 될 것으로 보인다. 대표적으로 ADMS (Advanced Distribution Management System, 첨단 배전관리 시스템)를 들 수 있다. 이 시스템은 송배전 시설에 설치된 센서를 통해 데이터를 수집하고 이를 통해 고장을 예지함으로써, 고장구간이 발생하면 자동으로 분리하고 다른 계통을 통해 정전 없이 계속 전기가 보급되도록 하는 기능을 갖추고 있다. 분산전원에도 이 시스템이 보급돼 마이크로그리드가 운영되는 설비가 독립적으로 운전되다가 이 시스템 자체에 정전이 발생하면 한전 계통으로부터 전기를 공급받을 수 있다. 또한 발전량과 부하량을 예측해주는 기능도 갖추고 있다. 지능형 센서를 활용한 내연발전기 이상상태 감지 시스템 전력연구원은 지능형 센서를 활용한 내연발전기 이상상태 감지 시스템도 개발 중이다. 이 시스템은 사물인터넷을 기반으로 한 지능형 센서를 활용해 내연발전기의 이상상태를 조기에 감지해 운전신뢰성을 제고하고 불시의 정지사고를 방지하는 기능을 한다. 이 기술의 상용화가 이뤄지면, 기존 유선에서 무선 통신으로 변경함으로써 신호선 포설 비용을 저감하고, 고장 전 결함탐지로 중대 사고를 미연에 방지하며, 내연발전기용 주요 센서와 신호의 무선화를 통해 간편하게 운전을 감시할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 전력연구원은 개발이 완료되는 2019년부터 국내 도서내연발전소에서 실증을 진행할 예정이다. 송전선로 점검용 드론 미래의 운송수단이자 항공촬영, 농약살포 등 다양한 용도로 활용되고 있는 드론을 이용한 송전선로 점검 기술도 활발히 개발되고 있다. 이 점검용 드론은 각종 센서를 부착해 송전선로 점검 데이터를 체계적으로 수집하고 관리한다. 그후 인공지능과 딥러닝 분석기술을 활용해 수집된 데이터를 자동으로 분석하고 송전설비의 상태를 진단할 수 있다. 이 드론을 활용하면 산 위나 강 등 접근이 어려운 전력설비를 편리하고 안전하게 원격으로 감시할 수 있으며, 활선이나 고소의 작업환경 개선으로 송전선로 작업자를 보호할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 전력연구원은 2017년 송전탑 사이의 송전선을 자동으로 점검하기 위한 ‘드론을 이용한 송전선로 자동 감시운영기술’을 세계 최초로 개발해 시험비행에 성공했으며, 충남 및 경남지역의 철탑 30기에 대해 송전선로의 점검을 시범 적용해 완료한 상태다. 이처럼 4차 산업혁명 기술을 활용한 송배전시설의 디지털화는 전력설비의 고장을 예지해 유지보수 인력과 비용을 줄일 수 있으며, 전력산업의 품질 및 서비스를 향상시키는 데 큰 역할을 할 것으로 여겨진다. 유연한 공급서비스로 스마트한 이동성 확보 4차 산업혁명은 전력산업과 함께 인류의 이동성에도 혁신을 가져오고 있다. 정주환 카카오모빌리티 대표는 <2018 미래유망 기술세미나>에서 우리의 일상을 변화시키고 있는 스마트모빌리티의 현재와 미래에 대해 설명하는 자리를 가졌다. 카카오모빌리티는 2015년 카카오택시 런칭을 시작으로, 카카오내비, 카카오주차, 카카오대리 등의 서비스를 연이어 출시하며 단 3년 6개월여 만에 35억 건의 이동건수를 기록한 플랫폼이다. 정주환 카카오모빌리티 대표가 스마트모빌리티의 혁신성에 대해 설명하고 있다. 정 대표는 “과거의 이동이 소유 기반의 단순한 이동에 불과했다면, 오늘날에는 공유와 참여를 기반으로 수요에 따라 움직이는 유연한 공급 서비스를 제공하고 있다”고 밝혔다. 미래의 이동서비스를 나타내는 스마트모빌리티는 연결, 공유, 다양성을 통해 인간의 삶을 행복하게 하는 새로운 이동이라는 지향 가치를 지니고 있다. 첫째, ‘연결’에 있어서는 수요와 공급을 실시간으로 연결해 준다. 카카오 측이 자체 조사한 통계자료를 살펴보면, 카카오택시 런칭 전에는 택시들이 대로변에 많이 주정차를 했지만 런칭 후에는 뒷골목, 혹은 집 앞까지 크게 이동해 주정차한 것으로 나타났다. 