제출문 미래창조과학부장관귀하 이보고서를 과제의보고서로제출합니다. 2017 년 5 월 주관연구기관명 : 정보통신정책연구원 주관연구책임자 : 김정언 ICT전략연구실장 참여연구원 자문교수 : 최계영선임연구위원 조유리연구위원 강준모부연구위원 이학기부연구위원 김민식부연구위원 이은민부연구위원 이시직연 구 원 정원준연 구 원 손가녕연 구 원 양수연연 구 원 최주한연 구 원 : 손병호본부장 ( 한국과학 기술기획평가원 ) 신민수교수 ( 한양대 )
요약문 제 1 장서론 제4차산업혁명의진전에따른파급력, 속도, 범위등을정확하게예측하기는어렵다. 그러나핵심기술들의진화와기술간융합을통한기술혁신이산업과생활전반에파급되어산업구조, 고용구조등사회 경제전반의상당한변화가진행될것이라는점은분명해보인다. 과학기술은 ICT와융합하여새로운형태의지식을창출하고, ICT의혁신과이를활용하는과정에서과학지식의성격도변화하면서공진화하고있다. 이러한과정에서과학기술과 ICT 융합을통한다양한혁신제품과서비스가창출되고, 기술혁신의결과가사회 경제변화를야기하는촉매제가되고있다. 미국, 일본, 독일, 중국등주요국가들은이러한과학기술과 ICT 융합의확산이라는패러다임변화에적극대응하여국가정책의패러다임을전환하고있다. 우리나라도제4차산업혁명을선도할수있는과학기술 ICT 기반의혁신정책을수립하는것이시급한시점이라고판단된다. 본연구는제4차산업혁명에선도적으로대응할수있는과학기술 ICT기반혁신정책을수립 추진하기위한국가적정책아젠다를발굴, 제시하는것을목표로하고있다. 이를위해제4차산업혁명관련환경변화와기업동향분석, 제4차산업혁명이야기할사회 경제적파급효과파악, 과학기술 ICT의미래역할분석, 제4차산업혁명대응관련과학기술 ICT 정책현황분석등을수행한다. 본연구의주요내용과구성은다음과같다. 제2장에서는제4차산업혁명의개념과특징을살펴보고과학기술및 ICT의역할을고찰하였다. 제3장에서는제4차산업혁명관련기업동향및주요혁신사례를살펴보고, 각국에서추진하고있는제4차산업혁명대응전략을살펴보았다. 제4장에서는제4차산업혁명의파급효과를산업 경제적측면, 고용 구조적측면, 사회 문화적측면으로구분하여분석하고있다. 마지막으로제5장에서는제4차산업혁명대응을위한과학기술 ICT 혁신정책을 6개부문으로구분하여분야별정책방향과세부정책과제들을제시하고있다. - 3 -
제 2 장제 4 차산업혁명의특징과과학기술 ICT 의역할 제 4 차산업혁명은 초연결성, 초지능화 및 융합화 에기반하여 모든것이상호연결되고 보다지능화된사회로의변화 한다는특성이존재한다. ICT를기반으로하는 IoT 및 IoE의진화를통해인간-인간, 인간-사물, 사물-사물을대상으로한초연결성이기하급수적으 로확대되고있다. 그리고 초연결성 및 초지능화 에기반하여기술간, 산업간, 사물-인간간의경계가사라지는 대융합 의시대가될것으로전망된다. 제4차산업혁명은과학기술과 ICT의발전에의하여촉발되었다. 산업수학과물리학, 생물학등기초과학기술의급속한발전과인공지능, 사물인터넷등 ICT 신기술의확산은기존산업의경계를뛰어넘어분야간융합을촉진시키고있다. 이러한융합은단순히과학기술 ICT의범주내에서만그치지않는다. 제4차산업혁명의기반기술이가져오는초연결성과인공지능에기반한초지능성이전통적인제조업의영역과결합하면서인간이프로그래밍한대로움직이던공정자동화수준을벗어나기계가상호간에소통하고의사결정이가능하도록진화한다. 사물인터넷, 클라우드컴퓨팅, 빅데이터, 5G 등 ICT 기술을통해생산계획부터자원관리, 생산공정, 유통에걸친상호소통시스템을지능적으로구축함으로써작업경쟁력을제고한다. 이러한기계간의소통은공장안에서만끝나는것이아니라, 생산물이소비자에게배달된이후에도적용된다. 사물인터넷기술을활용하면제품의상태를실시간으로체크하여생산자에게전송 관리하는것이가능해지고, 이는소비자와생산자가정비등을위하여불필요한자원을투입할필요가없어짐을 의미한다. 곧, 기계의자동화, 지능화는 제조공정의디지털화, 제품의서비스화 를이끈다. 과거산업혁명을촉발한혁신적기술들은파급에적지않은시간이소요되었지만제4차산업혁명의주요기술들, 특히 ICT 컴퓨터관련기술들은클라우드와초고속통신기술의결합으로용이하게확장이가능해, 적용과확산이빠르게진행될수있다. 클라우드로인해소프트웨어의확장이가능해지고소프트웨어개발플랫폼도확대되고있으며, 인공지능및로봇을비롯한사물인터넷도클라우드상의소프트웨어플랫폼화가진행되고있다. 제4차산업혁명을이끄는기술은크게물리학기술, 생물학기술, 정보통신기술로분류할수있다. 물리학기술에는드론과자율주행차등의무인운송수단, 디지털설계도를기반으로 3차원물체를적층하여제작하는 3D 프린팅, 발달된센서 인공지능와결합하여주변환경에적응하고다양한업무수행이가능한로봇기술, 스마트소재를활용한신소재기술이 - 4 -
포함된다. 생물학기술에는비용과속도가크게개선된유전자분석기술, DNA 데이터를기록하여유기체를제작하고유전자치료를가능하게하는합성생물학, 유전자편집기술이포함된다. 정보통신기술은다시인공지능과사물인터넷, 클라우드, 빅데이터, 통신기술로분류할수있다. 인공지능은과거제어프로그램에서경로탐색, 머신러닝을거쳐, 데이터를변형하고살피는논리체계까지기계가스스로찾아나가는딥러닝으로진화하였다. 사물인터넷은인터넷을기반으로모든사물을연결하여사람과사물, 사물과사물간의정보를상토소통하는지능형기술 서비스를일컫는다. 특히제4차산업혁명을제조업혁신으로보는견해에서는생산의완전자동화와지능화를위한산업사물인터넷이필수구성요소이다. 클라우드는데이터센터속에미리구축되어있는대규모컴퓨팅자원을인터넷을통해임대한후, 이를활용하여애플리케이션이나서비스를개발하는것인데, 현존하는대부분의 IT 서비스뿐만아니라인공지능, 자율주행차, 사물인터넷등도클라우드위에서개발되어구동되고있다. 빅데이터기술은디지털환경에서생성되는다양한형태의방대한데이터를분석하여가치있는정보를추출하는정보처리체계를포괄한다. 차세대통신기술 (5G) 은 28GHz의초고대역주파수를이용하여초당기가급의데이터를전송할수있는기술로, 사물인터넷체계위에서무한대의디바이스가만들어내는방대한양의데이터를처리하기위한핵심요소이다. 인공지능과데이터 네트워크기술을바탕으로기계에인간의고차원적인정보처리능력 ( 인지, 학습, 추론 ) 을구현하는기술을지능정보기술이라고하는데, 이는위에서살펴본정보통신기술과기초과학기술이융합된것이다. 지능정보기술은크게인지 학습 추론을바탕으로응용분야와융합하는인공지능소프트웨어와하드웨어, 이를뒷받침하는기초과학, 그리고데이터의수집 전달 저장 분석을위한데이터 네트워크기술로이루어진다. 인공지능소프트웨어는인간의지능을기계에구현하기위한핵심수단으로인공지능기술의기본바탕이되는추론 기계학습분야와이를활용한기능별세부기술로구분된다. 인공지능하드웨어는인공지능기술의인프라와고성능기술의역할을하는데, 현대인공지능의주류인학습기반인공지능기술이요구하는막대한계산수요를감당하기위해서는대용량데이터를분산 병렬처리하기위한고성능컴퓨팅 (HPC) 기술과고속연산을위한멀티코어 매니코어프로그래밍기술이필요하다. 기초과학은학습기반인공지능알고리즘자체의개선을위한수학적인접근과생리학적인뇌의특성에기반한새로운인공지능개념발견등원천기술의역할을한다. 마지막으로데이터 네트워크기술은지능정보기술에필요한데이 - 5 -
터를공급하기위한기술로, IoT와모바일장비를통해수집한빅데이터를고속모바일네트워크 (5G) 를통해전송하면클라우드에서저장 ( 스토리지 ) 와분석 ( 컴퓨팅 ) 이이루어진다. ICT의발전은또한과학기술의발전자체에도영향을미친다. 컴퓨터부문의혁신및이를활용하는과정에서과학지식의성격도변화하고있다. 또한서로연결된컴퓨터네트워크의확장으로과학연구의참여, 공유, 집단지성에의한발견도가속화되고있다. 새로운정보및지식의창출, 축적속도가가속화될수록인간이이를모두이해하고활용하는데한계가있고, 이에따라컴퓨터의활용이더욱증대되며, 과학지식의발견을더욱활성화시키는선순환관계를형성한다. 곧, 제4차산업혁명의기술은기술발전을혁신하는기술의특성을갖는다. 제 3 장제 4 차산업혁명관련시장및정책동향 1. 제4차산업혁명관련기술 M&A 시장및기업동향 2016년글로벌 M&A 거래건수는전년대비 5% 하락한 3,796건을기록했으나, 거래규모측면으로는전년대비 2% 증가한 4,666억달러를기록했다. 클라우드, IoT, 인공지능등 4차산업혁명에따른혁신적기술에대한시장의기대는글로벌기술 M&A시장을 2년연속높은실적으로이끌었다. 특히기술M&A시장에서비기술기업 (Non-tech) 과사모펀드 (PE: Private equity) 의실적이전년대비 42% 증가하여비IT기술기업의기술 M&A 활동이활발해지고있음을알수있다. 비IT기업에서디지털기술이접목되는트랜스포메이션이가속화됨에따라 2017년에도테크놀로지 M&A부문의성장은계속이어질것으로예상되며, 인공지능과머신러닝등 4차산업혁명의핵심적기술이시장을견인할것으로분석된다. 미국의글로벌인터넷기업인구글 (Google), 애플 (Apple), 페이스북 (Facebook), 아마존 (Amazon) 의 M&A실적을살펴보면, 주력분야를기반으로모바일생태계관련업종으로분야를확장한이후, 인공지능등제4차산업기술기업에대한공격적인 M&A를단행하는특징을보인다. 구글은 14년딥마인드, 비전팩토리, 다크블루랩, 16년아파치를인수하여인공지능기반서비스확대에실효적이고주도적으로대응하고있다. 애플은 15년빅데이터업체맵센스, 머신러닝업체퍼셉시오, 페이스시프트, 16년튜리등을인수하며인공지능기반의제4차산업혁명시대에대비하고있다. 페이스북은 14년에는오큘러스 (VR), Ascenta UK( 드론 ), ProtoGeo Oy( 빅데이터 ), 15년에는 Wit.ai( 음성인식 ), The Find( 머신러닝 ), 16년에 - 6 -
는 AR기업 Pebbles을인수하는등 AR, VR 업체인수에집중하고있다. 아마존도인공지능과빅데이터 IoT 등혁신기술관련기업들을인수하며적극대응에나서고있다. 시장가치가 100억달러가넘는등기술력과시장성을인정받은비상장벤처기업인유니콘 (Unicorn) 의경우, 공유경제, 빅데이터분석, 핀테크, 소셜메시징, 드론등혁신적인기술이나사업모델을보유하고있는경우가많다. 한편벤처캐피탈 (VC) 투자추이를분야별로살펴보면, 소프트웨어 (SW) 의비중이 10년약 22% 에서 16년약 46% 로 2배이상확대되며글로벌벤처캐피탈 (VC) 투자시장의성장을주도하고있다. 이러한결과는헬스케어, 핀테크, 인공지능, IoT, 생명공학등혁신적인기술과비즈니스의기반이되는 SW분야벤처기업에대한투자에관심과기대가집중되고있음을의미한다. 17년 1분기기준, 인공지능 (AI) 스타트업은머신러닝, 자연어처리, 플랫폼, 앱, 스마트로봇, 음성인지, 행동인지등 13개분야에 1,730여개이며, 이들이투자받은금액은 133 억달러에이른다. AI 스타트업과더불어 VC투자시장을견인하고있는 IoT 스타트업은 17 년 1분기기준, 농업, 자동차, HW플랫폼, SW플랫폼, 드론, 로봇, 시티, 교육, 헬스케어, 홈, 산업, 리테일등 20개분야에 1,808개의스타트업이있으며, 총투자금은 320억달러규모로추산된다. 2. 제4차산업혁명관련기업동향및주요혁신사례제4차산업혁명의주요혁신사례로언급되고있는 1) 스마트팩토리, 2) 자율주행자동차, 3) VR/AR, 4) 드론, 5) 지능형로봇, 6) O2O(Online to Offline) 등온오프라인을아우르는기술결합형비즈니스모델, 7) 기타인공지능기반의혁신서비스등광범위한분야에서주도권선점을위해기업간경쟁이심화되고있는양상이다. 스마트팩토리는 CPS(Cyber Physical Production System), IoT, 클라우드컴퓨팅, 빅데이터등 ICT 기술을제조업기술과융합하고, 공장운영을위한설비, 부품등을상호연결하여발생하는모든데이터를분석 제어하는자동화된생산체계를의미한다. GE는스마트팩토리구현을위해산업인터넷 (Industrial IoT) SW 플랫폼인 Predix 를개발 적용하고있으며, 인도푸네 (Pune) 지역에 2억달러이상을투자하여 생각하는공장 (Brilliant Factory) 을적용한 Multi-Modal Factory 를설립하였다. Simens는독일암베르크 (Amberg) 지역에스마트팩토리 (Electronics Works Amberg) 를설치하여공정자동화를통해매년 1,200만개의제품을생산하고있다. - 7 -
