4차 산업혁명과 로봇(이재원)

[강용호]

4차 산업혁명과 로봇
                                 
   이 재 원 명예교수(기계IT대학 로봇공학과)


1. 서언

  최근 몇 년간 4차 산업혁명, 로봇, 전기자동차, 자율자동차, AI, chatGPT 등의  내용들을 방송, 신문, 유튜브에서 많이 접할 수 있다.  과연 그와 같은 개념이나 제품들이 무엇이며 서로 어떻게 연관되어 있고, 발전해왔으며, 우리에게 어떤 영향을 미칠 것인가라는 궁금점이 많이든다.  이 논고를 통하여 앞에 언급한 내용 등을 함께 간략하게 소개함으로서 우리가 이 흐름에 어떻게 대처해야 할 것인가를 같이 생각해보자 한다. 
 

2. 4차 산업혁명

  인류의 일만년 역사상 인구증가가 기하하적으로 증대된 시기를 제임스 와트가 증기기관을 발명한  1784년도를 기점으로 삼는다.  그림 1에서 보는 바와 같이 석탄으로부터 얻은 증기기관에너지를 이용하여 제직기와 증기기관을 만듬으로서 의류의 대량생산과 물류이송의 혁명을 이루었다. 1890년에는 전기에너지가 발명됨으로 해서 에너지를 원거리로 손쉽게 보낼 수 있었고, 이를 이용하여 자동차의 대량생산을 가능하게 하였다.  1969년에는 컴퓨터가 발명됨으로서 이전의 아날로그 시대에서 디지털 시대로 변화하게 되어 정보의 대량 유통이 가능하게 되었다.  
 
 최근 4차 산업혁명이란  AI, 빅데이터 등의 기술로 인해 발생하는 산업혁명을 말하는 것이지만, 그 시작시기도 모호하고 핵심 기술도 모호하므로 모든 사람들이 그 정의에 동의하는 것은 아니다.  이러한 이유로 차라리 표 1과 같이  1차, 2차 산업혁명을 에너지혁명, 3차, 4차 산업혁명을 디지털 혁명으로 분류하는 것이 더 명확한 분류기준이다.  
 에너지혁명이란 화석, 전기, 원자력 등의 에너지를 사용하여 인간의 육체적 능력을 배가 시킨 Machine aided Work 혁명이라면, 디지털 혁명이란, 컴퓨터, 인터넷, AI, 등 인간의 정신적 능력을 배가 시킨 혁명이며 인간에게 computer aided thinking을 요구하고 있다고 생각할 수 있다. 이러한 혁명적인 변화는 우리주변에서 많이 볼 수 있다. 대량 생산의 공급자 중심에서 소셜앱을 이용한 소비자 중심의 판매로 가고 있고, 기계가 대신하기 때문에 아동 노동자를 고용함으로써 실직이 발생한 것처럼 컴퓨터를 이용한 관리가 일상화 되어 많은 관리직 화이트 칼라 노동자 들이 실직하는 사태가 발생하고 있다.  
 주식시장에서도 1990년도는 시가총액 상위종목에 원유, 금융, 자동차 등의 하드웨어 중심 회사들이 상위를 차지한 반면 2020년도에는 삼성전자, 네이브 카카오, 셀트리온, LG화학 등 반도체, 포탈, 바이오와 관련된 산업들이 상위를 차지하고 있다.  이러한 혁명적인 변화로 인하여 사회갈등이 증폭되어 에너지 혁명이 진행되는 동안 영국, 프랑스, 독일, 러시아, 일본 등에서 체재 혁명이 일어났다.  현재에는 디지털 정보에 익숙한 사람이나 나라들이 부를 독식하게 되어 빈부차가 증가하고 있다.  이처럼 우리들은 앞으로 디지털 혁명이 어떻게 진행되고 어떻게 대응해야 하는지를 알고자 한다면  지나간 에너지 혁명시대에 사람들이 급격한 변화에 어떻게 행동하였는가를 잘 살펴봄으로서 우리의 미래를 설계할 수 있을 것이다.
 

그림 1.  산업혁명의 역사 

< 표 1.  에너지 혁명과 디지털 혁명의 비교>

에너지 혁명 (1차, 2차)	디지털 혁명 (3차, 4차)
화석, 전기, 원자력	컴퓨터 인터넷, 인공지능
육체적 능력 극대화	정신적 능력 극대화
Hardware	Software
Machine Aided Work	Computer Aided Thinking
협동정신	창의성

3. 로봇

  로봇이란 말은 체코어로 강제노동이나 고된일을 뜻하는 Robota라는 말에서 유래했고 1920년 체코의 문학가 칼 차벡이 Rossum’s Universal Robots라는 희곡에서 처음 사용되었고, 그 내용은 1차세계 대전을 격은 유럽에서 기계문명으로 인해 인간이 로봇으로 대체되고 있다는 비관적인 내용을 담고 있다.  1936  체플린이 감독, 주연한 Modern Times도 유사한 내용을 담고 있다. 하지만 100년이 지난 지금 우리들은 기계에 예속되지 않고 기계를 잘 활용하여 냉장고나 세탁기처럼 오랜 세월 여성들의 노동을 요구하든 일들에서 해방되게 하였다. 그 중에서 로봇은 사람의 팔 형태를 모방한 자율 구동장치로서 인간의 작업 중 용접, 연마 등과 같은 힘들고(Dirty), 개복수술과 같은 어렵고(Difficulty), 지뢰제거와 같은 위험한(Dangerous) 작업을 대신하기 위하여 개발되어 왔다. 산업용 로봇이 자동차 조립과 같은 제조업중심으로 개발되어 현재는 자동차 제조가 거의 무인화로 제작됨에 따라 저가의 고품질 자동차를 대중들이 살 수 있게 되어 교통혁명이 일어날 수 있었다.  
 
