4 차산업혁명혁신기술도출체계 이민경임진양조일구 * 정보통신기술진흥센터수석정보통신기술진흥센터팀장 * I. 서론 문재인정부의혁신성장실현의중요수단인 4 차산업혁명을주도하기위해서는사회 경제전반의대변혁을주도할핵심기술을확보하는것이중요하다. 4 차산업혁명을이끌핵심기술은학자들마다약간의차이가있으나, 이는지금까지와는다른새로운모습의산업, 사회구조를정의하는데있어서나타나는견해차일뿐이다. 공통적으로에디슨의전기발명과같은 4 차산업혁명을촉발할 breakthrough 기술 ( 혹은제품, 현상등 ) 로인공지능을꼽고있으며우리나라는물론선진글로벌기업들이인공지능에관심을집중하는이유이다. 이렇듯많은학자들이 4 차산업혁명의개념을정의하고미래예측을하였으나필요기술을도출하여정책에활용하기에는구체성이부족하였다. 이에본고에서는국내 R&D 정책에직접활용이가능하도록 4 차산업혁명의키워드를고려하여부상하는기술을선별하고이를토대로기술경쟁력조사분석및기술정책수립등 R&D 방향성도출에활용하기위해 4 차산업혁명기술도출체계와관련기술을소개하고자한다. II. 추진절차및방법 서론에서언급했듯이 4 차산업혁명관련기술도출의목적은정부 R&D 지원을어떤기술에어떤방향으로지원할것이냐에대한방향성을제시해주는데있다. 따라서 4 차산업혁명과관련하여기술을선택하는기준을명확히세워정부 R&D 에직접활용하는데용이하도록뚜렷한기준을제시하고자기술전문가및미래학자들이바라보는 4 차산업혁명의산업, 사회, 경 * 본내용은이민경수석 ( 042-860-8123, leemk@iitp.kr) 에게문의하시기바랍니다. ** 본내용은필자의주관적인의견이며 IITP 의공식적인입장이아님을밝힙니다. 정보통신기술진흥센터 15
주간기술동향 2017. 12. 27. 제적관점의변화를조망한각종문헌을바탕으로하여 4 차산업혁명을직접적으로촉발시킬수있는혁신기술을찾고자하였다. 4 차산업혁명의핵심기술은세계적석학자료, 각국의정책등문헌조사를실시하여관련기술을추출하고, 혁신을촉진하는핵심키워드와매핑을통해핵심기술을발굴하여관련기술아키텍처를도출하는절차로진행하였으며관련상세절차는 [ 그림 1] 과같다. 구분 [1 단계 ] 5 대혁신키워드도출 주요내용 세계적석학의견, 국내외정책을바탕으로주요트랜드조사 4 차산업혁명의사회, 경제변화에대한특징도출 - ( 산업구조 ) 경쟁방식변화, 경쟁구도변화, 지식자원변화 - ( 고용구조 ) 고용형태, 일자리질과양 - ( 삶의환경 ) 안전과편의성, 맞춤형서비스 사회경제변화의특징별변화 ( 발전방향 ) 에해당하는 5 대혁신키워드 ( 지능화, 융합성, 데이터, 범용성, 인간중심 / 개인맞춤 ) 추출 [2 단계 ] 44 개후보기술도출 [3 단계 ] 10 대혁신기술선정 문헌조사로 4 차산업혁명을촉진하는혁신의근원 135 개기술도출 - WEF 2016, 인더스트리 4.0, CES2016, 가트너하이프사이클 2017 및각국정책등전체를조망할수있는기초자료조사분석 중복 유사기술통합, 44 개기술로조정 ( 例 ): 지능형센서 스마트센서 ) 혁신키워드와결합강도, 문헌노출빈도조사및동일범주내기술 그룹화로 10 대혁신기술선정 (5 대혁신키워드결합강도 (1~5 점 )) 항목 주요내용 지능화 지능정보사회구현적합성 융합성 타분야가치제고, 생산성등 데이터 데이터생산, 수집, 편집, 활용 범용성 활용및확산, 인간중심 / 개인맞춤 인간에게이로운정도, 개인특성화정도 [4 단계 ] 5 대선도기술선정 핵심성, 기반성, 활용성을토대로 3 대중점분야체계화, 5 대선도기술 선정 항목 주요내용 핵심성 대체불가능, 확장성, 기술파급성, 혁신성 기반성 성능향상, 문제해결, 활용 / 확산등에필수요인 활용성 산업또는서비스에적용가능성 [ 그림 1] 4 차산업혁명핵심기술도출프로세스 16 www.iitp.kr