자율주행자동차분야는현재 Google, Apple, Baidu, Naver, Uber 등의 ICT 업체와 Qualcom, Nvidia, Intel 등반도체업체, Daimler, Volvo, Ford, GM, Teslar 등완성차제조업체가시장주도권선점을위해치열한경쟁을지속하고있다. ICT 진영의선도업체로평가받는 Google의 Waymo는 17년 1월디트로이트모터쇼에서자사의자율주행시스템이탑재된 Chrysler의 Pacifica 미니밴을공개하였고, 17년 4월에는일반대중을태우는자율주행미니밴시범운행서비스를애리조나주에서시작하였다. 반도체업체의경쟁상황을살펴보면, Intel 은 17년 3월 153억달러에자율주행카메라기술을보유한모빌아이인수, 17년 1월지도및위치기반서비스를제공하는업체인 Here 의지분매입, Automated Driving Group 신설등적극적으로관련기업인수에나서고있다. 한편완성차제조업체진영은 17년 Navigant Research가실시한경쟁력조사결과 Ford, GM, Nissan가선두그룹으로선정되었다. VR/AR기술은신규융합제품으로서제4차산업혁명을주도하는핵심기술로주목받고있다. VR/AR분야에서 Google은안드로이드 N 기반의 VR 플랫폼인 DayDream 을발표하였고, Microsoft는 Hololens 디바이스뿐만아니라 MR(mixed reality) 플랫폼인 Windows Holographic 을디바이스제조업체들에개방하였다. 군사용목적으로기술적진화를이뤄꾸준히시장을확대해온드론은단순레저 취미용에서벗어나유통업, 교통업, 농업, 방송업등다양한산업영역에서혁신적인서비스를제공할것으로예상되고있다. 17년 3월미국내 2위항공사인 Airbus 그룹은자동차가드론택시로그리고열차로도변신이가능한신개념드론콘셉트 (Pop.Up) 를공개하였다. 또한 Google과 Amazon 등도이미비용절감을위해드론을배송서비스에이용하는프로젝트를진행하고있다. 감성로봇및소셜로봇을포함한세계개인서비스용로봇시장은 13년 18억 4,200만달러에서연평균성장률 19.9% 로 18년에는 45억 7,000만달러규모에이를것으로보인다. 감성로봇으로대표되는지능형로봇서비스에서가장앞서나가고있는국가는일본으로, 99년에세계최초의감성지능형로봇인아이보 (AIBO) 를선보인바있으며, 최근에는소프트뱅크에서 15년에사용자의표정을인식하고각종정보를알려주는기능을가진페퍼 (Pepper) 라는지능형로봇을출시하였다. 우리나라의지능형로봇서비스산업은 07년에 ETRI가개발한코비 (Kobie) 와래비 (Rabie) 이래로최근 10년간개발이둔화된상태다. O2O(Online to Offline) 서비스는기존의단순중개역할을넘어제4차산업혁명의기술발전과맞물려새로운형태로진화하고있다. 대표적인사례는센싱기술, 인공지능과기계학습등을활용한아마존의무인마트 아마존고 (Amazon Go) 가있다. 기술과결합하여시 - 8 -
장혁신을이끌고있는국내사례로, 부동산 O2O 서비스인 다방 은월세를신용카드로납 부할수있게하는결제시스템인다방페이를개발했다. 의료 O2O 서비스는규제를완화하여혁신서비스가도입된대표적인사례로향후빅데이터분석및인공지능기술등과결합하여더욱향상되고편리한의료서비스를제공할것으로보인다. 3. 제4차산업혁명대응을위한주요국의대응전략미국, 독일, 일본, 중국등주요국은제4차산업혁명관련기술및서비스혁신을국가경쟁력제고의기회로보고, 민간과정부가협력하여적극적으로대응하고있다. 미국은기술과자금을보유하고있는민간이상용화기술과서비스를주도하고, 정부가기초 R&D, 인프라및시스템구축등적극적으로지원하고있다. 미국정부는연방정부, 주정부, 학계및민간이협력하는파트너십을구축하고, 첨단제조업, 정밀의학, 뇌과학, 스마트시티, 첨단자동차등첨단산업의성장을뒷받침하고있다. 특히미국정부는제조업의경쟁력강화전략인첨단제조파트너십프로그램 (AMP: Advanced Manufacturing Partnership) 을중심으로제조업의경쟁력강화를중심으로기술개발과투자를지속적으로추진해왔다. AMP전략의추진주체는제조혁신국가네트워크 (NNMI: Nationwide Network for Manufacturing Innovation) 로, 국방부, 에너지부, 상무부산하국립표준기술연구소 (NIST), 미국항공우주국 (NASA), 미국과학재단 (NSF), 교육부등관계부처가합동으로참여 운영하고있다. 독일은자국제조업경쟁력을기반으로스마트제조시스템을구현하기위해 인더스트리 (Industry) 4.0 이라는전략을수립하였다. 인더스트리 4.0의핵심은 ICT를활용하여생산시 스템을연결하고지능을부여함으로써효율적이며유연한생산체계인 스마트공장 을구축 하는것이다. 인더스트리 4.0 전략은초기에독일의기업을중심으로추진되었으나, 15년이후민간과정부그리고학계가참여하는플랫폼 (Platform) 4.0 전략으로선회하고, 인프라 / 표준화 / 기업간이해조정등에정부가적극적으로개입하는방식으로전환되었다. 일본은장기침체를극복하기위해제4차산업에대비하여산업 / 기술 / 교육 / 금융 / 노동등사회전반국가개혁을추진하겠다는입장이다. 이를위해정부는 일본재흥전략 2016 을발표하여제4차산업혁명을핵심성장전략으로설정하고, 생산시스템고도화를제조업에국한하지않고, 사회전반및국가경제를변화시키는광범위한국가혁신프로젝트로설정하였다. 또한제4차산업혁명의핵심기술인인공지능 (AI) 기술및산업화분야의선도적인역할을하기위해 AI기술전략회의 를창설하고제조, 물류, 의료등의분야에 AI를전면적용해 - 9 -
서생산효율성제고에힘쓰고있다. 중국은제4차산업혁명을성장재도약을기회로활용하기위해혁신적인제조업으로의 전환을위한 중국제조 2025 전략과모든서비스를인터넷기반으로재정의하는 인터넷플러 스전략 을정부주도로추진하고있다. 중국제조 2025전략에서는모든제조업분야에걸쳐혁신역량제고, 품질제고, IT 제조업융합그리고친환경성장등 4개의과제를제시하고, 성공적인달성여부를판단하기위한정량적지표와목표수준도설정하였다. 15년 3월에 발표한 인터넷플러스전략 은인터넷과중국정부가선정한창업 혁신, 제조, 농업, 에너지, 금융, 민생, 물류, 전자상거래, 교통, 생태환경, 인공지능등 11개분야에대한융복합전략을포함한다. 중국정부는인터넷플러스의성공적추진을위하여인프라, 혁신촉진, 규제완화, 국제협력, 인재육성, 진입장벽완화등다방면에서정책적지원을아끼지않고있다. 제 4 장제 4 차산업혁명의파급효과 1. 산업 경제제4차산업혁명시대에들어서면서데이터와지식이노동, 자본등기존의생산요소를압도하는새로운경쟁원천으로부상하고있다. 대규모설비투자와인건비절감여부보다는기술혁신여부가기업의성과에결정적인요인으로작용하면서데이터와핵심기술이결합된지식자원의중요성이확대되고있다. 데이터와핵심기술들이산업의경쟁원천으로부상하면서이들을보유한혁신적인기업들이산업을주도하고있다. 도서및유통분야의아마존, 개인운송분야의우버, 사진분야의인스타그램등이대표적인사례들이다. ICT 융합의확산, ICT 기업들의타산업진출등에따라산업의경쟁구도역시변화하고있다. 최근몇년간 ICT 부문에서뚜렷하게나타나고있는플랫폼기반의생태계경쟁이확산되고있다. 인공지능, 사물인터넷, 빅데이터, 클라우드등 ICT 기술의활용증가는보다많은사용자가플랫폼생태계에참여할수있는환경을조성하고있다. 플랫폼기반생태계의핵심은많은사용자가플랫폼에직접참여하여데이터를지속적으로생성하는동시에활용하는구조를형성한다는점이다. 이러한플랫폼을통해관련제품과서비스들이유기적으로연결되어통합서비스가제공됨으로써기존의제품 서비스 (Stand alone 형태 ) 를압도하게된다. 제4차산업혁명의핵심기술인지능정보기술은학습을통해성능이지속적으로발전되는특징을갖고있기때문에우수제품을시장에먼저출시하여생태계를구축한 - 10 -
플랫폼기업들이시장지배력을확대하며빠르게성장할전망이며, 이에따라글로벌시장에서플랫폼생태계확보를위한경쟁은더욱치열해질것으로보인다. 한편, 제4차산업혁명관련혁신기술들은생산과물류에긍정적인영향을줄것으로전망된다. 최근 OECD 조사보고서에따르면, 혁신적인제조기술들과디지털기술들이결합되면서제조업체의생산성을높이는사례들이늘고있다. 사물인터넷을도입한기업들은평균적으로 18% 정도의원가절감을이룰것으로추정되며, 데이터에의한의사결정기업들의생산성이일반기업들에비해 5~6% 정도높을것으로예상된다 ( 최동용, 2017. 1). 새로운기술들은해당기업과산업의생산성을높임으로써재무성과도개선할것으로전망되고있다. 미국자동차업체들은 11~ 15년동안사물인터넷과데이터분석능력을높임으로써 20억달러의비용을절감한것으로보고되고있으며, 산업인터넷을활용하여항공산업의운영의효율성이 1% 높아짐으로써전세계상업항공산업의비용을연간 20억달러절감한것으로분석되었다 ( 최동용, 2017. 1). 제4차산업혁명의진전에따른경제적파급효과분석에대한연구는많지않은상황이다. 대표적인연구는 Chen 외 (2016) 의연구를들수있다. Chen 외 (2016) 에의하면기업투자를근거로제4차산업혁명의핵심기술인인공지능기술이세계경제성장률에미치는파급효과는향후 10년간 ( 16~ 25) 1.59~2.95조달러에이를것으로추정되고있다. 맥킨지 (2016) 는우 리나라정부가지난해말발표한 지능정보사회종합대책 을지원하기위해제 4 차산업혁명 에따른국내경제적효과를추정하고있다. 맥킨지 (2016) 분석에의하면제4차산업혁명에따른경제적효과가 2030년기준최대 460조원에달할것으로산출하였다. 이같은경제적효과에는신규매출증대와비용절감, 그리고소비자후생증가가포함되어있다. 2. 고용구조제4차산업혁명으로인한글로벌산업의변화는일자리의소멸과생성및직업구조에지대한영향을미칠것으로기대되고있다. 지능정보시대이전의기술발달이단순반복적작업에한해서인간의노동력을대체해온데반하여, 인공지능기술의발달은, 보다복잡한사고능력을요하는일자리마저기술이인간을대체할수있음을보여주고있고, 이로인하여사회전반에걸쳐일자리대체에대한공포감 (Phobia) 을유발할정도로과도한우려를자아내고있다. 이러한우려속에제4차산업혁명시대의고용에관한많은연구와토론이진행되고있으며, 아직까지기술의일자리대체전망에대한비관론과낙관론이대립하여 - 11 -
공존하는가운데뚜렷한결과에도달하지못하고있다. 새로운산업과직업출현은예상하기어려우나, 기존일자리대체는상대적으로예측가능하여이후지능정보기술에따른고용영향분석은부정적인것이일반적이지만, 지능정보기술발전에따라 SW엔지니어등기존일자리창출뿐아니라신규직종창출, 직종다양성확대등의고용환경의구조적변화가생길것은분명하다. 특히지능정보기술은인간의활동과지능을보완하거나대체할것으로예상되므로전혀예상하지못한직종의출현또한가능하다. 제4차산업혁명으로인한기술 산업측면의변화와일자리지형의변화는고용구조외에 도요구되는노동의종류를변화시키거나고용인력의 직무역량 (Skills & Abilities) 변화 에 영향을미치고있다. 제4차산업혁명은고용인력이직무역량안정성 (Skills Stability) 에도영향을미치고, 산업분야가요구하는주요능력및역량에도변화가생겨 복합문제해결능력 (Complex Problem Solving Skills) 및 인지능력 등에대한요구가높아질것으로전망되고 있다. 직무역량과더불어자동화또는인공지능등기술및기계의발전으로노동력이대체되더라도창의성및혁신성등과같은인간만의주요능력및영역은자동화되지않을것으로보인다. 3. 사회 문화제4차산업혁명시대의사회문화패러다임변화의주요특징으로는첫째, 지능정보기술기반의사결정시스템의보편화에따라삶의향상과함께새로운사회적역기능이우려되고있다. 먼저, 인공지능기술을사용한시스템설계및시뮬레이션활성화로각종서비스의비용감소와품질향상으로삶의편의성및소비자후생을증대시킬것이다. 또한알고리즘을활용한인공지능기술의발전이인간의사회적 경제적편익을증대하면서도알고리즘에의한비의도적인차별성, 편향성, 비도덕성, 편협성등알고리즘기반의평가시스템이야기할편견과차별등새로운사회 윤리적이슈가끊임없이제기되고있다. 나아가인공지능, 로봇등의기술진보가사회에긍정적영향을끼치기위해서는기술의발달이사회에미치는영향을미리예측하고, 이에대한적절한대응방안을마련하는것이중요하다. 둘째, 컴퓨터, 인터넷중심의정보화시대에서온 오프라인이융합되어개인이스마트디바이스를통해언제어디서나인터넷에접속될수있는초연결시대가도래하면서 더많은 연결 과 더빠른연결 로인해언제어디서나개인정보의자유로운유통은더욱가속화될 - 12 -
전망이다. 또한 IoT, 빅데이터등확산으로대량의개인정보가실시간으로수집되고, 인공지능 (AI), 로보틱스등의현실화에따른지능정보기술과의결합으로사람의개입없이도신속하게처리할수있는사회로변화중에있다. 나아가다종 다양한융합환경의네트워크진화와함께사이버위협도더욱지능화되고은밀히진행되며, 기존사이버공간에국한되었던피해가현실공간으로전이될수있다. 따라서기존 PC, 모바일기기중심의사이버환경과달리지능정보화환경은보호대상, 주체, 방법등에있어새로운정보보호패러다임으로접근할필요가있다. 아울러제4차산업혁명시대에서는관련한기술및서비스들의연결성과개방성이더욱촉진될것으로예상되는가운데이러한국경을초월한개인정보의국외이전은심화되는등빅데이터활용과개인정보보호환경의변화가가속화될것이다. 셋째, 인간-로봇공존을위한규범 ( 윤리 법 ) 환경의변화가예상된다. 제4차산업혁명시대의새로운성장동력으로서인공지능, 로봇기술의발전및관련산업진흥못지않게중요한것이스스로판단하고의사결정을내리는로봇에대한사회적수용과정에서의윤리적논의이다. 특히, 유럽연합 (EU) 의경우로봇, 인공지능기술의발전에따라야기되는다양한 윤리적 법적이슈에대한규범적차원에서의 법제화 움직임이가장활발하다. 또한최근 인공지능기술의비약적인발전은강한인공지능 (strong AI) 의출현을굳이상정하지않더라도현행인간중심의법체계에큰혼란을야기할가능성이높다. 또한인공지능이만든음악, 그림, 기사등창작물이타인의저작물을침해하는경우, 그책임을누가부담할것인지등에대한사항은현상황에서도중요한쟁점이된다. 따라서인간과동등한법적지위는아니더라도인공지능을가진로봇이인간에게도움을주는존재로서일정한권리를갖고행동할수있는특수한형태의법적지위를부여하는방안은검토될필요가있다. 제 5 장제 4 차산업혁명대응을위한과학기술 ICT 혁신정책과제 제4차산업혁명은자동화와무인화, 생산성, 범용성, 데이터기반등의핵심기술들에내재된특성들이상호작용하면서촉발되고있다. 산업수학, 바이오등기초과학기술의급속한발전과인공지능, IoT 등신기술이확산및융합되면서기존의산업구조, 고용구조, 사회구조등을전반적으로변화시키고있다. 제4차산업혁명은경제 사회전반의변화와상당한파급효과를야기할대변혁이라는점에서정부와민간의협력을통한범국가적대응체계를구축하는것이시급하다고판단된다. - 13 -