 현재는 인간과 협업할 수 있는 물류자동화, 택배, 식당에서 음식 서빙 등 다양한 서비스 로봇분야로 확장되고 있다.  교육로봇, 청소로봇, 노약자 보조 로봇 등 다양한 형태의 로봇이 나오고 있지만 로봇의 주된 목적인 3D 작업이 아닌 분야에서는 그 사용이 제한적인 것을 볼 수 있다.  또한, 로봇이란 개념은 로봇 펀드매니저, IBM Watson 소프트웨어를 이용한 진료 등에서 로봇 진료 등 소프트웨어가 인간을 도와주는 것을 모두 로봇이라고 부르고 있다.  하지만 이것들은 엄밀하게 말하면 로봇기술이라 말하기 어렵다.  
 로봇 학회에서는 로봇이란 그림 2와 같이 센서와 같은 정보획득 및 인식기능과, AI와 Bigdata를 이용한 인지기능, 로봇팔, 자동차, 드론과 같은 기계장치가 1개의 제품 안에서 결합되어 작동하는  것을 말한다.  앞으로 센서, AI 등의 기술이 발전하게 되면 극한 직업을 대체하는 분야에 로봇이 더 많이 활용될 것이다.
   전기자동차의 도입과 함께 자율자동차 기술이 도입되고 있는데, 이는 인간을 자동차 운전에서 해방시킬 뿐만 아니라 인간의 실수로 인한 사고를 감소시키고자 도입되고 있다.  자동차가 이제는 운송의 역할 뿐만 아니라, 스마트 폰과 연계시킴으로서 자동차를 단순한 이동수단에 끝이지 않고 움직이는 가게 또는 사무실로 사용할 수 있도록 변신하는 스마트 모빌리티라고 정의하게 될 것이다.
 

그림 2.  로봇공학의 정의
 

4. 인공지능

  알파고의 바둑게임을 통하여 AI의 지능이 인간을 능가할 수 있다는 것을 보였고 이를 통하여 다양한 사진, 얼굴 들을 인식하는 기술들이 개발되었다.  이러한 기술에 한걸음 더 나아가 다양한 대화가 가능한 chatGPT (Generative-Pretrained Transformation) 기술이 선보이게 됨으로서 이제 인간의 지능을 확실히 능가하는 기술이 최근 소개되었다.  여기에서 사용된 Transformer라는 기술은 이전에 사용되던 순환 신경망(RNN)이나 합성곱 신경망(CNN)과 달리 초거대 언어모델(Large Language Model)에서 Self Attention 이라는 알고리즘을 사용하여 각 단어들의 연관성을 확률적으로 분석하여 가장 확률이 높은 단어를 연결하여 문장을 생성하는 기술이다.  이 알고리즘이 작동하기 위하여서는 많은 데이터를 미리 학습(Pre-Trained)시키는 과정이 필요하므로 높은 컴퓨터 연산속도가 필요하다.  이를 위해 엔비디야의 병렬형 CPU가 많이 필요하다.  이런 컴퓨터 기술이 뒷받침 되기 때문에 GPT와 같은 알고리즘이 성공할 수 있었다.  
 

그림 3.  초거대 언어모델과 지형도
 
 초거대 언어모델은 그림 3과 같이 많은 데이터를 이용하여 단어 간의 지형을 미리 학습하면  단어 간의 관계식을 쉽게 파악하여 질문에 대한 대답을 제시할 수 있는 것이다.  이러한 기술은 우리가 매일 생성하는 다양한 방대한 정보와 지식들을 자율학습을 통하여 원하는 사람들에게 전달함으로서 문제해결과 언어학습, 대화, 창의적 아이디어 등에 활용될 수 있는 반면, 부정확한 정보, 편향성, 가짜 뉴스와 정보를 제공함으로서 우리를 불안하게 할 수 도 있다.  따라서, 지나친 정보들을 통제할 수 있는 세계적인 규제기구가 필요할 것이다.
 

5. 결언

  이와 같이 4차 산업혁명, 로봇, 자율자동차, AI는 디지털 혁명이라는 트랜드와 서로 연계되어 있고, 앞으로도 계속 이러한 물결이 밀어닥칠 것이므로 우리가 그동안 야생 말을 길들여서 인류의 이동수단으로 잘 이용하였고, 증기기관차를 잘 활용하여 인구와 자원의 이동이 원활하게 됨으로서 우리의 문명이 발전한 것처럼, 인공지능이라는 신기술도 우리가 그 장점과 단점을 잘 파악하여 인류에 발전에 활용할 수 있도록 우리 모두가 협력할 필요가 있다.  또한 우리들은 이러한 새로운 기술의 도래가 필연적이라면 그 기술을 피하지 말고, 우리가 말에 올라타서 말을 길들여 왔던 경험과 같이, 새로운 기술을 회피하지 말고 적극적으로 활용하여, 그 기술들이 잘못된 길로 가지 않도록 법과 제도등을 잘 정비하여야 할 것이다.