첫번째로혁신키워드도출단계이다. 4 차산업혁명에대한세계적석학이정의한개념과국내외정책등의문헌을토대로 4 차산업혁명의사회경제변화를특징지을수있는 5 대키워드로지능화, 융합성, 연결성, 범용성, 인간중심 / 개인맞춤화를선정하였다. 2 단계에서는클라우스슈밥의 4 차산업혁명, WEF 2016, 인더스트리 4.0, 가트너하이프사이클 2017, 각국의정책 [ 표 1] 국내외문헌별 4 차산업혁명주요개념과관련기술구분내용기술 세계경제포럼 (2016.1.) 한국 독일 클라우스슈밥 ( 의장 ) 니콜라스데이비스 ( 사회혁신분과장 ) 미래부 (2016.12.) 산업부 / 미래부 (2015.1.) ETRI (2016.3.) 인더스트리 4.0 (2012) 물리세계, 디지털세계, 생물학세계등기존영역의경계를넘어기술융합을통해혁명적변화 기계가지능이필요한작업을수행하고, 인간신체에컴퓨팅기술이직접적용되고, 기업 / 정부및수요자간의소통을새로운차원으로향상시키는등기술이사회에자리잡는방식이새로워지는시대 기계의지능화를통해생산성이고도로향상되어산업구조근본이변하는것으로지능정보기술이변화동인 ( 지능정보사회중장기종합대책, 2016.12.) 제조업혁신 3.0(2015.3, 7 차무역투자진흥회의 ) 제조업성장방식을지양하고생산현장의스마트화를통한획기적인생산성및경쟁력제고를위해스마트제조기술확보 ( 스마트제조로드맵 IITP/KIAT 공동, 2015.11.) 초연결, 초지능, 초실감의 ICT 와다양한과학기술의융합에기반한차세대산업혁명으로제조혁신을넘어인류의사회, 경제, 문화에대변혁을초래할인류사의변곡점 독일의인더스트리 4.0 을제 4 차산업혁명으로동일시화 CPS 등 ICT 와제조업의융합을통해제조업의생산성과효율성을획기적으로제고 IoT, 스마트센서, AI, 빅데이터, 클라우드, 무인운송수단, 3D 프린팅 (4D 프린팅 ), 첨단로봇, 신소재, 유전학, 바이오프린팅, 합성생물학 센서, IoT AI, IoT, 클라우드, 빅데이터, 모바일, 양자컴퓨팅, 고속네트워크, 뇌과학, 산업수학, CPS, 양자암호, 양자인터넷, 뉴로모픽칩, 자율자동차, 지능형로봇, 드론, 스마트홈, 3D 프린팅 CPS, IoT, 빅데이터, 클라우드, 스마트센서, 3D 프린팅, 에너지절감, 홀로그램 IoT, CPS, AI, 빅데이터, 초고성능컴퓨팅, VR/AR CPS, IoT, 자율로봇, AI, 빅데이터, 클라우드, 사이버보안, AR, system integration, 3D 프린팅 정보통신기술진흥센터 17