정부는민간의역할이극대화될수있도록시장의환경을개선시켜주는조력자 (Facilitator) 역할을적극적으로수행할필요가있으며, 이러한측면에서두가지역할을생각해볼수있다. 첫번째는기술혁신의결과물이시장으로성공적으로출시될수있는혁신생태계조성에초점을두는것이다. 혁신생태계조성을통해기술혁신의성과물이산업과사회전반으로확산될수있는선순환구조를구축하는것이무엇보다중요할것으로보인다. 두번째는제4차산업혁명으로인해야기될수있는잠재적역기능을해소할수있는갈등조정자로서의역할을충실히수행해야한다. 저출산 고령화, 저성장고착화등현재당면하고있는문제들뿐만아니라제4차산업혁명의진전에따라야기될수있는소득불평등, 중산층의약화와같은위험과갈등요인을기업, 학계, 시민사회등과함께논의할수있는통합적관점의생태계를조성하는것이중요하다. 이러한정부의역할관점에서제4차산업혁명을선도할수있는과학기술 ICT 혁신정책아젠다와주요과제를제안하고자한다. 먼저범정부차원의혁신전략을기획하고혁신정책을종합조정할수있는시스템을구축하여, 향후 5~10년간의혁신정책방향을설정하고주요실천과제를도출하는것이필요하다. 나아가 R&D혁신역량강화, 미래창의인재양성등을통해혁신생태계기반을구축하고, 미래성장산업육성, 지능정보산업생태계구축, 지능정보사회제도확충등을통해산업과사회로혁신이확산되고선순환될수있는환경을조성해야한다. 1. 범정부차원의국가혁신전략수립및거버넌스구축제4차산업혁명에대응한과학기술 ICT기반의국가혁신전략을기획하고, 관계기관간협의가필요한사항을효율적으로조정하는등의종합적이고지속가능한혁신정책추진및집행을위한거버넌스를마련할필요가있다. 구체적으로제4차산업혁명을선도하기위한과학기술 ICT 기반의혁신거버넌스를통해범정부차원의혁신전략을기획하고정책을종합적으로조정하는기능을부여하는것이중요하다. 한편, 제4차산업혁명이초래할사회경제적변화에대한과학적인예측과대응을위한중장기기술혁신전략을수립할필요가있 다. 제4차산업혁명의준비가다소늦은우리나라는 인력 기술혁신 이 산업, 정부 나아가 사회 로혁신이확산될수있도록분야별혁신자체가갖는영향력보다는보다광범위한 경제 사회적파급력을갖는국가차원의집중적지원이필요하다. 무엇보다혁신의주체인민간부문의역할이극대화될수있도록시장환경을개선하는데노력할필요가있다. - 14 -
2. R&D 혁신역량강화제4차산업혁명의변화에효과적으로대응하기위해서는 R&D 체계의근본적인개편을통해지속적혁신이가능한생태계를조성하는것이중요하다. 과학기술 ICT 기반의제4차산업혁명주도를위해우선적으로기업에서적극적으로수행하기어렵거나성장가능성이큰유망분야의경우기초과학 R&D 투자를전략적으로확대할필요가있다. 인공지능, 자율주행자동차, 드론등의첨단기술은응용과학이전에기초과학기술력이필요하므로지능정보기술을한단계끌어올리기위해서는기초과학연구가뒷받침되어야한다. 특히뇌과학, 산업수학, 바이오, 나노등이론적기초를제공하는과학기술분야와언어시각지능, 지능형반도체, ICBM(IoT, Cloud, Big Data, Mobile) 등선진국과의격차극복이필요한기술분야는대학및연구소를중심으로안정적이고장기적인선도형 R&D가추진되어야한다. 한편으로는기업현장및수요중심의 R&D 지원을위해 Bottom-up 방식을적극도입하고, 목표지향 도전적문제해결중심의연구를촉진할필요가있다. Roboetics Fast Track, Robotics Challenge 등을추진하는미국 DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency) 사례 등을참조하여 경쟁형 - 후불지원방식 을적극도입해야한다. 3. 창의혁신인재양성제4차산업혁명의발전을주도하기위해서는설비, 자금등물적투자못지않게고숙련된융합지식을보유한창의적인재의양성이필수적이다. 제4차산업혁명시대에는기존의직무들이더욱전문화 세분화될것이므로융합형지식과과학기술 ICT를바탕으로하는핵심역량을보유한전문인재육성이필요하다. 우선융합인재양성을위한 STEAM 프로그램을대폭확대하여초중고교육과정에서부터 SW 개발, 인공지능 (AI) 과빅데이터분석등미래기술분야에능통한창의적인재를조기에발굴 육성해야한다. 또한제4차산업혁명에서요구하는창의적이고융합적지식의소양을갖추기위해서는역량강화중심의교육이필요하므로기존의암기 주입식이아닌문제해결형 사고력중심의교육시스템으로전환할필요가있다. 끝으로맞춤형실무인력양성을위해실제고용과연계될수있는직무교육확대와현장맞춤형교육을강화할필요가있다. 현장중심의실습교육이더욱확대되어야하며, 이를위해채용연계형산업인턴제확대, 현장교육산업체에인센티브부여, 문제해결형평가제도개발, 실험 실습인프라확충등정부의적극적인제도적지원이수반되어야할것이다. - 15 -
4. 미래신성장동력육성저성장기조, 고령화사회진입등침체국면의우리나라경제상황을타개하기위해서는다양한산업분야에서융복합을통한신성장동력발굴이중요하다. 과학기술 ICT 기반의융합활성화를통해산업경쟁력을개선해나갈수있는정책방안마련이시급하다. 과학기술 ICT 기반의인프라를고도화하고, 융합및규제개혁등을확대해융복합신산업이성장할수있는기반을구축하는것이필요한시점이다. 우리나라뿐만아니라전세계주요국에서는신성장동력발굴을위해과학기술 ICT를기반으로새로운부가가치를창출할수있도록정책적지원을확대하고있다. 실제로각국에서지원하는혁신정책의대부분이과 학기술과 ICT 를기반으로추진되고있다는점과미래사회및산업구조는 초연결성 과 초 지능성 을중심으로개편되고있다는점에서과학기술과 ICT의중요성이더욱강조될필요가있다. 이에따라과학기술 ICT를기반으로하는제조업 서비스업에서의융합현상을더욱확산해나갈필요가있으며, 이러한과정에서제4차산업혁명이라는패러다임의변화속에미래사회를선도하기위한유망산업을조기선정하여집중적인지원과투자를아끼지않아야할것이다. 5. 지능정보산업생태계구축제4차산업혁명을선도할지능정보산업의혁신생태계기반을구축할필요가있다. 우선지능정보사회는지식 데이터중심으로경쟁력이전환되므로국가데이터관리체계를확립하여기계가학습할수있는대규모데이터기반을구축하고, 데이터가프라이버시침해없이안전하게유통 활용될수있도록관련규제및법제도개선을통해데이터유형별로차별화된전략을추진할필요가있다. 또한정부는국방 치안, 행정등국가 공공서비스에선제적으로지능정보기술을도입하여국민들에게안전하고편리한고품질의지능화된공공서비스를제공하고, 나아가관련민간산업전반에지능정보기술도입을촉진하기위한마중물역할을수행할필요가있다. 아울러정부는양극화, 인간소외등지능정보사회의역기능문제해결을위한체계적인시스템을구축하여인간중심의지능정보문화창달및확산을위한노력도함께진행할필요가있다. 이와함께방송통신 전파자원의효율적인운영과함께사이버침해대응등정보보호및보안이내재화된데이터 서비스중심의초연결네트워크환경을구현할필요가있다. - 16 -
6. 지능정보사회제도정비지능정보사회에대응한선제적윤리및법제를정비할필요가있다. 로봇, 인공지능등지능정보기술의이용및확산은인간과사회에혜택을주기도하지만잠재적으로인간의존엄성과안전, 프라이버시, 완전성, 자율성등에위협요인으로작용할우려가높은만큼지능정보기술에관한윤리및법제도적대응이시급히요구된다. 또한인공지능의자율적인의사결정및행위로인하여타인 ( 他人 ) 에게생명 신체 재산상손해가발생한경우, 법적책임의귀속주체, 책임범위와보상방법등을판단에있어현행책임관련규정및요건을그대로적용하기에는한계가있다. 따라서인간중심의지능정보사회를구현하고, 지능정보기술의안전한활용을담보할수있도록지능정보기술윤리와안전에관한구체적인윤리기준이 제시된지능정보기술의개발및이용에관한 윤리헌장 을제정할필요가있다. 윤리헌장 은 기본적으로지능정보기술의연구, 개발, 이용에대한인간존엄, 프라이버시, 안전등의공통적인일반원칙을설정하고, 구체적으로지능정보기술의오작동 남용을최소화하기위한설계자, 개발자, 이용자등의관련당사자들이취해야할개별적행동준칙을제시할필요가있다. 또한향후지능정보기술의보편화 일상화로인한사회적변화는과거기술적변화보다전면적으로이루어질것으로예견되는바, 기존의법제도들을활용하는데한계가있을수밖에없으므로이를극복하기위한입법적차원의대응도함께필요하다. - 17 -
SUMMARY The Fourth Industrial Revolution, which involves innovation of existing industries and creation of new ones by technologies such as IoT, big data, and AI, is leading to drastic changes in the social, economic, cultural, and political realms. As science and ICT coevolve, their importance as media for improved efficiency and creation of values in social, political, cultural and economic fields is growing. Major countries including the U.S., Japan, Germany, and China are actively dealing with the changes brought by the Fourth Industrial Revolution and expansion of ICT convergence technologies. It is necessary for the Korean government to propose national agenda for the establishment and implementation of innovative policies for leading the Fourth Industrial Revolution based on science and ICT. This report consists of the followings: In Chapter 2, concepts and characteristics of the Fourth Industrial Revolution and the roles of science and ICT were considered. It is seen that the Fourth Industrial Revolution generates new types of knowledge through the convergence of science and ICT, as well as bringing about various innovations through the evolution of science and ICT. Chapter 3 examined the trends of businesses and policies related to the Fourth Industrial Revolution. First, an observation of market values and trends related to breakthrough technologies was made with focus on the venture capital market and M&A market. Then, trends of businesses and major cases of innovation related to the Fourth Industrial Revolution were examined, in addition to response strategies to the Fourth Industrial Revolution introduced by different countries. In Chapter 4, various effects of the Fourth Industrial Revolution were considered in terms of industrial economy, employment structure and social culture, as well as the extent and roles of the government s preemptive actions to domestic and global environmental changes. In Chapter 5, policy tasks for the innovation of science and ICT to deal with the Fourth Industrial Revolution were proposed. The research report provides the present status and limitations of the current government support policies for policy tasks. - 19 -
CONTENTS Chapter 1. Introduction Section 1-1. Background Section 1-2. Purpose and Main Contents Chapter 2. Characteristics of the Fourth Industrial Revolution and the Roles of Science, Technology and ICT Section 2-1. Concept and Characteristics of the Fourth Industrial Revolution Section 2-2. Fourth Industrial Revolution and the Roles of Science, Technology, and ICT Chapter 3. Business and Policy Trends in Relation to the Fourth Industrial Revolution Section 3-1. M&A Trends to the Fourth Industrial Revolution Section 3-2. Business Trends and Major Innovation Cases Related to the Fourth Industrial Revolution Section 3-3. Strategies to Respond to the Fourth Revolution in Major Countries Chapter 4. Ripple Effects of the Fourth Industrial Revolution Section 4-1. Industrial and Economic Dimensions Section 4-2. Employment and Structural Dimensions Section 4-3. Social and Cultural Dimensions - 21 -