이를 통해 택시 고객들은 집 앞에서 택시를 잡을 수 있게 돼 보다 편리한 서비스를 이용할 수 있게 됐으며, 택시 기사들은 집 앞까지 주정차 장소가 확대되면서 소득이 향상됐다. 설문 조사 결과, 카카오택시 기사의 소득은 이전보다 약 37.5% 정도 향상됐으며, 공차시간은 17% 정도 감소된 것으로 확인됐다. 둘째, ‘공유’를 통해서는 새로운 가치를 생성하고 소유하게 됐다. 오늘날 전 세계에 등록된 차량 중 약 5%만 실제 운행되고 있으며, 대부분은 주차장에 머물고 있다고 한다. 정주환 대표는 “이 유휴 이동자산을 여러 사람이 나눠서 활용한다면 그 자산 자체의 가치가 상승할 뿐만 아니라 새로운 가치를 더할 수 있을 것”이라고 역설했다. 셋째, ‘다양성’에 있어서는 고객의 광범위한 이동수요를 만족시키는 서비스의 등장을 예고했다. 일본 택시 업계에는 펫택시(PET TAXI) 서비스가 있어서 강아지나 고양이와 같은 반려동물과 함께 이동할 경우에 유용하게 이용할 수 있다. 최근에는 서울시도 펫택시, 여성전용예약제 택시, 심부름 택시, 노인복지 택시 등의 새로운 택시 서비스 도입을 추진한다고 발표하기도 했다. 이처럼 스마트모빌리티는 고객의 다양한 수요를 만족시키는 서비스를 제공함으로써 새로운 부가가치를 창출할 수 있다. 정주환 대표는 “스마트모빌리티를 통해 130조 원의 시가총액을 지닌 ‘우버’라는 개인기사 서비스가 탄생했고, 이는 국내 자동차 빅3의 시가총액을 합친 것보다 크다”며 “스마트모빌리티를 통한 혁신은 우리가 생각하는 것보다 빠른 속도로 확산되고 있다”고 강조했다. 정주환 대표는 “최근 1년간 가장 많은 투자가 이뤄진 영역은 스마트모빌리티, AI, 블록체인과 같은 4차 산업혁명 기술들”이라며 “이 영역들이 서비스를 어떻게 다르게 해석하는가에 따라 새로운 가치가 창조될 수 있을 것”이라고 말했다. 덧붙여, 소유보다는 공유, 고객이 가서 기다리는 것보다는 고객을 찾아오는 온디맨드(On-demand), 서비스의 일방적 제공보다는 참여가 맞물려 서로 필요한 것을 해결함으로써, 기존에 오프라인에서 존재하는 제품과 서비스를 좀더 빠르고 획기적으로 혁신해 나갈 것으로 보인다고 밝혔다. “인간과 기계의 협업으로 新 가치 창출할 것” 4차 산업혁명을 계기로 가장 많이 주목받는 기술이 자율주행차와 AI(인공지능) 분야다. 차정훈 엔비디아 상무는 지난 11월 8일 서울 코엑스에서 진행된 <엔비디아 AI 컨퍼런스>에서 자율주행차의 상용화 시기가 급격히 앞당겨지고 있다고 언급했다. 그는 2021년까지는 대부분의 완성차가 고속도로에서 특정 조건 하에서 자율주행을 수행할 수 있는 수준에 이를 것으로 예측했다. 엔비디아의 GPU는 원래 컴퓨터 게임 등에 쓰이다가 AI 가속화에서도 탁월한 성능을 발휘한다는 것이 알려지면서 자율주행차 등 다양한 AI 분야에 활용되고 있다. 차 상무는 “다양한 완성차 업체들과 거래해본 결과, 이들 기업 대부분은 2021년을 기점으로 고속도로를 달리는 자동차가 특정 조건 하에서 자율주행하는 것을 목표로 삼고 있다”며 “그 시기에 이런 기능을 갖추지 못한 자동차는 판매 자체가 잘 되지 않을 것”이라고 주장했다. 평창 동계올림픽 <스키로봇 챌린지>에 출전한 한양대학교팀의 DIANA 국내 로봇공학의 권위자인 한재권 한양대학교 교수는 <엔비디아 AI 컨퍼런스>에서 AI 기술을 통해 로봇기술이 놀라울 정도로 급속한 성장을 이룰 수 있었다고 강조했다. 지난 2월 평창 동계올림픽에서는 세계 최초로 <스키로봇 챌린지>가 개최됐다. 한재권 교수는 “이번 챌린지는 단 8개월 만에 이뤄진 대회로, 3~4년 전만 해도 이 기간 내에 준비하라고 하면 어느 누구도 나서지 않았을 것”이라고 고백했다. 하지만 이번 대회에는 그 짧은 준비기간에도 불구하고 국내에서만 8개 팀이 참여했다. 