자이로 센서
사람과 기술의 통합을 심화시킬 '제5차 산업혁명'이란 무엇인가요?
5차 산업혁명이란 무엇인가요?
현재 각국에서는 4차 산업혁명의 뒤를 잇는 '5차 산업혁명'에 대한 논의가 활발히 진행되고 있습니다. 5차 산업혁명은 4차 산업혁명에서 논의되었던 인공지능, 사물인터넷, 빅데이터 등의 활용을 통한 산업 구조의 변화와 더불어 '지속가능성', '인간 중심', '환경에 대한 배려' 등의 개념이 포함되고 있습니다.
본고에서는 4차 산업혁명과 관련된 이슈와 각국의 이니셔티브, 그리고 4차 산업혁명에서 요구되는 핵심 기술 등을 중심으로 한 5차 산업혁명의 최신 동향을 소개합니다.
4차 산업혁명의 이슈
4차 산업혁명 시대, 사물인터넷은 사람들의 생활에 편리함을 가져다주었고, 인공지능은 업무 데이터를 학습하고 예측과 추론을 통해 기존 컴퓨터가 처리할 수 없었던 복잡한 업무를 자동화하는 데 성공했습니다. 또한 인터넷에 연결된 장비에서 수집한 데이터를 빅데이터로 분석해 장비의 작동과 고장은 물론 사람의 건강과 행동까지 예측함으로써 마케팅의 정확도를 높였습니다.
예를 들어 제조업에서는 네트워크를 통해 로봇과 자동화된 처리 기계로부터 정보를 수집합니다. 컴퓨터 제어를 통해 빠르고 정확한 반복 작업이 가능해졌고, 업계는 소량 다품종 대량 생산 능력을 놀라운 수준으로 끌어올렸습니다. 또한 마케팅 데이터를 활용한 무인 상점, 온라인 의료, 전자 결제, 온라인 공공 서비스로의 전환 등은 사람들의 생활에 편리함을 가져다주었습니다.
그러나 4차 산업혁명은 지구 환경을 고려한 지속가능성, 인간의 선호를 고려한 인간 중심적 접근, 자원 문제를 해결하는 순환 경제 이니셔티브 등을 포함하고 있지 않습니다. 또한, 한 산업 분야 또는 한 기업 단위와 같은 수직적 개혁에 초점을 맞추다 보니 산업, 기업, 부서를 넘나드는 협력이 어려워 4차 산업혁명이 다양한 사회적 수요를 충족시키는 데 한계가 있었습니다.
전 세계 각국의 5차 산업혁명 이니셔티브
4차 산업혁명의 문제점을 5차 산업혁명에서 해결하기 위해 더 깊고 넓은 개념이 주장되고 있습니다. 이미 여러 국가에서 4차 산업혁명에 이어 5차 산업혁명을 실현하기 위한 새로운 개념을 잇달아 발표하고 있습니다. 예를 들어, 유럽연합 집행위원회는 '지속가능성', '인간 중심', '회복력' 개념을 바탕으로 이상적인 산업을 지향하는 '인더스트리 5.0'을 발표했고, 독일은 인더스트리 4.0의 후속 정책으로 '인더스트리 4.0 2030 비전'을 발표했습니다. 또한 일본은 2016년에 경제 발전과 사회 문제 해결의 균형을 목표로 하는 '소사이어티 5.0'을 발표했습니다. 여기에서는 4차 산업혁명에 대한 개요와 유럽, 독일, 일본 등 각국의 이니셔티브를 소개합니다.
유럽연합 집행위원회의 4차 산업혁명(인더스트리 5.0)
유럽연합의 주요 기관인 유럽위원회는 2021년에 인더스트리 5.0이 인더스트리 4.0을 대체할 것이라고 발표했습니다. 인더스트리 5.0은 사람, 사회, 환경의 관점을 보완하고 확장한 개념으로 2019년에 발표된 유럽 성장 전략의 우선순위 주제인 "유럽 그린 딜 정책", "디지털 시대에 맞는 유럽", "사람을 위해 일하는 경제"의 영향을 많이 받았습니다.
예를 들어 인더스트리 5.0은 2050년까지 기후변화에 영향을 받지 않는 사회를 위한 산업, 즉 탄소 중립 산업의 실현과 더불어 글로벌 경제 패권을 달성하는 것을 목표로 합니다. 예를 들어 안전하고 지속 가능한 화학물질 개발, 탄소 중립을 실현하는 철강 제조 등 기후변화에 영향을 받지 않는 재활용 중심의 새로운 시장을 창출하는 것을 목표로 합니다.