주간기술동향 2017. 12. 27. 등전체를조망할수있는기초자료를분석하여 4 차산업혁명을촉진하는혁신의근원이되는 135 개기술을도출한후, 중복이있거나유사한기술을통폐합하여 44 개기술로조정하였다. 3 단계에서는혁신키워드와의매핑, 노출빈도조사및그룹화를통해 10 대기술군으로그룹화하여혁신기술을도출하였다. 마지막 4 단계에서는, 도출된혁신기술을바탕으로기술의핵심성 ( 대체성, 확장성, 기술파급성, 혁신성 ), 기반성 ( 성능향상, 활용, 확산등을위한인프라 ), 활용성 ( 응용활용사례 ) 을고려하여핵심기술, 기반기술, 응용기술등 3 대중점분야로체계화하고 5 대핵심선도기술을선정하였다. III. 10 대혁신기술 4 차산업혁명의혁신기술은핵심선도, 기반, 응용등 3 대중점분야 10 대기술로체계화할수있다. 핵심선도기술은 4 차산업혁명을촉발시켜혁신적인사회경제변화를가져올수있는필수범용기술로써 IoT( 스마트센서, CPS 포함 ), 빅데이터 클라우드, AI, 3D 프린팅, 지능형로봇이다. 기반기술은 4 차산업혁명의핵심선도및응용기술을구현하기위한빠른성능향상과확산에필요한네트워크등인프라기술 ( 정보보호, 모바일, 고속네트워크 ) 과기초과학군이다. 핵 < 자료 > IITP, 2017. [ 그림 2] 4 차산업혁명혁신기술체계 18 www.iitp.kr
심선도기술은기초과학군의토대위해서발전이가능하다. 응용기술분야는 4 차산업혁명의핵심선도기술과의융합을통한각산업의생산성제고, 난제해결등혁명적변화를위한응용과학 ( 제품 ) 기술로유전체분석 ( 산업수학 + 빅데이터 + 질병치료 ), 자율주행차 ( 네트워크 +IoT, AI, 빅데이터, 클라우드 + 자동차 ) 등이다. 따라서 4 차산업혁명은 3 대중점분야간의유기적협업을통해전산업및사회 경제에확산시킬수있다. IV. 5 대핵심선도기술 5 대핵심선도기술은 10 대혁신기술중기술의핵심성, 활용성, 기반성을바탕으로선정하였다. 핵심선도기술은 ICT 기반으로기계와지능의결합을통해혁명적변화를촉발시키는기술로 AI, 데이터 (IoT, 빅데이터, 클라우드 ) 및과학 산업연계기술 (3D 프린팅, 지능형로봇 ) 로구분하며, 핵심선도기술을과학, 산업분야에접목함으로써파괴적혁신을통한새로운가치를창출할수있다. < 핵심선도기술의의의 > 혁명적변화를통한새로운가치를창출하기위해서는핵심선도기술이필수 ( 변화동인 ) 물리, 가상세계의연결및융합 (IoT) 으로데이터를수집, 분석 ( 빅데이터 ) 하고처리 ( 컴퓨팅 ; 클라우드 ) 하여생산 (3D 프린팅, 지능형로봇 ) 을통해우리삶에활용하기위한필수범용기술 인공지능기술은사회적인난제나공공분야를해결하기위한핵심기술로써지능화기반의사회혁신을구현하는데필수적이다. 뇌과학이나산업수학을기반으로인공지능 SW, HW 로다양한제품과서비스의품질향상과새로운지능형제품등신시장창출에혁신적으로기여할수있다. 최근인공지능도입은의료, 제조, 금융, 교통등까지확산되고있으며, 특히지능정보사회중장기종합대책 ( 관계부처합동, 2016) 에따르면의료와제조분야에서도입에대한높은기대를보이고있다. 이렇듯산업전반에인공지능을둘러싼새로운제품과서비스가등장하면서본연의기능보다는차별화된부가가치를제공하는것도중요한이슈가되었는데, 인공지능기술은명확하고특정한문제해결에활용되어사람의능력을보조하고시공간의제약을넘어 정보통신기술진흥센터 19