한 교수는 “이러한 높은 참여율은 머신러닝이라는 AI 기술이 있었기에 가능했다”고 밝혔다. 과거에는 로봇에게 하나의 동작을 수행시키려면 프로그래머가 일일이 변수들을 체크해서 프로그램에 반영해야 했지만, 오늘날에는 머신러닝이 있기에 기계 스스로의 훈련을 통해 단기간 내에 프로젝트를 완수할 수 있게 됐기 때문이다. 한재권 교수는 AI 기술의 급성장에 따라 인류가 위기에 처했다는 우려에 대해 오히려 기술의 발달로 기계와 인간의 공존이 가능하게 됐다는 주장을 펼쳤다. 그 근거로는 로봇에 장착하는 포스센서(Force Sensor)의 예를 들었다. 포스센서의 장착 계기는 2011년 일본 후쿠시마 원전 사태로 거슬러 올라가야 설명할 수 있다. 이 사태 이후 전 세계의 과학자들은 원전의 밸브를 잠그기 위해 로봇을 투입했지만 현장까지의 진입에 큰 어려움을 겪었다. 그 원인은 기존의 로봇들이 인간의 행동양식을 제대로 구현할 수 있도록 만들어지지 않았던 데에 있었다. <DARPA Robotics Challenge 2015> 결승전 장면. 이 대회에서 대한민국 KAIST팀의 휴보(Hubo)가 최종우승을 차지했다. (출처 : HuboLab KAIST 유튜브) 이를 계기로 로봇공학자들은 로보틱스 기술의 향상을 위해 로봇경연대회를 개최하기로 동의하고 2015년 <DARPA Robotics Challenge>를 개최하기에 이르렀다. 로봇들은 이 대회에서 인간의 도움 없이 차량운전, 험지돌파, 사다리 오르기, 장애물 제거, 문 열기, 전동 톱을 집어 벽 뚫기, 소방호스 연결하기, 밸브 잠그기 등 총 8가지 미션을 수행해야만 했다. 어찌 보면 인간에게는 단순한 미션에 불과했지만 당시 로봇에게는 굉장히 복잡하고 어려운 미션이었다. 당시 최고의 로봇공학자들이 참여한 8개 국 24개 팀 중 미션 수행을 완수한 팀은 3곳에 불과했다. 전 세계 로봇공학자들은 과연 왜 이토록 로봇이 미션 수행에 어려움을 겪는지를 연구하고 또 연구했다. 그들이 내린 결론은, 로봇이 인간처럼 특별히 계산하지 않고도 힘을 느끼면서 각종 근육을 사용하지 못한다는 데 있었다. 인간은 길을 가면서 다른 사람과 대화할 수 있고, 사다리를 오르면서 다른 사람과 인사를 나눌 수도 있다. 하지만 로봇이 하나의 행동을 취하기 위해서는 보고 측정하고 거기까지 정확한 루트를 만들어서 최적화화는 경로를 생성해서 움직여야 한다. 몹시도 복잡다단한 단계를 거쳐야 하는 것이다. 이 문제를 파악한 로봇공학자들은 로봇이 인간처럼 힘을 느끼도록 하는 포스센서를 달기 시작했다. 이는 오늘날 로봇이 인간과의 협업이 가능하게 하는 계기를 마련했다. 실례로, 글로벌 로봇 제조업체인 화낙(Fanuc)의 협동로봇 CR-35iA는 작업자와의 가벼운 접촉만으로도 그 힘을 느끼고 자동으로 멈추게 설계돼 있다. FANUC의 협동로봇 CR-35iA는 작업자와의 가벼운 접촉만으로도 자동으로 멈추도록 설계돼 있다. (출처 : www.fanuc.eu) 한재권 교수는 “앞으로 고도로 발달될 로봇들은 인간과 경쟁이 아닌 협업을 수행함으로써, 인간에게 보다 인간다운 일을 하도록 하는 등 새로운 가치를 창출할 수 있을 것”이라고 전했다. 독일에서는 이미 오래 전부터 로봇과의 협업을 추진해 성공적으로 수행해 오고 있으며, 근로자들은 로봇산업의 발달에도 완전고용 상태에 이르렀다. 한 교수는 “여기서 한 가지 주목할 점은 흔히 독일의 경제를 떠올릴 때 인더스트리4.0만을 생각하는데, 그보다 더 중요한 것은 그들의 아르바이트4.0 계획에 있다”라며 “정책 입안자들은 경영자가 아닌, 노동자의 시각에서도 산업정책을 펼쳐야 한다”고 꼬집었다. 4차 산업혁명으로 기술이 진보함에 따라 과학자들이 기계와 인간의 공존을 위해 노력하는 것과 더불어, 정책 입안자들은 이런 현상을 그저 관망하는 차원을 넘어 인간 모두가 풍요로운 삶을 영위할 수 있는 방안을 강구해 나가야 한다는 것이다. < Energy News >