독일의 5차 산업혁명
독일에서는 연방 정부가 민간 기업을 포함한 산-관-학 협력 체계를 통해 인더스트리 4.0을 주도적으로 추진하고 있습니다. 4차 산업혁명에 따라 독일의 인더스트리 4.0 추진 기관인 플랫폼 인더스트리 4.0은 2019년 향후 10년간의 가이드라인으로 '2030 인더스트리 4.0 비전'을 발표하고 2020년 11월에는 '지속 가능한 생산: 인더스트리 4.0으로 생태적 전환을 적극적으로 형성하기'라는 제목의 보고서를 발간했습니다.
인더스트리 4.0을 위한 2030 비전
'인더스트리 4.0 2030 비전'은 '자율성', '상호운용성', '지속가능성'을 중요한 개념으로 제시하고 있습니다. 각 개념과 관련해서는 기술 전환을 지원하기 위한 노동 조건 및 교육 개선, 부서 및 기업 간 협업을 통한 산업 및 사회 변화, 자원 효율성 향상 등 지속 가능한 제조 실현과 같은 인간 중심의 접근 방식을 구체적으로 언급하고 있습니다.
지속 가능한 생산: 인더스트리 4.0을 통한 생태적 변화의 적극적인 형성
"2030 인더스트리 4.0 비전"의 핵심 개념인 지속가능성을 구체화하기 위한 관점과 시나리오는 "지속 가능한 생산: 인더스트리 4.0으로 생태적 전환을 적극적으로 형성하기"에 정의되어 있습니다. 예를 들어, 지속 가능한 제조를 위해 다음 세 가지 방향을 제시합니다.
소비는 줄이고 영향력은 높이세요.
대량 생산에서 투명한 서비스 제공으로의 전환
순환 경제 시스템의 연결고리
시나리오는 구체적인 시나리오 정의와 사용 사례를 축적하고 신속한 사회적 구현을 목표로 이러한 방향성 내에서 더욱 세부화됩니다.
일본의 5차 산업혁명 - 소사이어티 5.0
일본 정부는 이미 2016년에 '인간 중심 사회'를 의미하는 소사이어티 5.0을 통해 "사이버 공간(가상 공간)과 물리적 공간(현실 공간)을 높은 수준으로 통합하는 시스템을 통해 경제 발전과 사회 문제 해결의 균형을 맞추겠다"는 계획을 발표한 바 있습니다.
유럽연합 집행위원회의 인더스트리 5.0 보고서는 일본의 소사이어티 5.0을 높은 평가를 받는 선도적인 개념으로 소개했습니다. 실제로 일본은 오랫동안 사회 및 환경과의 공존을 위해 노력해 왔으며, 인간 중심의 개념을 통해 자발적인 인식과 행동을 존중해 왔습니다. 또한 재해 발생 시 압도적인 복구 속도로 산업계, 기업, 정부 간의 유대를 통해 전 세계를 놀라게 한 바 있습니다.
그러나 현재 세계 각국에서 4차 산업혁명을 추진하고 있는 가운데 글로벌 표준화를 목표로 한 협업과 주도권 다툼이 펼쳐지고 있습니다. 4차 산업혁명 시대에 일본의 소사이어티 5.0이 글로벌 표준으로 확산되기 위해서는 적극적인 글로벌 협업과 표준화 활동이 필요할 것으로 예상됩니다.
다른 나라의 5차 산업혁명
유럽, 독일, 일본뿐만 아니라 미국, 중국에서도 4차 산업혁명 움직임이 확산되고 있습니다.
미국은 친환경 정책으로 전환하고 있으며, 2021년 독일의 플랫폼 인더스트리 4.0과 미국의 CESMII(청정 에너지 스마트 제조 혁신 연구소)는 환경과 기후 변화에 대응하기 위해 지속 가능한 제조 등의 분야에서 협력한다고 발표했습니다. 중국은 국가 스마트 제조 정책의 비전을 담은 '중국제조 2025' 보고서에서 지속가능성 분야에서 세계를 선도하겠다는 입장을 표명하는 한편, 제조 산업을 위한 친환경 이니셔티브도 발표했습니다.
5차 산업혁명의 핵심 기술
5차 산업혁명의 중요한 개념으로는 "인간 중심주의"와 "지속가능성"이 있습니다. 4차 산업혁명 이전까지는 기계가 사람에게 위험을 초래할 수 있기 때문에 사람과 기계를 별도의 작업 흐름과 안전 장벽 등으로 분리된 공간에 배치해야 했습니다. 또한 공산품을 제조하는 과정에서 인체와 환경에 미치는 악영향 등의 문제가 발생하기도 했습니다. 하지만 4차 산업혁명의 인간 중심 개념에서는 사람과 기계가 함께 일하게 될 것입니다. 또한 지속가능성을 높이기 위해서는 인체와 환경에 친화적인 기술이 필요하며, 개별 기술의 통합이 필수적입니다. 여기서는 '협동 로봇'과 '스마트 셀 산업'을 예로 들어 4차 산업혁명의 신기술을 설명합니다.