Chapter 5. Policy Implications of Innovation in Science, Technology, and ICT to Respond to the Fourth Industrial Revolution Section 5-1. Developing Intra-Governmental National Innovation Strategies and Establishing Governance Section 5-2. Strengthening R&D Innovation Capabilities Section 5-3. Nurturing Creative and Innovative Talent Section 5-4. Promoting New ICT-Based Driving Forces Section 5-5. Building an Ecosystem for the Intelligent Information Industry Section 5-6. Improving Systems for an Intelligent Information Society - 22 -
목 차 국문요약문 3 영문요약문 19 제 1 장서론 29 제 1 절연구의배경 29 제 2 절연구의목표및주요내용 31 제 2 장제4차산업혁명의특징과과학기술 ICT의역할 34 제 1 절제4차산업혁명의개념과특징 34 제 2 절제4차산업혁명과과학기술 ICT의역할 36 1. 제4차산업혁명을이끄는동력으로서의기술 36 2. 세부기술 40 제 3 장제4차산업혁명관련기업및정책동향 51 제 1 절제4차산업혁명관련기술 M&A시장및기업동향 51 1. 시장동향 52 2. 기업동향 53 제 2 절제4차산업혁명관련기업동향및주요혁신사례 59 1. 스마트팩토리 59 2. 자율주행자동차 62 3. VR/AR 65 4. 드론 68 5. 지능형로봇 69 6. O2O(Online to Offline) 72 7. 기타인공지능기반혁신서비스 75 제 3 절제4차산업혁명에따른주요국의대응전략 77 1. 미국 77 2. 독일 80-23 -
3. 일본 83 4. 중국 86 5. 소결및시사점 89 제 4 장제4차산업혁명의파급효과 91 제 1 절산업 경제적측면 91 1. 산업구조의변화 91 2. 경제적파급효과 95 제 2 절고용구조적측면 98 1. 고용구조의변화 98 2. 직업구조의변화 103 제 3 절사회 문화적측면 106 1. 의사결정시스템의보편화에따른삶의질향상과사회적역기능 106 2. 빅데이터활용과개인정보보호환경의변화 108 3. 인간- 로봇공존을위한규범 ( 윤리 법 ) 환경의변화 112 제 5 장제4차산업혁명대응을위한과학기술 ICT 혁신정책과제 116 제 1 절범정부차원의국가혁신전략수립및거버넌스구축 118 제 2 절 R&D 혁신역량의강화 120 제 3 절창의혁신인재양성 123 제 4 절미래신성장동력육성 125 제 5 절지능정보산업생태계구축 128 제 6 절지능정보사회제도정비 130 참고문헌 134 부록 1 제4차산업혁명대응위한과학기술 ICT 정책우선순위조사 142-24 -
표목차 표 1-1 UBS에의한제4차산업혁명준비도 30 표 2-1 산업혁명의역사적전개와특징 37 표 2-2 제4차산업혁명을이끄는기술 38 표 2-3 인공지능기반의응용산업소분야별내용 45 표 2-4 세계주요 ICT 기업의빅데이터현황 48 표 3-1 글로벌인터넷기업들의주요 M&A실적 (2013 년이후 ) 54 표 3-2 글로벌상위유니콘기업현황 55 표 3-3 자율주행차부문주요업체의최근동향 65 표 3-4 지능형로봇사례 71 표 3-5 신미국혁신전략의주요내용 78 표 3-6 미국의첨단제조업경쟁력전략 (AMP) 의주요내용 78 표 3-7 디지털아젠다 (Digital Agenda) 2014~2017 의 7대정책방향 82 표 3-8 독일의디지털전략 2025의 10대정책방향 83 표 3-9 제4차산업혁명에대한일본정부의 7가지대응방침 84 표 3-10 중국제조 2025, 4대과제와주요지표 86 표 3-11 중국제조 2025, 10대중점육성산업 87 표 3-12 중국 인터넷플러스 발전목표 88 표 3-13 중국의인공지능정책방향 88 표 3-14 주요국의제4차산업혁명에대한대응전략 89 표 4-1 제조업과서비스의융합사례 94 표 4-2 제4차산업혁명의고용부문파급효과전망 99 표 4-3 지능정보기술로인한일자리창출효과추정 100 표 4-4 스마트기술에의한제조 서비스분야고용대체가능성 102 표 4-5 산업분야별요구직무역량변화전망 (2015~2020) 104 표 5-1 인공지능윤리제정현황및주요내용 132-25 -
그림목차 그림 1-1 국가별과학기술인프라경쟁력현황 (2015~2016) 31 그림 2-1 산업혁명과정비교 34 그림 2-2 제4차산업혁명의주요특징 35 그림 2-3 데이터활용기술의 ICBM 관계도 49 그림 3-1 2016년 Technology 부문 M&A시장추이 52 그림 3-2 2016년 Technology 부문 M&A 동향 53 그림 3-3 전세계상위인터넷기업현황 (2016 년기준 ) 56 그림 3-4 분야별글로벌벤처캐피탈시장추이 (2010~2016) 57 그림 3-5 인공지능 (AI) 스타트업의투자현황 58 그림 3-6 IoT 스타트업의투자현황 59 그림 3-7 GE의 Brilliant Factory 60 그림 3-8 PREDIX 활용한 Gas Monitoring System 60 그림 3-9 SIMENS 의 MindSphere 61 그림 3-10 SIMENS 의 EWA 공장 61 그림 3-11 Amazon 의 KIVA Robot 62 그림 3-12 VR/AR 생태계구성현황 66 그림 3-13 Facebook Spaces Social VR 서비스 67 그림 3-14 Foxsports 의 US Open VR 중계 67 그림 3-15 Airbus 의 팝업드론 69 그림 3-16 Amazon 의 Prime Air 69 그림 3-17 소프트뱅크의 페퍼 70 그림 3-18 치료용로봇 파로 70 그림 3-19 Amazon 의 Amazon Go 73 그림 3-20 O2O 주차서비스의개요 73 그림 3-21 Amazon 의 Echo 76 그림 3-22 SK텔레콤의 누구 76 그림 3-23 브레인이니셔티브주요연구자별투자안 79-26 -
그림 3-24 인더스트리 4.0의개념도 80 그림 3-25 인더스트리 4.0과플랫폼 4.0 81 그림 3-26 독일의산학연협력프로젝트방식 81 그림 3-27 독일 Fraunhofer 연구기구구조및역할 82 그림 3-28 제4차산업혁명일본정부로드맵 84 그림 3-29 일본의 AI 연구개발체계및산업화로드맵 86 그림 4-1 제4차산업혁명의주요변화동인 91 그림 4-2 2006년과 2016년시가총액 10대기업비교 92 그림 4-3 2030년기준, 국내지능정보기술도입에따른경제효과 96 그림 4-4 미래유망 10대신서비스별파급효과 97 그림 4-5 미국내직종의대체확률별고용인원 101 그림 4-6 미래산업분야에서요구하는직무역량 105 그림 4-7 인공지능이야기한사회 윤리적이슈의예 108 그림 4-8 국내스마트폰가입자수 ( 좌 ) 및태블릿 PC 가입자수 ( 우 ) 109 그림 4-9 소셜미디어데이터생산및이용현황 110 그림 4-10 글로벌빅데이터시장전망 ( 좌 ) 및국내빅데이터시장규모 ( 우 ) 111 그림 5-1 제4차산업혁명의메커니즘 117 그림 5-2 제4차산업혁명대응체계및주요정책아젠다 118 그림 5-3 연도별연구비탄력적지원과연구목표변경간소화개념 122 그림 5-4 현재추진중인국가전략프로젝트주요내용 127 그림 5-5 지능정보기술활용을통한전산업의지능정보화촉진 129 그림 5-6 개인정보침해신고 상담접수현황 129-27 -
제 1 장서론 제 1 절연구의배경 다보스포럼 (2016) 이제4차산업혁명은 디지털을통해자동화와연결성이극대화되는변화를의미 하는것으로규정한이후, 제4차산업혁명에대한의미와개념에대한다양한논의가이어지고있다. 국가별로중점을두는산업과핵심기술분야에따라제4차산업혁명을바라보는시각차가존재하지만, 공통적으로지적되는것은제4차산업혁명은초연결과지능화를기반으로한디지털대변혁 (Digital Transformation) 을야기할것이라는점이다. 이런 측면에서개념적으로는 디지털혁명 으로지칭되는 제 3 차산업혁명 과유사한것으로볼수 있지만 1), 우리가제4차산업혁명을주목하는이유는 2016년다보스포럼에서클라우드슈밥회장이지적한것처럼파급력이나속도, 그리고범위에있어서많은차이가있을것으로예측된다는데기인하고있다. 인공지능, 사물인터넷, 빅데이터등의핵심기술들은고도의생산성과효율성을창출하면서산업과경제구조, 고용구조전반의변화를가속화시킬것으로전망되고있다. Chen 외 (2016) 에의하면기업투자를근거로인공지능기술이세계경제성장률에미치는파급효과는향후 10년간 ( 16~ 25) 1.59~2.95조달러에이를것으로추정되고있다. 제4차산업혁명의진전에따른파급력, 속도, 범위등을정확하게예측하기어렵다는불확실성이존재하지만, 핵심기술들의진화와기술간융합을통한기술혁신이산업과생활전반에파급되어산업구조, 고용구조등사회 경제전반의상당한변화가진행될것이라는점은분명해보인다. 과거우리가경험한산업혁명이주는교훈이시사하듯이, 기술혁신이산업과사회전반으로파급되기위해서는생산성향상과함께신기술이초래할갈등을사회적합의로해결하는것이중요할것으로판단된다. 제4차산업혁명이라는구조적변화에효율적이고선제적인대응을통해최근우리나라가직면하고있는저성장, 청년실업, 그리고다양한사회현안문제들을해소해나가는노력이매우시급한시점이다. 1) 인공지능, IoT, 빅데이터등 ICT 기반기술들이핵심동인이라는측면에서 2 차정보화혁명, 디지털트랜스포메이션등의다양한 용어로도설명되고있다. 제레미리프킨은저서 제 3 차산업혁명 (2011), 한계비용제로사회 (2014) 에서인공지능, 사물인터넷등 의기술진화로인터넷기반의융합이활성화되면서창출되는효율화된미래를제 3 차산업혁명으로지칭하고있다. - 29 -
그러나우리나라의제4차산업혁명준비수준은주요국에비해뒤처져있거나신흥국들의추격을받고있는것으로나타나고있다. UBS(2016) 에서 45개국에대해제4차산업혁명대응준비수준을평가한결과, 미국은 5위, 독일은 13위을기록한반면, 우리나라는 25위로낮은평가를받고있다. 이번조사에는미국, 독일, 일본등의 23개선진국과러시아, 인도, 중국등 22개개발도상국이포함되어있다. 중국이첨단기술분야에서우리나라와의격차를매우빠르게좁히고있는것으로나타났으며, 노동시장, 교육시스템, 법률시스템등의지표에서다른국가들에비해매우취약한것으로지적되고있는점이우리나라의제4차산업혁명준비도가매우낮게나타난주요인으로작용한것으로보인다. 표 1-1 UBS 에의한제 4 차산업혁명준비도 한국 미국 일본 독일 중국 전체 25 5 12 13 28 노동시장 83 4 21 28 37 교육시스템 23 6 21 17 68 법률시스템 62 23 18 19 64 자료 : UBS(2016) 제도적인측면이외에기술혁신의성과에직접적인영향을미칠수있는과학기술경쟁력도최근들어다소하락한것으로나타났다. 2016년 IMD 세계경쟁력연감에따르면, 우리나라의국가경쟁력은 29위로전년대비 4단계하락하였으며, 과학인프라순위는 8위로전년대비 2단계하락하였다. 과학기술인프라경쟁력순위에서는미국과일본이각각 1위와 2위를지키고있으며, 중국은작년 7위에서 5위로순위가상승하여우리나라를앞지른것으로나타났다. 제4차산업혁명의핵심은과학기술 ICT 기반융합을바탕으로한기술혁신에있다는점을감안하면최근의과학기술경쟁력의하락은하루빨리개선해나가야할점이라고판단된다. - 30 -
그림 1-1 국가별과학기술인프라경쟁력현황 (2015~2016) 자료 : 한국과학기술기획평가원 (2016) 과학기술은 ICT와융합하여새로운형태의지식을창출하고, ICT의혁신과이를활용하는과정에서과학지식의성격도변화하면서공진화하고있다. 이러한과정에서과학기술과 ICT 융합을통한다양한혁신제품과서비스가창출되고, 기술혁신의결과가사회 경제변화를야기하는촉매제가되고있다. 미국, 일본, 독일, 중국등주요국가들은이러한과학기술과 ICT 융합의확산이라는패러다임변화에적극대응하여국가정책의패러다임을전 환하고있다. 미국의 신미국혁신전략 (New Strategy for American Innovation), 독일의 플랫폼 Industry 4.0, 일본의 로봇신전략, 중국의 중국제조 2025 등이대표적인정책들이다. 우리나라도제4차산업혁명을선도할수있는과학기술 ICT 기반의혁신정책을수립하는것이시급한시점이라고판단된다. 제 2 절연구의목표및주요내용 본연구는제4차산업혁명에선도적으로대응할수있는과학기술 ICT기반혁신정책을수립 추진하기위한국가적정책아젠다를발굴, 제시하는것을목표로하고있다. 이를위해제4차산업혁명관련환경변화와기업동향분석, 제4차산업혁명이야기할사회 경제적파급효과분석, 과학기술 ICT의미래역할분석, 제4차산업혁명대응관련과학기술 ICT 정책현황분석등을수행한다. 연구의주요내용과구성은다음과같다. - 31 -