주간기술동향 2017. 12. 27. 사람의능력을확장, 증강시키는형태로발전하여궁극에는스스로사고하고, 판단하고, 예측하여사람과동반자관계를형성할것으로기대되고있다 [3]. 인공지능기술은근본적으로대규모컴퓨팅자원과빅데이터기반의새로운학습방법및활용기술이중요하며, 이에따라빅데이터와클라우드기술과의연계발전이필요하다. 이런측면에서지능화기반혁신성장을위해데이터수집과처리가중요하고이를해결하기위한핵심기술은빅데이터 클라우드이다. 빅데이터 클라우드는 X for AI(Cloud/Bigdata for AI), AI for X(AI for Cloud/Bigdata) 등과같이인공지능과결합하는방향으로가속화될것으로보여진다 [3]. 각기술별로자세히살펴보면빅데이터는데이터로부터유의미한정보를얻는 탐색형빅데이터 기술에서지능형분석을통한 변화예측형빅데이터 기술로진화중이며, 클라우드는 IoT 기반빅데이터의입력, 인공지능기반실시간분석 제어플랫폼을제공하는고신뢰, 고가용, 융합형클라우드인프라및머신러닝등을활용하여클라우드플랫폼운영과서비스의인력의존성을최소화및최적화하기위한지능형클라우드로발전이예상된다 [3]. IoT 는 4 차산업혁명의특징중하나인초연결의핵심기술로최근 AI 와통합된지능형인프 [ 표 3] 5 대핵심선도기술개념및범위 5 대분야핵심선도기술개념및범위 인공지능 IoT 빅데이터 / 클라우드 3D 프린팅 인간의인지능력, 학습능력, 추론능력, 이해능력등과같이인간의고차원적인정보처리능력을구현하는기술 - 미국인공지능발전협회정의 : 인공지능은사고와지능적인행위의근저에깔린메커니즘의이해와그메커니즘을기계에구현한것 - 추론, 기계학습, 지식표현및언어지능, 청각및시각지능, 복합지능, 지능형에이전트, 인간 - 기계협업등을포함 물리적또는가상의사물을연결하여언제어디서나상황에맞는상호작용과지능화를통해자율적인서비스를제공하기위한인프라로, 모든것이인터넷으로연결되어정보를생성, 수집, 공유할수있는초연결인터넷 - IoT 디바이스, IoT 네트워크, IoT 플랫폼, IoT 서비스및보안으로구성되며, CPS 와스마트센서를포함 대용량, 고성능, 실시간기능을플랫폼으로제공하는 SW 기술로데이터활용을위한데이터분석, 가공, 처리역할을담당 -( 빅데이터 ) 빅데이터수집, 저장, 처리및관리기술, 빅데이터분석, 예측기술, 빅데이터응용및서비스기술, 클라우드서비스제공기술등을포함 - ( 클라우드 ) 클라우드서비스제공기술, 클라우드연동기술, 클라우드보안기술, 클라우드서비스및응용기술등을포함 제품을제작하는방식중의하나로 3 차원적인형상정보로부터재료의접합을통해물체를제작하는적층가공기술 - 바이오프린팅, 4D 프린팅을포함하며, 공정기술, 소재및가공기술, 응용및서비스기술로구분할수있음 외부환경을인식하고스스로상황을판단하여자율적으로동작하는기계지능형로봇 - 로봇지능기술, 기구및부품기술, 로봇응용및서비스기술을포함 < 자료 > ICT R&D 기술로드맵,(2016, IITP), 산업기술 R&D 전략 (2016, KEIT), 기술분류재작업 (IITP) 20 www.iitp.kr
< 자료 > ICT R&D 중장기기술로드맵 IITP, 2016. [ 그림 3] 빅데이터, 인공지능, 클라우드컴퓨팅간관계라를기반으로이종서비스도메인간융합형지식서비스를제공하는형태로발전할것으로예측되며사물의자율인지나기기간협업이가능한디지털지능트윈에대한관심이고조되고있다. 최근연결되는사물의수의급격한증가와함께센서가격이하락하면서산업도메인별 IoT 가본격화되기시작하였는데, 모바일인터넷이스마트폰을중심으로기존 ICT 제품과서비 < 자료 > ICT R&D 중장기기술로드맵 IITP, 2016. [ 그림 4] IoT 발전방향 정보통신기술진흥센터 21