인간과 로봇의 통합 협동 로봇
4차 산업혁명에서 가장 많이 도입된 기계는 로봇이었으며, 그 중에서도 공장 조립, 가공, 운반, 유통 공정 등에서 일하는 산업용 로봇은 생산성 향상에 크게 기여했습니다. 4차 산업혁명의 산업용 로봇은 안전 장벽을 사이에 두고 작업했지만, 5차 산업혁명에서는 로봇과 사람이 같은 공간에서 작업을 수행하게 됩니다.
장벽이 없는 환경에서 사람과 같은 공간에서 작업하는 산업용 로봇을 '협동 로봇'(코봇)이라고 합니다. 협동로봇은 사람의 안전을 위해 로봇 팔에 사람의 근접을 감지하는 초음파 센서, 작동 속도를 감지하는 가속도계, 경사를 정밀하게 측정하는 자이로 센서 등을 장착해 정확한 작업을 수행합니다. 또한 작업물의 색상이나 모양을 정확하게 판별해야 하는 경우에는 머신 비전을 탑재하고 있습니다. 또한 안전 제어 소프트웨어 등을 활용하면 사람과 로봇 간의 협업이 가능합니다. 나아가 협동로봇은 기계 간 통합과 통신을 통해 여러 품목의 동시 지원, 수요 변동에 따른 생산량 증감 지원, 생산 품목 변경이 가능한 유연한 생산 시스템 구축 등을 가능하게 합니다.
'인간 중심' 개념의 인간 친화적인 협동로봇은 안전하고 인간과 가까운 곳에서 작업이 가능하기 때문에 공장뿐만 아니라 서비스 분야에서도 활용이 가능하며, 머신비전과 AI의 심화로 의료, 교육, 외식, 유통 등의 분야에서의 적용도 증가하고 있습니다.
디지털 기술과 생명공학의 통합: 스마트 셀 산업
'스마트 세포'는 바이오 기술과 정보 분석 등 디지털 기술을 통해 생체 세포의 물질 생산 능력을 고도로 설계하여 최적의 방식으로 제어하고 극대화한 세포를 말합니다. 나아가 스마트 셀을 하나의 소재 생산 공장처럼 운영하는 '스마트 셀 산업'은 4차 산업혁명의 핵심 기술입니다.
생명공학은 4차 산업혁명의 IT, AI 및 기타 첨단 디지털 기술과의 통합을 통해 괄목할 만한 진화와 발전을 거듭하고 있습니다. 스마트 셀 산업은 이러한 통합을 더욱 촉진했습니다. 예를 들어, 유해한 색소를 사용하지 않고 자연에 존재하는 생물의 착색 기술을 인공적으로 재현하여 변색되지 않고 인체와 환경에 순한 산업용 제품 착색을 구현하는 기술에 대한 연구가 진행되고 있습니다. 식물에서 추출한 내열성, 내충격성 수지는 이미 개발되어 가전제품 외함, 자동차 외장 부품 등에 활용되고 있습니다. 또한 바이오 연료와 유전자 치료제도 스마트 셀 산업에 포함되고 있습니다.
이러한 스마트 셀 산업은 AI를 통한 방대한 양의 정보 분석, 제조 공정별 모듈화된 장비의 조합, 실험용 휴머노이드 로봇, 이 모든 요소의 네트워킹과 같은 디지털 기술이 필요합니다. 이러한 디지털 기술의 진화와 생명공학과의 고차원적인 융합이 5차 산업혁명에서 인간과 환경에 친화적인 '지속 가능한' 경제 활동 실현의 열쇠를 쥐고 있다고 해도 과언이 아닙니다.
요약
5차 산업혁명에서는 각국이 다양한 개념을 내놓고 있는데, 'IoT나 AI를 활용한 4차 산업혁명 기술'을 기반으로 '인간 중심, 지속가능성, 생태계를 포함한 회복력'을 실현한다는 목표를 5차 산업혁명에 추가하는 것으로 요약할 수 있습니다. 이는 단독 기술로는 실현할 수 없으며, 새로운 인프라의 개발과 IT 및 AI와 로봇 기술, 생명공학 기술, 사이버 공간(가상 공간)과 물리적 공간(현실 공간)의 고도의 융합을 통한 '초스마트 사회'의 실현을 수반할 것입니다. 이처럼 4차 산업혁명 시대가 점점 더 복잡해지면서 살아남는 기업은 이러한 문제를 고민하고 기술 혁신을 이뤄내는 기업이 될 것입니다.