제2장에서는제4차산업혁명의개념과특징을살펴보고과학기술및 ICT의역할을고찰하였다. 제4차산업혁명은산업수학, 바이오등기초과학기술의급속한발전과인공지능, ICBM 등의지능정보기술확산에의하여촉발되고있다. 이전에는서로단절되어있던분야 들이경계를넘어분야간융복합을통해발전해나가는 기술혁신 의패러다임전환이일어 나고있다. 본장에서는이러한측면에서제4차산업혁명에서핵심역할을수행하는과학기술 ICT의세부분야별기능과역할을정리, 제시하는데초점을두고있다. 제3장에서는제4차산업혁명관련기업동향과정책동향을살펴보았다. 먼저벤처캐피탈 (VC) 시장과인수합병 (M&A) 시장을기반으로혁신기술에대한글로벌추이를살펴보고, 주요글로벌기업들의 M&A 특징을분석해보았다. 이어서제4차산업혁명관련기업동향및주요혁신사례를살펴보고, 각국에서추진하고있는제4차산업혁명관련대응전략도살펴보았다. 제4장에서는제4차산업혁명의파급효과를산업 경제적측면, 고용구조적측면, 사회문화적측면으로구분하여분석하고있다. 첫째, 제4차산업혁명은경제구조측면에광범위한영향을미치고있다. 데이터와지식이산업의새로운원천으로부각되고, 플랫폼중심으로산업의경쟁방식이변화함에따라, 기술선점기업의독과점현상이심화될가능성이증대되는등산업구조의근본이변화하고있다. 둘째, 제4차산업혁명은고용구조패러다임을변화시키고있다. 지능정보기술의발달은기술의일자리대체가능성에대한논쟁을불러일으키고있으며, 산업분야가요구하는주요능력및역량을변화시키고있다. 셋째, 제4차산업혁명은사회문화패러다임을변화시키고있다. 지능정보기술기반의사결정시스템의보편화에따른각종서비스의비용감소및품질향상으로삶의편의성이증대하고생활전반에걸쳐개인맞춤형서비스의제공이확대되고있다. 한편, 양극화, 프라이버시, 인간소외등의사회적역기능문제도함께제기되고, 초연결시대의도래와초지능정보사회로의발전에따른데이터활용과개인정보보호환경도함께변화하고있다. 아울러인간과로봇이공존을위한지능정보기술의윤리및안정성확보및인간중심의법체계환경변화에따른규범적차원에서의논의도가속화되고있다. 제5장에서는제4차산업혁명대응을위한과학기술 ICT 혁신정책을 6개부문으로구분하여분야별정책방향과세부정책과제들을제시하고있다. 주요내용은아래와같다. 첫째, 기술, 인력, 제도등의혁신을통해기술혁신이활성화될수있는생태계를조성하고, 생태계에서창출되는혁신의결과물들이산업과사회전분야로확산될수있도록범정부차원의국가혁신전략을기획 / 조정하고, 거시적이고체계적인대응을위한거버넌스를 - 32 -
구축할필요가있다. 둘째제4차산업혁명의변화에효과적으로대응하기위해서는 R&D 체계의근본적인개편을통해국가 R&D 투자의효율성을지속적으로향상시키는노력이중요하다. 기업에서적극적으로수행하기어렵거나성장가능성이큰유망분야의경우기초과학 R&D 투자를전략적으로확대할필요가있다. 또한기업현장및수요중심의 R&D 지원을위해 Bottom-up 방식을적극도입하고, 목표지향 도전적문제해결중심의연구를촉진할필요가있다. 셋째융합인재양성을위한 STEAM 프로그램을대폭확대하여초중고교육과정에서부터 SW 개발, 인공지능 (AI), 빅데이터분석등미래기술분야에능통한창의적인재를조기에발굴 육성해야한다. 또한기존의암기 주입식이아닌문제해결형 사고력중심의교육시스템으로전환할필요가있다. 제4차산업혁명에서요구하는창의적이고융합적지식의소양을갖추기위해서는역량강화중심의교육이필요하다. 그리고맟춤형실무인력양성을위해실제고용과연계될수있는직무교육확대와현장맞춤형교육을강화할필요가있다. 넷째저성장기조, 고령화사회진입, 고용둔화등구조적문제에직면한우리나라경제상황을타개하기위해서는다양한산업분야에서융복합현상을촉진하는 ICT를기반으로신성장동력을발굴하여과학기술경쟁력을확보하는방안마련이필요하다. 제4차산업혁명을대비하고미래사회변화를선도하기위해국가차원에서전략분야를선정하고, 해당기술및산업분야로의투자확대등을통해과학기술경쟁력강화를도모할필요가있다. 다섯째방송 통신 전파자원의효율적운영, 정보보호 보안이내재화된데이터거래활성화, 서비스중심의초연결네트워크환경구축등을추진하고, 사회전반의지능정보화촉진을통한제4차산업혁명을선도할지능정보산업혁신생태계기반구축도중요한과제로추진해야한다. 마지막으로, 지능정보기술이용및확산이인간과사회에혜택을주기도하지만잠재적으로인간의존엄성과안전, 프라이버시, 완전성, 자율성등에위협요인으로작용할우려도높은만큼선제적으로지능정보기술에관한윤리및법제도적대응이이뤄질필요가있다. - 33 -
제 2 장제 4 차산업혁명의특징과과학기술 ICT 의역할 제 1 절제 4 차산업혁명의개념과특징 산업혁명은 18세기중반부터 19세기초반까지영국에서시작된기술의혁신과이로인해일어난사회 경제적큰변혁을일컫는다. 아놀드토인비는 Lectures on the Industrial Revolution of the Eighteenth Century in the England 에서 산업혁명 이라는용어를처음사용 하였다. 각산업혁명은기계혁명 (1차), 에너지혁명 (2차) 및 IT/ 디지털혁명 (3차) 등의키워드로설명이가능하다. 특히제4차산업혁명은 IT 기술등에따른디지털혁명 ( 제3차산업혁명 ) 에기반하여물리적공간, 디지털적공간및생물학적공간의경계가희석되는기술융합의시대를 의미한다 (WEF, 2016). 제 4 차산업혁명 용어는본래독일 Industry 4.0(2011) 에서제조업과정 보통신이융합되는단계를의미하였으나, 세계경제포럼 (World Economic Forum: 이하 WEF) 에서제4차산업혁명을언급하며전세계적으로관심을받고있다. 급속한과학기술발전에기반한제4차산업혁명은현재의시장경제모델과더불어일자리지형에커다란영향을미칠것으로전망된다. 그림 2-1 산업혁명과정비교 자료 : WEF(2016a) - 34 -
제4차산업혁명은인류가전혀경험하지못한빠른속도의획기적기술진보와파괴적혁신기술에의해전산업분야가대대적으로개편되는등 3차산업혁명과차별화된다. 생산 관리 지배구조등을포함한전체산업 사회시스템의변화를일으키는영향력이매우클것으로전망된다. 제 4 차산업혁명은 초연결성, 초지능화 및 융합화 에기반하여 모든것이상호연결되고 보다지능화된사회로의변화 한다는특성이존재한다. ICT를기반으로하는 IoT 및 IoE의진화를통해인간-인간, 인간-사물, 사물-사물을대상으로한초연결성이기하급수적으로확대되고있다. '20년까지 30억인터넷플랫폼가입자와 500억개의스마트디바이스에의해상호간네트워킹될것으로전망된다 ( 삼성증권, 2016). 그리고인공지능 (AI) 과빅데이터의결합 연계에기반하여기술과산업구조의초지능화가강화되고있다. Google의 AlphaGo, IBM의 Watson 등기계학습과딥러닝 (Deep Learing; 인공지능신경망 ) 및빅데이터에기반한인공지능은초지능적제품생산과서비스제공에기여할것으로전망된다. 그 리고 초연결성 및 초지능화 에기반하여기술간, 산업간, 사물-인간간의경계가사라지는 대융합 의시대가될것으로전망된다. 그림 2-2 제 4 차산업혁명의주요특징 자료 : 손병호 (2016) 재구성 - 35 -
제 2 절제 4 차산업혁명과과학기술 ICT 의역할 1. 제4차산업혁명을이끄는동력으로서의기술인류역사는새로운기술의등장과기술적혁신, 그리고이러한혁신들이결합하여새로운생산방식을창출하며발전하였다. 새로운기술의등장은단순히기술의변화에그치는것이아니라, 사회와경제구조에큰변화를일으켰다. 채집 수렵경제에농업이시작되면서정착생활이이루어지고마을과도시를이루게된다. 증기기관의등장으로가내수공업중심의생산체제가공장형대량생산체제로변화되었고, 경제 사회적으로는자본주의가발아하는계기가된다. 전기의발견으로대량생산체제가구축되었으며, 대기업이경제성장을주도하기시작하여독점자본주의가등장하고, 미국과독일등의후발산업국들이영국의생산을넘어서는동시에국제적으로는제국주의가확산되었다. 송성수 (2017) 는역사적으로존재하였던세차례의산업혁명에대하여분석하여, 산업혁명이성립하기위한다음네가지조건을제시하였다 : 1 산업혁명을선도하는핵심기술이등장한다. 2 핵심기술이다른기술혁신과연결되면서포괄적인연쇄효과를유발한다. 3 해당산업혁명으로인해경제적구조의변화가발생한다. 4 사회문화적차원에서도이전의시기와구분되는변화가존재한다. 이중가장중요한조건은과학과기술의발전이다. 표 2-1 에서보듯각단계의산업혁명마다새로운기술이등장하여주요산업과생산양식이변화하고, 연쇄적으로경제 사회적인변화를가져왔다. 제4차산업혁명도같은조건에따라서생각해볼수있다. 제4차산업혁명은과학기술과 ICT의발전에의하여촉발되었다. 산업수학과물리학, 생물학등기초과학기술의급속한발전과인공지능, 사물인터넷등의 ICT 신기술의확산은기존산업의경계를뛰어넘어분야간융합을추구하게하였다. 이러한융합은단순히과학기술 ICT의범주내에서만그치지않는다. 독일의인더스트리 4.0(Industrie 4.0) 이나미국제너럴일렉트릭 (General Electric Company: 이하 GE) 이주도하는산업인터넷 (Industrial Internet) 전략에서보는것처럼, 제4차산업혁명시대에는제조업전반에 ICT 기술이결합된다. 제4차산업혁명의기반기술이가져오는초연결성과인공지능에기반한초지능성이전통적인제조업의영역과결합하면서인간이프로그래밍한대로움직이던공정자동화수준을벗어나기계가상호간에소통하고의사결정이가능하도록진화한다. 사물인터넷, 클라우드컴퓨팅, 빅데이터, 5G 등 ICT 기술을통해생산계획부터자원관 - 36 -
리, 생산공정, 유통에걸친상호소통시스템을지능적으로구축함으로써작업경쟁력을제고한다. 이러한기계간의소통은공장안에서만끝나는것이아니라, 생산물이소비자에게배달된이후에도적용된다. 사물인터넷기술을활용하면제품의상태를실시간으로체크하여생산자에게전송 관리하는것이가능해지고, 이는소비자와생산자가정비등을위하여불필요한자원을투입할필요가없어짐을의미한다. 곧, 기계의자동화, 지능화는 제조공 정의디지털화, 제품의서비스화 를이끈다. 표 2-1 산업혁명의역사적전개와특징 구분 1차산업혁명 2차산업혁명 3차산업혁명면공업, 제철업, 염료산업, 전기산업, 컴퓨터, 반도체, 주요산업증기기관, 공작기계통신, 자동차자동화, 인터넷 - 1856 전로법 - 1709 코크스제철법 - 1856 인공염료 - 1946 에니악 - 1769 수력방적기 - 1876 전화 - 1947 트랜지스터 - 1776 와트의증기기관 - 1879 백열등 - 1958 집적회로 (IC) 주요기술상업화 - 1886 가솔린자동차 - 1962 산업용로봇혹은사건 - 1785 역직기 - 1888 교류형전동기 - 1969 아르파넷 - 1789 방직기와증기기관 - 1896 무선전신 - 1981 IBM 호환 PC 결합 - 1903 비행기 - 1994 인터넷대중화 - 1804 증기기관차 - 1908 포드모델T 과학기술적변화 경제적구조의변화 사회문화적변화 - 기술혁신의상호연관성강화 - 과학과기술의간접적연결 - 공업중심의경제로전환 - 지속적인경제성장의국면에진입 - 계급사회의형성과기계파괴운동 자료 : 송성수 (2017) 에서일부인용 - 오늘날의많은기술시스템출현 - 과학의내용이기술에 활용되기시작 - 대기업이경제성장을주도하기시작 - 후발공업국의본격적산 업화 - 기술에대한인류의의존도심화 - 다양한기술의결합혹은융합 - 과학과기술이밀착되어 과학기술 탄생 - 벤처기업이중요한혁신주체로등장 - 세계경제의서비스화및 글로벌화 - 첨단기술의사회적문제대두 과거산업혁명을촉발한혁신적기술들은파급에적지않은시간이소요되었지만제4차산업혁명의주요기술들, 특히 ICT 컴퓨터관련기술들은클라우드와초고속통신기술의결합으로용이하게확장이가능해, 적용과확산이빠르게진행될수있다. 클라우드로인해소프트웨어의확장이가능해지고소프트웨어개발플랫폼도확대되고있으며, 인공지능및 - 37 -