주간기술동향 2017. 12. 27. 스를대체하며시장을혁신한반면, IoT 는비 ICT 제품과서비스를혁신하고있는양상이다. 전세계 IoT 시장매출을보면, 초기에는 IoT 디바이스의비중이높았으나향후에는플랫폼과서비스부분의비중이높아질것으로전망하고있다 [3],[5],[8]. 또한, 최근분산 IoT 핵심기술로부각되는블록체인의무결성기술을이용하면기록된데이터의위변조불가등신뢰성있는데이터관리가가능하므로블록체인에대한관심도고조되고있다. 3D 프린팅은제조업혁신관점에서상당히중요한기술중하나이다. 유연한생산을통해소비자의기호에맞는개인맞춤형제조가가능할뿐만아니라자동차, 항공, 우주, 의료등다양한도메인에서도제품개발에활용하고있다. 최근 3D/4D 모델링을기반으로 AR/MR 콘텐츠, 체감미디어, 향기 촉감 음향공간 감성콘텐츠들이저작되고있으며, 3D 프린팅을위한 3 차원형상데이터제작에도활용중에있다. 특히개인맞춤형최적화를위해고해상도, 고실감을지원하는장비, 소재, SW 의고도화와접근성과활용도향상을위한특화서비스플랫폼이필요하다는지적이다 [3]. 지능형로봇은사람과최접점에있는단말로인간을모방 인식하고판단 동작해야하는측면에서다양한도메인에활용되기위해서는플랫폼기술이중요하다. 최근고령화등인구구조변화에따른사회적고립감, 우울증, 개인화등에대응하기위해노인돌보미로봇, 동반자로봇, 애완로봇, 가사도우미로봇등다양한서비스로봇에대한수요가급증하고있는추세이다. V. 결론및시사점 지금까지 4 차산업혁명의혁신기술에대해기술하였다. 4 차산업혁명시대에서는인공지능은물론관련데이터기술과로봇기술을바탕으로새로운 ICT 기술과시장의탄생을통한혁신의필요성이증대될것으로보인다. 이에본고에서도출된혁신기술을바탕으로정부 R&D 정책수립시에실제적으로적용하여국내기술혁신을가속화하고, 4 차산업혁명대응준비도를상향시켜국가경쟁력을확보하는것이무엇보다중요하다. 실제본고에서도출된결과는기술수준조사및과제기획, 중장기전략등에활용되어정책반영기초자료로활용되었고, R&D 정책방향의이정표로서의역할을할것으로기대한다. 22 www.iitp.kr
[ 참고문헌 ] [1] ETRI, Insight Report, 제 4 차산업혁명과 ICT, 2016. [2] IITP, ICT R&D 10 대미래유망기술, 2016. [3] IITP, ICT R&D 중장기기술로드맵, 2016, 2017. [4] KEIT, 산업기술 R&D 중장기기술로드맵, 2015. [5] Machina Research, 2013. [6] 경제산업성, 일본, 새로운산업구조의비전, 2016. [7] 관계부처합동, 지능정보사회중장기종합대책, 2016. [8] 미래창조과학부, 사물인터넷확산전력, 2015. [9] 박영숙, 제롬글렌, 유엔미래보고서, 2045. [10] 산업통상자원 R&D 전략기획단, 산업기술 R&BD 전략, 2015. [11] 클라우스슈밥, 4 차산업혁명 [12] 현대경제연구원, VIP 리포트, 4 차산업혁명기반산업의 R&D 현황국제비교, 2017. 정보통신기술진흥센터 23