로봇을비롯한사물인터넷도클라우드상의소프트웨어플랫폼화가진행되고있다. 세계경제포럼을이끌고있는클라우스슈밥 (Klaus Martin Schwab) 은제4차산업혁명을이끌주요혁신기술로물리학기술, 디지털기술, 생물학기술을꼽았다. 표 2-2 는제4차산업혁명을이끄는주요혁신기술과이에부속된세부기술들을정리한것이다. 표 2-2 제 4 차산업혁명을이끄는기술 메가트렌드 핵심기술 내용 무인운송수단 - 센서와인공지능의발달로자율체계화된모든기계의능력이빠른속도로발전함에따라드론, 트럭, 항공기, 보트등다양한무인운송수단등장 - 현재드론은주변환경의변화를감지하고이에반응하는기술을지녀충돌을피하기위해항로변경등이가능 물리학기술 3D 프린팅 - 3D 프린팅은입체적으로형성된 3D 디지털설계도나모델에원료를층층이겹쳐쌓아유형의물체를만드는기술임 - 기존의절삭 (subtractive) 가공방식이필요없는재료의층을자르거나깎는방식인데반해, 3D 프린팅은디지털설계도를기반으로유연한소재로 3차원물체를적층 (additive) 해나가는방식 - 현재자동차, 항공우주, 의료산업에서주로활용되며, 의료임플란트에서대형풍력발전기까지광범위하게활용가능 로봇공학 - 로봇은과거프로그래밍되어통제된업무수행에국한되었으나점차인간과기계의협업을중점으로개발되고있음 - 센서의발달로로봇은주변환경에대한이해도가높아지고그에맞춰대응도하며, 다양한업무수행이가능해짐 - 클라우드서버를통해원격정보에접근이가능하고다른로봇들과네트워크로연결이가능 - 기존에없던스마트소재를활용한신소재 ( 재생가능, 세척가능, 형 성기억합금, 압전세라믹등 ) 가시장에등장그래핀 - 그래핀 (graphine) 과같은최첨단나노소재는강철보다 200배이상 ( 신소재 ) 강하고, 두께는머리카락의 100만분의 1만큼얇고, 뛰어난열과전 기의전도성을가진혁신적인신소재 - 사물인터넷은만물인터넷이라고도불리우며상호연결된기술과다양 사물인터넷 한플랫폼을기반으로사물 ( 제품, 서비스, 장소 ) 과인간의관계를의미 - 더작고저렴하고스마트해진센서들은제조공정, 물류, 집, 의류, 액세서리, 도시운송망, 에너지분야까지내장되어활용 디지털기술 블록체인시스템 - 블록체인 (Block Chain) 은서로모르는사용자들이공동으로만들어가는시스템인데, 프로그래밍이가능하고암호화 ( 보완 ) 되어모두에게공유되기때문에특정사용자가시스템을통제할수없음 - 현재비트코인 (bitcoin) 이블록체인기술을이용하여금융거래를하고있으며, 향후각종국가발급증명서, 보험금청구, 의료기록, 투표등코드화가가능한모든거래가블록체인시스템을통해가능할전망 - 38 -
메가트렌드핵심기술내용 생물학기술 유전학 합성생물학 (synthetic biology) 유전자편집 자료 : 클라우스슈밥 (2016), 이은민 (2016) 에서재인용 - 과학기술의발달로유전자염기서열분석의비용은줄고절차는간단해졌으며, 유전자활성화및편집도가능 - 인간게놈프로젝트완성에 10 년이넘는시간과 27 억달러가소요되었으나, 현재는몇시간과 1,000 달러가량의비용이필요 - 합성생물학기술은 DNA 데이터를기록하여유기체를제작할수있으심장병, 암등난치병치료를위한의학분야에직접적인영향을줄수있음 - 데이터축적을토해개인별맞춤의료서비스및표적치료법도가능 - 농업과바이오연료생산과관련해서도대안을제시할수있는기술 - 유전자편집기술을통해인간의성체세포를변형할수있고유전자변형동식물도만들어낼수있음 표에서검토된신기술은제4차산업혁명에사용되는주요기술의일부이다. 이들기술을살펴보면중요한특징을발견할수있다. 수학과과학기술, ICT기술이다양하게융합되면서경계가모호해지고있다는점이다. 가령로봇공학은물리학기술로분류가되어있지만, 센서를통한데이터의수집과전송은 ICT 기술이담당하고, 이를실시간으로분석하여판단을내리는것은빅데이터분석과인공지능에관련되어있다. 로봇의다양한움직임을위한효율적인관절움직임의조합과이동경로, 그리고거시적인관점에서공장내의로봇끼리겹치지않는동선을구성하는것은산업수학을활용한결과이다. 디지털기술로분류된사물인터넷의경우에도센싱기술의개발에는물리학의연구결과들을활용하고, 이전보다폭발적으로늘어난연결점의수와이들사이의연결을최적화하기위한네트워크구성방식을찾는데에는수학의그래프이론이활용된다. 생물학의유전자염기서열분석은연산력과데이터분석의발전없이는불가능했으며, 합성생물학은생물학의영역을넘어엔지니어링, 화학, 물리학, 컴퓨터공학, 생체정보학등다수의과학기술이결합하여발전해왔다. 기술적활용의차원이전에기반기술인과학기술과 ICT 자체도상호작용하면서혁신을이끌고있다. ICT의많은부분이제4차산업혁명이전부터수학과물리학의발전에힘입어이루어져온것은주지의사실이다. 최근들어딥러닝이급격하게발전할수있었던중요한요인중하나가컴퓨팅능력의혁신인데, 이는나노분야의기술발전이 CPU와 GPU 등연산유닛의집적도향상으로이어진대표적인사례이다. 그리고이러한컴퓨팅능력의향상과응용수학기술의성과가맞물려이론적으로만논의되던딥러닝이현실화된것이다. 과학기술또한컴퓨팅의발전으로 ICT와융합하여새로운형태의지식으로변모하고있다. - 39 -
특히연구방식자체가이론과실험중심에서컴퓨터를이용한시뮬레이션중심으로변화하고있는데, 생물학에서유전자분석뿐만아니라단백질구조의시뮬레이션과이를통한유전자치료와신약개발은컴퓨터가없이는불가능하다. 뿐만아니라추상적으로여겨지던수학의증명에도컴퓨터가활용되고있으며, 물리학의공식도대부분프로그램형태로제공되는계산형지식 (computational knowledge) 의형태를띈다. 과학연구에컴퓨터의역할이증가함과동시에, 과학자들의소셜네트워킹을통한과학연구의참여와공유, 집단지성에의한발견도가속화되고있다. 과학지식이디지털파일의형태로공유되고모든사람이접근할수있게되면크라우드소싱과시민과학의활성화를가져온다. 인간뇌뉴런지도의경우, 수천억개의뉴런연결을파악하기위하여뇌단면사진의분석에컴퓨터와대중들이협업하고있는데, 이는인터넷이없이는불가능한작업이다. 바이오브릭스재단 (Biobricks Foundation) 에서는합성생물학을위한표준생물학부품목록을관리하고있으며, 수많은관련자가부품목록을자유롭게이용, 추가하고있다. 2) 새로운축적속도가가속화하고관련데이터의수가천문학적으로증가하면서인간이이를모두활용한다는것은불가능해졌고, 이에따라과학연구에서컴퓨터의역할이더욱강화되었다. 주요 ICT 기업의검색서비스는예측검색방식으로진화하고있으며, 구글에서는 Scholar 서비스를통하여세계최대의연구정보검색을제공하고있다. 인공지능과빅데이터분석기술은과학자들이일견의미가없어보이는데이터에서정보를추출하는것을돕고, 이를통해서발견된과학적지식은다시기술혁신을가져올수있다. 즉, 제4차산업혁명의과학기술 ICT는혁신을위한기술, 자기발전적기술의성격을갖는다. 2. 세부기술가. 과학기술 1) 산업수학수학은과학과공학을포함한많은영역에서영향력이확대되고있다. 특히응용수학의패러다임이변하고있는데, 수학이과학에기여하고, 과학의결과가공학에사용되는순차적인활용에그치지않는다. 현대첨단기술에서는이미정립된특정공학분야의기술만으로는해결하기어려운형태의문제들이나타나는데, 이를해결하기위해서는이미존재하는수학적지식을응용하는차원을뛰어넘어, 새로운사고방식과수학적기법을요구하기 2) 최계영 (2016) - 40 -
때문이다. 따라서전통적인수학과물리학의연계나수학내여러분야의연관을넘어선, 수학과타학문이나산업현장과의접목이강화되는추세이다. 이전세기부터수학이활용되었던물리학과생물학등의영역을차치하더라도, 4차산업혁명을이끄는신기술의개발과활용에서수학의역할은지대하다. 특히인공지능과빅데이터분석은응용수학이라고불릴수있을정도로수학이광범위하게활용되고있다. 딥러닝에서의학습은훈련데이터가제시하는연습문제를잘해결하는방향으로시냅스연결강도를변경하면서이루어지는데, 이때시냅스연결강도를어떻게변경해야할지다변수함수의편미분을사용하여구하게된다. 또한기계학습전반에걸쳐서확률이론이광범위하게활용되고, 다양한종류의최적화문제가등장하여최적화알고리즘의수렴성증명이나수렴속도분석에다양한부등식과해석학적아이디어가활용된다. 3) 빅데이터분석에서도수학의역할이중요하다. 방대한데이터속에서필요한정보를찾아내고분석하는핵심은 CPU와 GPU를수천개연결한확장된계산자원이아니라, 혁신적인알고리즘을통하여계산자원의필요성을획기적으로줄인데에있다. 특히사물인터넷이확산되고초연결성이진화되면서실시간으로모이는데이터의양이늘어남에따라데이터의관측치뿐만아니라차원자체가늘어나게되는데, 높은차원의데이터는계산복잡도의급격한증대로인해기계학습이나딥러닝알고리즘의단순적용이어려워진다. 흔히 차원의저주 (Curse of dimensionality) 라불리는이러한현상을해결하기위해서는수학적인엄밀성을갖춘차원축소방법이요구된다. 거대문제를작은규모의문제로바꾸면서도정보의손실을최소화하는수학적알고리즘이빅데이터분석의핵심인것이다. 보안문제에도수학이큰역할을담당한다. 모든사물이네트워크로연결되어있는 4차산업혁명시대에는보안문제가이전에비해서더욱주목을받는다. 이중전송되는데이터를암호화하여제3자가중간에패킷을탈취하더라도그안에서유용한정보를획득하거나조작할수없도록만드는것은초연결사회의신뢰성을담보하는핵심기술일것이다. 특히연산력의증가와양자컴퓨터의개발로기존에사용하던소수기반암호화알고리즘들이위협을받고있는지금, 수학의정수론과통계학을응용한암호론에서는보안을지켜줄새로운암호기술을연구중에있다. 3) 김준모 (2016) - 41 -
2) 물리학물리학기술은제4차산업혁명의여러분야중에서특히무인운송수단과 3D 프린팅, 로봇공학과관련이있다. 무인운송수단은드론과자율주행차로대표되는데, 센싱기술과레이더 (RADAR) 기술, 빛을이용한전송기술 (LIDAR) 등에모두물리학의연구결과들이활용된다. 3D 프린팅은입체적으로형성된디지털설계도를기반으로원료를적층 (additive) 하는방식으로물체를만드는기술이다. 주조나절삭등의기존제조공정과완전히다른작업방식이요구되며이미자동차, 의료등의다양한분야에활용되고있는데, 특히모형을미리만든후에제작하는기존의대량생산제품과달리맞춤형생산이가능하기때문에제조업의서비스화와더불어 3D 프린팅방식이널리퍼질것으로예상된다. 로봇은센싱기술과인공지능의발달로주변환경에대한이해도가높아지고이에맞춰대응이가능해져, 공장등에서사용되는통제되는방식이아닌일상에서발생하는다양한업무를스스로의의사결정을통해서수행하는것이가능해졌다. 복잡한생물학적구조를차용할수있게됨에따라로봇의구조는더욱생물체에가깝게진화하고있다. 3) 생물학생물학은전산생물학에따른유전자분석과분자생물학의발전을통한유전자편집기술등을토대로빠르게발전하고있다. 과거인간게놈프로젝트완성에 10년이넘는시간과 27 억달러가소요되었으나, 현재는몇시간과 1,000달러가량의비용으로개인의유전자지도 를완성할수있다. 4) 또한 CRISPR 등의유전자가위 5) 를이용하여잘못된유전자자체를교정 하는유전자치료가발달하고, 합성생물학기술을통해유기체를제작하는등새로운의학적치료법에생물학기술이기여한다. 인간유전자지도와뇌뉴런지도등의축적으로개인별맞춤의료서비스가가능해지고, 난치병으로여겨졌던심장병이나암, 치매등을사전에차단할수있으며, 발병하더라도예후가좋은표적치료법을발견할수도있을것이다. 인공지능의발전은이러한생물학과의학적인진보를더욱가속화할것이다. 이미 IBM의슈퍼컴퓨터 Watson 시스템은몇분만에질병과치료기록, 정밀검사와유전자데이터등을거의완벽한최신의학지식으로비교 분석하여암환자들에게개인맞춤형치료법을권해준다. 유전공학의발달은경제적이고효율적인작물을키워내는것부터인간이세포를편집하여병증을미연에방지하는것까지광범위하고우리의삶과직결되어있다. 4) 이은민 (2016) 5) 유전자가위 (Genetic scissors) 는동식물유전자에결합해특정 DNA 부위를자르는데사용하는인공효소로유전자의잘못된부 분을제거해문제를해결하는유전자편집 (Genome editing) 기술을말한다. - 42 -
나. ICT 제4차산업혁명에대한여러논의들이있지만공통적으로포함되어있는기술은 ICT이다. 제조업에있어서의자동화와서비스화, 로봇의지능화, 바이오혁명등삶의질과환경을변화시키는과학혁명모두가 ICT와의융합에의해서이루어졌다. 자율주행자동차와드론이인간조종이없이도움직일수있는것은주위환경을인식하고이에따른대응책을학습하여가능해졌다. 센서로인식한환경 ( 사물인터넷 ) 을클라우드로전송하고 ( 클라우드 ), 여러기기에서수집한정보와이미가지고있는정보 ( 빅데이터 ) 를기반으로학습하여 ( 인공지능 ) 다음행동을지시하는것이다. 바이오 의료분야에서도게놈데이터의분석뿐만아니라인체각세포를모형화하고이들간의상호작용을분석하는데에있어서는클라우드에서작동하는인공지능의역할이필수적이다. 따라서제4차산업혁명시대의 ICT 기술은범용기술 (GPT, General Purpose Technology) 라고불릴수있을것이다. 아래에서는 ICT 세부기술에대해간략하게설명하고, 각기술이제4차산업혁명의파급에어떠한역할을하는지에대해서살펴볼것이다. 1) 인공지능 (AI, Artificial Intelligence) 2016 년 3 월구글 - 딥마인드의 알파고 가상금 100 만달러를내걸고이세돌 9 단과 5 차례 대국을벌였다. 과거딥블루가체스에서모든경로를탐색하는무차별계산으로체스를정복하였지만, 바둑은경우의수가너무많아모든경로를탐색하는것이불가능하기때문에인간의숙련된직관이반드시필요하다고믿어지는영역이었다. 승리를믿어의심치않던인간대표이세돌은 4:1로대패하고말았다. 이는바둑계는물론인공지능을연구하는전문가에게도충격으로다가왔다. 인공지능이란인간의지능으로할수있는사고, 학습, 자기개발등을컴퓨터가할수있 도록하는기술이다. 6) 개념적으로는강한인공지능 (Strong AI) 와약한인공지능 (Weak AI) 로 구분되는데, 강한인공지능이란사람처럼자유로운사고가가능한인공지능을말하고, 약한인공지능이란자의식이없이특정분야의문제를해결하기위해개발된인공지능을말한다. DeepMind 사의알파고나 IBM의왓슨 (Watson) 등이약한인공지능의대표적인예이다. 초기의인공지능은가전제품에구현되는단순한제어프로그램수준에지나지않았다. 제품의설계당시에예측가능한경우에대하여규칙이프로그램화되어있어간단한작업밖에는할수없었다. 경로탐색과 DB 서치를활용한 2세대인공지능은많은정보와규칙을 6) 네이버두산백과 ( 검색일 : 2017. 6. 12) - 43 -
두꺼운시나리오북으로미리준비하고탐색하는방식으로전문가시스템이라고불린다. 1997년체스챔피언을이긴딥블루가 2세대인공지능의대표적인예이다. 2010년을전후로빅데이터관련기술과클라우드컴퓨팅이발전하고컴퓨팅파워의향상으로이론적으로만연구되던다양한알고리즘이실제로구현되면서인공지능이급성장했 고, 지능화 라는새로운시대의패러다임을형성하였다. 머신러닝으로대변되는 3 세대인공 지능에는방대한규칙을준비하는대신, 컴퓨터가입력데이터를바탕으로규칙이나지식을스스로학습하는방식이사용되었다. 지금의 4세대인공지능은 2012년토론토대학의제프리힌튼교수팀이구축하여발전해온딥러닝으로대표되는데, 3세대의머신러닝에서는데이터를어떻게추상화하여로직을찾을지에대하여인간이정해서알려주는지도학습 (Supervised Learning) 이활용되었다면, 4세대의인공지능에서는인간이일일이정보와판단기준을입력하지않아도기계가정보를추상화시켜서스스로배워야할목표를찾아나가 며학습하는 딥러닝 이핵심이다. 기계는뇌의신경망구조를모방한인공신경망 (ANN, Articifial Neural Network) 방법을통하여학습하는데, 인간이물체를인식하는데사용하는신경망이 10~15층정도라면, 이세돌과의바둑대국에쓰인알파고는이미 48층높이의신경망을사용한것으로알려져있고, 현재최신딥러닝의층수는 152층까지발전하였다고한 다. 7) 최근의이미지인식이나음성인식기술의비약적인발전도대부분딥러닝방법이적용 된이후에이루어진것이다. 인공지능은제4차산업혁명을이루는핵심기술이다. 제4차산업혁명의특징은초연결성, 초지능성, 예측가능성으로대표되는데, 사물인터넷 (IoT), 더나아가만물인터넷 (Internet of Everything) 으로대표되는초연결성에서획득한막대한데이터를분석하여패턴을파악하고각각의기기들이작동하는논리를제공하는기술이인공지능이기때문이다. 따라서제4 차산업혁명에요구되는인공지능은고정화된프레임에서작동하는시스템을넘어서, 추상적인목표만이주어진상황에서스스로정보를받아들여의사결정을하는단계까지발전한다는것이다. 2015년일본특허청에서발표된인공지능기술에관한특허출원기술동향조사보고서는각산업분야에서인공지능의활용방향을잘요약하고있다. 표 2-3 은응용산업분야를공공분야, 기업분야, 생활분야등의대분류와그에따른세부분류에따라서살펴본것이다 7) 김대식 (2016) - 44 -
표 2-3 인공지능기반의응용산업소분야별내용 대분류소분류내용 공공분야 기업분야 생활분야 범용 기타 교통 운수 통신 에너지 기상 환경 방재 방범 금융 운수시스템의운용 관리나이용자를위한서비스 정보통신시스템의운용 관리, 제어 통신계서비스 전력시스템의운용 관리, 주택의에너지컨트롤 기상예보나자원절약화등의환경매니지먼트 방재 감재등의재해대책이나방범시스템 서비스 투자운용이나파이낸스계서비스어플리케이션 제조기계설계나효율적인제조프로세스 ( 공장자동화 ) 농림수산 법무 상거래 경영 관리 오락 게임 건강 의료 교육 농업이나수산업으로의대규모생산이나절약 계약, 사무등법률업무나판례를포함한법령상의판단 매매, 마케팅이나광고등 자료 : 일본특허청 (2015), 원동규외 (2016) 에서재인용 경영전략, 업무관리, 자원관리, 공정관리, 재고관리등 여행이나영화, 놀이공원등오락서비스나오락설비 건강관리나진단등의의료분야에서응용 개별학생의이해도나문제점을개선하여교육효과를높이는교육방법이나교재등 분야를특정하지않는것, 기재되지않은것 상기의어느것에도해당하지않는것 2) 사물인터넷사물인터넷 (IoT, Internet of Things) 이란인터넷을기반으로사람과사물간, 사물과사물간의정보를주고받는지능형기술및서비스를일컫는다. 즉, 사물에센서를부착해데이터를수집하고, 실시간으로데이터를전송하는기술이나환경을말한다. 이를구현하기위해서는사물자체의동작데이터와사물에접촉한다른사물 사람, 그리고주위환경으로부터정보를얻는 센싱기술, 사물이인터넷에연결되어다른기기와정보를주고받도록하는 유무선통신및네트워크인프라기술, 각종서비스분야와형태에적합하게정보를가공하고처리하거나각종기술을융합하는 서비스인터페이스기술, 대량의데이터를처리 하는 빅데이터기술 이핵심이며사물인터넷구성요소에대한해킹이나정보유출을방지하기위한 보안기술 도필요하다. 8) 사물인터넷은인공지능과더불어제4차산업혁명에필요한초연결성과초지능성을담보하는핵심기술이다. 사물인터넷은단순히기계간의연결을의미하는 M2M(Machine to 8) 정보통신용어사전 ( 검색일 : 2017. 6. 12) - 45 -
Machine) 의의미를뛰어넘어, 이를통해서판단하고필요한동작을결정하는서비스의의미까지함의하고있기때문이다. 가령스마트홈의경우를생각해보면, 실내에있는사람의체온이나활동상황, 실내의온도와습도등제반데이터를수집하고, 더나아가집주인의스케줄과연동되어귀가할시간에맞추어조명과공조장치등을통제하는일련의행위들이기계간상호소통이없이는불가능하기때문이다. 산업현장의완전자동화를위해서도사물인터넷기술이필수적이다. 제조라인전체에있어사람의개입이없이각파트끼리공정의상태를보고하고문제가발생한경우전체적인생산계획을조율하며, 고객의니즈에따른맞춤형제작방식에따라세부적인조정을하기위해서는생산에참여하는모든기계가현재상태 (status quo) 를공유해야하기때문이다. 김민식외 (2016) 에따르면산업사물인터넷 (Industrial IoT; IIoT) 는일반산업 ( 제조업 ) 에서고객에게전달하는가치및생산성의증가, 경쟁력강화, 작업상태 환경 안전의개선및향상등에있어커다란영향을미치고있다. IDC(2015) 는사물인터넷 (IoT) 의적용과활용으로제조업체의제품, 서비스및운영등의영역에서혁신이가속화될것으로분석했다. 3) 클라우드제4차산업혁명의모든변화가가능하게하는중요기술중하나가클라우드컴퓨팅이다. 클라우드컴퓨팅 (Cloud Computing) 이란집적 공유된정보통신기기, 정보통신설비, 소프트웨어등정보통신자원을이용자의요구나수요변화에따라정보통신망을통하여신축적 으로이용할수있도록하는정보처리체계를말한다. 9) 아마존과구글, 페이스북뿐만아니 라현존하는 IT 서비스대부분이클라우드를활용하여개발되어서비스되고있다. 또한앞서본인공지능, 사물인터넷등도클라우드가없이는데이터를저장하고분석하는것이불가능하다. 클라우드컴퓨팅은초기투자비용없이이용한만큼지불하는탄력성, 최소자원으로시작후사용량에따라동적확장이가능한확장성, 그리고 IT 자원및신기술도입기간, Risk를최소화시키는민첩성의특성을갖는다. 클라우드가활성화되기전에는기업이 IT 서비스를개발하여제공하기위해서는직접서버를구축해야했다. 그만큼개발속도가더디어신규서비스출시가느려지거나, 비용상의문제로서비스자체가불가능할수밖에없었다. 하지만클라우드가활성화되자기업은인프라와소프트웨어를구축하는데시간을낭비할필요가없어졌다. 한국을포함해전세계경제에큰영향을미치고있는스타트업열풍 9) 미래창조과학부 (2015) - 46 -
은클라우드가없었다면현실화될수없었을것이다. 클라우드를이용하면기존의대기업이든, 작은규모의스타트업이든동일한인프라, 소프트웨어환경에서앱과서비스를개발할수있다. 세계최대의동영상서비스유튜브를창업한스티브첸 (Steve Chen) 은 과거에는서버 ( 인프라 ) 를확충하려면이에대한수요를예측하고최소 3주전에주문을넣어야했다. 그마저도예측이틀리는경우가비일비재했다. 하지만현재는클라우드를활용하면 1시간도안돼인프라를늘리거나줄일수있다. 그만큼창업하기좋은환경이된것이다 라고클라우드의의의를평가했다. 빅데이터를이용한경영과서비스이각광받고있는제4차산업혁명시대에는클라우드의중요성이더욱커질것으로예상된다. 데이터기반사회를구축하기위해서는방대한데이터를보관하고분석할수있는인프라와이를바탕으로유용한정보를분석해내는도구가필요한데, 클라우드를활용한고성능병렬컴퓨팅 (HPC) 과스토리지가이러한데이터의저장과분석을가능하게해준다. IDC(2015b) 에따르면 2020년까지지구상에존재하는데이터는지금의 10배이상으로확대될것으로전망하는데, 이많은데이터를저장하고분석하는방법에대한유일한답은클라우드가가지고있다. 4) 빅데이터빅데이터란단순히대용량데이터만을의미하는것이아니라, 대용량데이터를활용하여가치있는정보를추출하는정보처리체계전체를의미한다. 인구전체에대한센서스자료라든지, 주식시장에서틱단위로수집되는거래자료, 1년간대형유통업체에서거래되는모든상품의판매 구매자료등제4차산업혁명시대이전에도대용량의데이터는존재해왔다. 빅데이터는이러한정형화된자료를뛰어넘어, 텍스트나음성, 영상등비정형화된자료들까지도모두분석대상으로삼아서필요한정보를추출해낸다. 인터넷환경의변화와모바일서비스의활성화등으로디지털정보량이기하급수적으로증가하면서빅데이터라는용어가등장하였다. 트위터 페이스북등 SNS의급격한확산은기업들이사용할수있는데이터의범위를확장시켰고, 자연어처리기술, 이미지 음성인식기술의발달로기존에는처리에어려움을겪었던데이터들도분석할수있게되어과거에는특별한의미를가지지못한비정형데이터들도제4차산업혁명에서는중요한자원의하나로여겨진다. 이미구글, 아마존, 페이스북, 애플등의주요 ICT 기업들은핵심서비스를통해방대한데이터를수집하고활용하고있다. - 47 -
표 2-4 세계주요 ICT 기업의빅데이터현황 기업핵심데이터매일발생하는데이터양 구글 아마존 페이스북 자료 : 복경수 (2016) - 방문자의검색어와클릭한광고나링크 - 음식점리뷰, 여행정보, 지도데이터, 교통정보등일상생활과밀접한각종정보 - 안드로이드디바이스를통한사용자정보 - 1 억 2,000 만명의고객정보 - 고객의검색어와상품탐색및구매내역 - 230 만종의서적데이터베이스 - 20 억명의회원, 1,000 억건의친구관계 - 회원의관심사, 소속, 결혼여부, 심리상태등의소셜데이터보유 - 6 억 2,000 만명의방문자 - 10 억건의검색 - 72 억건의페이지뷰 - 440 만명의방문자 - 900 만개의상품주문 (2010 년크리스마스 ) - 2 억 5,000 만장의사진 - 27 억건의 좋아요 와댓글 5) 차세대통신기술앞서살펴본인공지능과사물인터넷, 클라우드, 빅데이터를실시간으로활용할수있도록만들기위해서는초고속통신기술이바탕이되어야한다. 무한대로증가하는디바이스에서발생하는데이터트래픽을클라우드로전송하고, 이를인공지능을활용하여분석하여다시각각의디바이스로전송하는일련의과정이빠르게진행되어야하기때문이다. 현재상용화되어있는이동통신기술인 LTE 방식은최대 600Mbps 정도의다운로드속도를보장하고있는데, 제4차산업혁명시대에발생할것으로예상되는트래픽을처리하기에는한계가있다. 이에다음세대인 5G로의전환이이루어지고있다. 5G(fifth Generation) 란 28GHz의초고대역주파수를이용하는이동통신기술로서, 국제전기통신연합 (ITU) 에서정의한 5G 이동통신의충족속도는 20Gbps 이상으로, LTE 이동통신에비해데이터전송속도가 2백배이상빨라진다. 10) 제4차산업혁명시대의통신기술은데이터가흘러다니는통로의역할을한다. 이미 2억 5천만개의 DVD에해당하는엑사바이트수준의데이터가매일인터넷상에서생성되고있으며 11), 4차산업혁명의핵심응용산업인자율주행차나 VR 등이확산되면생성되는데이터이외에도처리후전송되는데이터역시기하급수적으로증가할전망이다. 가령가상현실콘텐츠의경우 360도입체영상에해당하는영상데이터가모두 17대의카메라를사용하여촬영된다. 따라서머리를움직이지않은상태에서도약 7억개정도의픽셀을시각적으로 10) 김문홍외 (2015. 10. 8) 11) 최계영 (2017) - 48 -
처리하는데, VR로인한멀미현상을최소화하려면초당 60~120 프레임이필요하다. 또한가상현실헤드셋을사용하면사용자가시점을변화하는것이가능하기때문에, 동적캐싱이나멀티캐스트방식으로데이터양을줄이는것도어렵다. 이러한서비스가 WebVR 등의형식으로실시간으로모바일에서제공되기위해서는네트워크의고도화가필수이다. 12) 다. ICT 기술간의융합과지능정보기술앞서살펴본인공지능 (AI) 기술과데이터 네트워크 (ICBM) 기술의융합으로기계에인간의고차원적정보처리능력 ( 인지, 학습, 추론 ) 을구현하는기술을지능정보기술이라고한다. 지능정보기술은크게네종류의기술로이루어진다. 인지 학습 추론을바탕으로응용분야와융합하는인공지능소프트웨어와하드웨어, 이를뒷받침하는기초과학, 그리고데이터의수집 전달 저장 분석을위한데이터 네트워크기술이그것이다. 그림 2-3 데이터활용기술의 ICBM 관계도 자료 : 관계부처합동 (2016) 인공지능소프트웨어는인간의지능을기계에구현하기위한핵심수단으로인공지능기 술의기본바탕이되는추론 기계학습분야와이를활용한기능별세부기술로구분된다. 규칙기반의추론과데이터를학습항여의사결정하는기계학습방법은인공지능기술의근 12) 김정언외 (2016) - 49 -
간이되는알고리즘이다. 추론및기계학습을활용한기능별인공지능 SW는지식표현및언어지능, 청각지능, 시각지능, 복합지능, 지능형에이전트, 인간-기계협업분야로분류된다. 인공지능하드웨어는인공지능소프트웨어를지원하는기술로인공지능기술의인프라와고성능기술의역할을한다. 현대인공지능의주류인학습기반인공지능기술은빅데이터를학습한다는관점에서필연적으로막대한계산수요가발생한다. 대용량데이터를분산 병렬처리하기위한고성능컴퓨팅기술과고속연산을위한멀티코어 매니코어프로그래밍기술필요하다. 또한인간의뇌구조를모사한저전력반도체뉴로모픽칩, 양자의특성을활용한양자컴퓨팅등이차세대컴퓨팅환경으로부상중에있다. 기초과학은학습기반인공지능알고리즘자체의개선을위한수학적인접근과생리학적인뇌의특성에기반한새로운인공지능개념발견등원천기술의역할을한다. 특히딥러닝이가능하게된것이수학적인영역의발전인데기존신경망분석에합성곱연산, 순환연결등의기법이추가됨으로해서추상화된고급지식을익힐수있게되었다. 마지막으로데이터 네트워크기술은지능정보기술에필요한데이터 ( 정보 ) 를공급하기위한기술이다. 데이터 네트워크기술은 ICBM이긴밀하게연계하여데이터를수집 전달 저장 분석하기위해필요한기술로서, IoT와모바일장비를통해수집한데이터를고속모바일네트워크 (5G) 를통해클라우드컴퓨터에전송하여빅데이터형태로저장한다. 클라우드는저장 ( 스토리지 ) 와분석 ( 컴퓨팅 ) 단계에서모두활용된다. 특히데이터 네트워크를구성하는각요소들이인공지능과접목함으로써더욱효율적으로기능할수있다. 가령인공지능과사물인터넷이결합하는경우장비의오작동으로인한오류를지능적으로탐지하여수집효율을향상시킬수있고, 인공지능과빅데이터가결합하는경우빅데이터의신뢰성을보장하기위한클린징, 데이터자가증식등이가능해진다. - 50 -
제 3 장제 4 차산업혁명관련기업및정책동향 제 1 절제 4 차산업혁명관련기술 M&A 시장및기업동향 제4차산업혁명은전통적인산업이보유하고있는비즈니스방식과제품기획에서판매에이르는공급망을파괴적으로혁신시켜, 차량공유서비스우버 (Uber) 나숙박공유서비스에어비앤비 (Airbnb) 등의새로운사업모델을만들어내고있다. 기존의산업에서도혁신적인비즈니스가창출되며새로운수익창출의기회를만들고있는데, 자동차산업이좋은예이다. 지금까지자동차의가치는하드웨어가중심이었기때문에, 벤츠, 포드, 폭스바겐, GM 등전통적인자동차제조사는좋은자동차를합리적인가격으로제조하고판매하며경쟁해왔다. 그러나제4차산업혁명이부상되고센서, 데이터분석, 인공지능에기반한커넥티드카, 자율주행자동차시대가도래함에따라. 자동차경쟁력의원천은 HW뿐아니라 SW와플랫폼으로이동하고있다. 이제자동차시장에서구글, 애플, 아마존등인터넷서비스기업들은기존자동차제조사와경쟁하고있다. BMW, GM, 포드등자동차업체들은차량을단기간렌트해주는 P2P 카쉐어링을도입했으며, 차량을빌려준고객은대여료를받고, 자동차제조업체는임대계약에따른수수료를받는비즈니스모델도생겨나고있다. 이렇듯제4차산업혁명시대에는디지털플랫폼이물리적플랫폼을빠르게대체혹은보완하고있으며, 기존에없던혁신적인비즈니스가나타나고있다는특징을지닌다. 기존의기업들은부동산, 인프라, 공급망등기존의수익모델기반의자산들을디지털기반자산으로변화시키거나혁신적인기술및아이디어를가진기술기반스타트업을인수함으로써이를내재화시키려한다. 실제로 IT기업인구글, 애플, 아마존, 페이스북등글로벌인터넷기업들은혁신기술을주도해타산업에서이니셔티브를가져가기위한목적으로혁신적기업들을인수합병 (M&A) 하고있다. 마찬가지로비IT기업들은혁신기술기반산업재편이라는패러다임변화속에서 IT 기업에주도권을빼앗기지않기위해혁신기술을개발하거나혁신적인아이디어를보유한스타트업인수에집중하고있다. - 51 -
1. 시장동향 2016년글로벌 M&A 거래건수는전년대비 5% 하락한 3,796건을기록했으나, 거래규모측면으로는전년대비 2% 증가한 4,666억달러를기록했다. 클라우드, IoT, 인공지능등 4차산업혁명에따른혁신적기술에대한시장의기대는글로벌기술 M&A시장을 2년연속높은실적으로이끌었다. 특히기술M&A시장에서비기술기업 (Non-tech) 과사모펀드 (PE: Private equity) 의실적이전년대비 42% 증가하여비IT기술기업의기술 M&A 활동이활발해지고있음을알수있다. 비IT기업에서디지털기술이접목되는트랜스포메이션이가속화됨에따라 2017년에도테크놀로지 M&A부문의성장은계속이어질것으로예상되며, 인공지능과머신러닝등 4차산업혁명의핵심적기술이시장을견인할것으로분석된다. 그림 3-1 2016 년 Technology 부문 M&A 시장추이 자료 : EY(2016 2016년테크놀로지 M&A 실적을분석해보면 Cloud/SaaS, Smart Mobility에대한거래가가장많았으며, 빅데이터, 헬스케어, 광고기법, 핀테크에대한거래도많이발생한것으로나타났다. SW와 SaaS 분야에 M&A가많이발생한것은혁신적기술을활용한비즈니스로전환 ( 디지털트랜스포메이션 ) 하고자하는기업들의높은수요를반영한다. 통신사업자버라이즌이 M&A를통해기존의비즈니스에서 IoT서비스사업자로사업영역을확대한것이그예이다. 한편거래당평균가격이가장높은분야는커넥티드카, 소셜네트워킹, IoT 분야인것으로나타났다. 주요글로벌인터넷기업들이구체적으로어떤벤처기업을인수하여어떠 - 52 -
한전략을펼치고있는지는다음장에서살펴보도록한다. 그림 3-2 2016 년 Technology 부문 M&A 동향 자료 : EY(2016) 2. 기업동향 글로벌 IT기업들은 VC를통해벤처기업에자본투자를함으로써미래가치를준비하는동시에, 인수합병 (M&A) 을통해해당기업이가진혁신적기술과아이디어를내재화시키고있다. 미국의대표적 IT기업인구글 (Google), 애플 (Apple), 페이스북 (Facebook), 아마존 (Amazon) 의 M&A실적을살펴보면, 각사의주력분야에서모바일생태계관련업종으로분야를확장한이후, 인공지능등 4차산업기술기업에대한공격적인 M&A를단행하는특징을보인다. 첫째구글은검색과광고가주력이었으나혁신적인모바일환경에적극대응하고경쟁력을제고하기위해미디어, 모바일 SW/HW( 안드로이드, 크롬, 크롬캐스트 ), IoT기반응용서비스 ( 스마트홈, 커넥티드카등 ) 분야로영역을확장하고있다. 구글은이를위해 SW, 인공지능, 자동차, 홈관련기술력을보유한다양한스타트업들을인수해왔다. 특히 2014년딥마인드, 비전팩토리, 다크블루랩, 2016 아파지의인수는인공지능기반서비스확대에실효적이고주도적으로대응하기위한것으로보인다. 둘째애플은아이폰이주력이었으나앱스토어, 아이튠스등미디어와 ios와아이폰기반의모바일생태계를만들어내고, 이제 icloud를바탕으로헬스케어, 커넥티드카등 IoT기반다양한서비스들을출시하고있다. 애플은 2015년빅데이터업체맵센스, 머신러닝업체퍼 - 53 -
셉시오, 페이스시프트, 2016년튜리등을인수하며인공지능기반의 4차산업혁명시대에대비하고있다. 셋쨰페이스북은 SNS와광고가주력이었으나모바일미디어 ( 인스타그램, 왓츠앱 ) 와 VR ( 오큘러스 ) 분야로영역을확장해왔으며, 이를위해최근 AR, VR 업체를다수인수하며경쟁력을확보하고있다. 2014년에는오큘러스 (VR), Ascenta UK( 드론 ), ProtoGeo Oy( 빅데이터 ), 2015년에는 Wit.ai( 음성인식 ), The Find( 머신러닝,), 2016년에는 AR기업 Pebbles을인수하는등 4차산업혁명대응을위해적극적으로기업을인수하였다. 마지막으로아마존은온라인유통이주력사업이었으나아마존웹클라우드를기반으로미디어사업과킨들등모바일 SW/HW 사업을성공적으로이어나가고있다. 인공지능과빅데이터 IoT 등혁신기술이서비스의핵심으로대두됨에따라, 아마존도관련기업들을인수하며적극대응에나서고있다. 표 3-1 글로벌인터넷기업들의주요 M&A 실적 (2013 년이후 ) Google Apple Facebook 연도 피인수기업 분야 2013 Waze(GPS navigation software) GPS 2013 Boston Dynamics(military robots) 로봇 2013 Industrial Perception 머신비전 2014 Nest Labs(thermostats; fire alarms) 온도계 2014 Skybox Imaging(satellite technology) 위성기술 2014 Deep Mind Techn.(artificial intelligence) 인공지능 2014 Vision Factory 머신러닝 2014 Dark Blue Labs 자연어처리 2015 Mobvioi 음성인식 2016 Apigee(predictive analytics) 데이터분석 2013 Topsy Labs(media research) 미디어조사 2013 PrimeSense(3D sensor manufacturer) 3D 제조 2014 Beats Electronics(headsets; music streaming) 음악스트리밍 2015 Mapsense 빅데이터 2015 Perceptio 머신러닝 2015 Faceshift 머신러닝 2015 Vocla IQ 음성인식 2016 Emotient 이미지처리 2016 Turi(machine learning) 머신러닝 2013 Parse(appplatform) 앱플랫폼 2014 WhatsApp(messagingservice) 메시징 2014 OculusVR(virtualreality) VR - 54 -
연도 피인수기업 분야 2014 Ascenta UK 드론 2014 ProtoGeo Oy 빅데이터 Facebook 2015 Wit.ai. 음성인식 2015 The Find Inc 머신러닝 2015 Surreal Vision(augmentedreality) AR 2015 Pebbles(augmented reality) AR, 머신러닝 2013 Good reads 북커뮤니티 2013 INOVA Software Sp 200 음성인식 2013 Songza Media Inc 빅데이터 2014 Double HelixGames(videogames) 게임 Amazon 2014 Twitch(videogameplatform) 게임 2015 Zlementry Inc IoT 2015 Safaba Translation Solutions 자연어처리 2016 Curse(game portal) 게임 자료 : Ulrich Dolata(2017); 현대증권 (2016. 3) 을중심으로재정리 시장가치가 100억달러가넘는등기술력과시장성을인정받은비상장벤처기업인유니콘 (Unicorn) 의경우, 공유경제, 빅데이터분석, 핀테크, 소셜메시징, 드론등혁신적인기술이나사업모델을보유하고있는경우가많다. 17년 2월기준, 유니콘중세계 1위는차량공유서비스우버 (Uber) 인데현재 680억달러의높은시장가치를기록하고있고, 차량공유서비스디디추싱 (Didi Chuxing, 3위 ) 은 330억달러의가치이며, 숙박공유서비스에어비앤비 (Airbnb, 4위 ) 도현재 310억달러의시장가치에이르고있다. 표 3-2 글로벌상위유니콘기업현황 업체명 시장가치 자금조달 사업분야 설립년도 ( 국적 ) 1 Uber $68.0b $12.9b 공유경제 ( 차량 ) 2009( 미국 ) 2 Xiaomi $46.0b $1.4b 스마트제조 2010( 중국 ) 3 Didi Chuxing $33.0b $8.6b 공유경제 ( 차량 ) 2012( 중국 ) 4 Airbnb $31.0b $3.3b 공유경제 ( 숙박 ) 2008( 미국 ) 5 Palantir $20.0b $1.9b 빅데이터분석 2012( 미국 ) 6 Lufax $18.5b $1.7b 핀테크 (P2P대출 ) 2011( 중국 ) 7 Meituan-Dianping $18.3b $3.3b 전자상거래 2015( 중국 ) 8 WeWork $17.2b $300m 공유경제 ( 사무실 ) 2010( 미국 ) 9 Flipkart $15.0b $3.0b 전자상거래 2007( 인도 ) 10 SpaceX $12.0b $1.1b 항공우주 2002( 미국 ) - 55 -
업체명 시장가치 자금조달 사업분야 설립년도 ( 국적 ) 11 Pinterest $11.0b $1.3b 소셜메시징 2008( 미국 ) 12 Dropbox $10.0b $607m 웹기반파일공유 2007( 미국 ) 13 DJI $10.0b $576m 드론 2006( 중국 ) 14 Stripe $9.2b $460m 핀테크 2009( 중국 ) 15 Theranos $9.0b $750m 바이오 2003( 미국 ) 16 Spotify $8.5b $1.0b 음악스트리밍 2006( 미국 ) 17 Zhong An Online $8.0b $934m 핀테크 ( 보험 ) 2013( 중국 ) 18 Snapdeal $6.5b $1.7b 전자상거래 2010( 미국 ) 19 Lyft $5.5b $2.0b 공유경제 ( 차량 ) 2012( 미국 ) 20 Ola Cabs $5.0b $903m 공유경제 ( 차량 ) 2011( 인도 ) 자료 : WSJ 웹페이지 (http://graphics.wsj.com/billion-dollar-club/)( 검색일, 2017. 2. 20) 전세계상위인터넷기업들과시장가치를비교하더라도차량공유서비스우버, 숙박공유 서비스에어비앤비, 차량공유서비스디디추싱등 O2O 서비스기업의시장가치는각각 7 번 째 (630 억달러 ), 17 번째 (260 억달러 ), 19 번째 (250 억달러 ) 로상장기업들과경쟁하고있다. 그림 3-3 전세계상위인터넷기업현황 (2016 년기준 ) ( 단위 : 십억달러 ) 자료 : Statista 웹페이지 - 56 -
벤처기업은그특성상혁신적기술보유하고있으나상업화에어려움이있기때문에, 정부와민간, 기관과개인등다양한자본투자를받아위험부담과기대이익을공유하게된다. 벤처캐피탈 (VC) 은기술력은있으나일반금융기관으로부터융자를받기어려운벤처기업에무담보주식형태로투자하는기업이나그러한자본을의미한다. 최근글로벌벤처캐피탈 (VC) 투자추이를분야별로살펴보면, 소프트웨어 (SW) 의비중이 10년약 22% 에서 16년약 46% 로 2배이상확대되며전체 VC투자시장을주도하는것을알수있다. 특히 16년글로벌벤처캐피탈VC) 투자총액이전년대비다소감소했음에도불구하고, 소프트웨어의비중은오히려증가하였다. 이는헬스테크, 핀테크, 인공지능, IoT, 생명공학등혁신적인기술과비즈니스의기반이되는 SW분야벤처기업에대한투자에관심과기대가집중되고있다는것을의미한다. SW분야이외에도에너지분야와의료 & 바이오분야에대한투자도높은것으로나타났는데, 이두분야는스마트그리드나헬스케어등혁신기술을활용하여신규시장이창출되고있는대표적인분야로볼수있다. 그림 3-4 분야별글로벌벤처캐피탈시장추이 (2010~2016) ( 단위 : 십억달러 ) 자료 : KMPG(2017) - 57 -