4차 산업혁명 핵심기술 용어정리

4차 산업혁명(The 4th Industrial Revolution)

 

2020년 말이 다가오고 있습니다.
2021년에 새로 사업이나 프로젝트를 준비하시거나 투자할 곳을 찾기 위해서 열심히 리서치와 공부하시는 분들이 많으실 텐데요. 굳이 사업으로의 접근이 아니라도 앞으로 다가오게 될 미래에 적응하기 위해 알아두어야 할 기본적인 지식인 것 같습니다.
최근 들어 4차 산업혁명을 통해 많이 듣게 되는 용어들이 있습니다.
대략 알고 있지만 정확하게 이해하기 위해 주요한 용어들을 찾아보았습니다.

또한 이해를 쉽게 하기 위해서 관련 유튜브 영상들을 살펴보고 이해가 쉬운 한글 버전과 도움이 될 만한 영어로 된 유튜브들도 올려보았습니다.

 

4차 산업혁명(The 4th Industrial Revolution) 주요 용어

• 인공지능(AI)
• 빅데이터
• 사물인터넷(IOT)
• 로봇
• 드론
• 가상현실(VR), 증강현실(AR)
• 자율주행차(Self-driving car)
• 양자컴퓨터

 

인공지능 AI(Artificial intelligence)

인공지능은 인간의 학습능력, 추론능력, 지각능력, 논증능력, 자연언어의 이해능력 등을 인공적으로 구현한 컴퓨터 프로그램 또는 이를 포함한 컴퓨터 시스템이며 하나의 인프라 기술이기도 합니다. 인간을 포함한 동물이 가지고 있는 지능 즉, natural intelligence와는 다른 개념입니다. 지능을 갖고 있는 기능을 갖춘 컴퓨터 시스템이며, 인간의 지능을 기계 등에 인공적으로 구현한 것입니다. 인공지능이라는 용어는 또한 그와 같은 지능을 만들 수 있는 방법론이나 실현 가능성 등을 연구하는 과학 분야를 지칭하기도 합니다.

 

 

 

빅데이터 (Big data)

기존의 데이터 베이스로는 처리하기 어려울 정도로 방대한 양의 데이터를 의미합니다.
빅 데이터란 기존 데이터베이스 관리도구의 능력을 넘어서는 대량(수십 테라바이트)의 정형 또는 심지어 데이터베이스 형태가 아닌 비정형의 데이터 집합조차 포함한 데이터로부터 가치를 추출하고 결과를 분석하는 기술입니다.
수 테라바이트의 용량을 지닌 위키백과의 텍스트 및 이미지 자료는 빅 데이터의 고전적 사례에 속합니다.
다양한 종류의 대규모 데이터에 대한 생성, 수집, 분석, 표현을 그 특징으로 하는 빅 데이터 기술의 발전은 다변화된 현대 사회를 더욱 정확하게 예측하여 효율적으로 작동케 하고 개인화된 현대 사회 구성원마다 맞춤형 정보를 제공, 관리, 분석 가능케 하며 과거에는 불가능했던 기술을 실현시키기도 합니다.
이같이 빅 데이터는 정치, 사회, 경제, 문화, 과학 기술 등 전 영역에 걸쳐서 사회와 인류에게 가치 있는 정보를 제공할 수 있는 가능성을 제시하며 그 중요성이 부각되고 있습니다.

하지만 빅데이터의 문제점은 바로 사생활 침해와 보안 측면에 자리하고 있습니다. 빅데이터는 수많은 개인들의 수많은 정보의 집합입니다. 그렇기에 빅데이터를 수집, 분석할 때에 개인들의 사적인 정보까지 수집하여 관리하는 빅브라더의 모습이 될 수도 있는 것입니다. 그리고 그렇게 모은 데이터가 보안 문제로 유출된다면, 이 역시 거의 모든 사람들의 정보가 유출되는 것이기에 큰 문제가 될 수 있습니다.

세계 경제 포럼은 2012년 떠오르는 10대 기술 중 그 첫 번째를 빅 데이터 기술로 선정했으며 대한민국 지식경제부 R&D 전략기획단은 IT 10대 핵심기술 가운데 하나로 빅 데이터를 선정하기도 했습니다.

"10년 안에 세상을 바꿀 가장 중요한 기술" -영국의 과학 학술지 네이처(Nature Outlook)

 

 

사물인터넷 IOT(Internet of things)

사물인터넷은 각종 사물에 센서와 통신 기능을 내장하여 인터넷에 연결하는 기술. 즉, 무선 통신을 통해 각종 사물을 연결하는 기술을 의미합니다. 인터넷으로 연결된 사물들이 데이터를 주고받아 스스로 분석하고 학습한 정보를 사용자에게 제공하거나 사용자가 이를 원격 조정할 수 있는 인공지능 기술입니다. 여기서 사물이란 가전제품, 모바일 장비, 웨어러블 디바이스 등 다양한 임베디드 시스템이 됩니다. 사물인터넷에 연결되는 사물들은 자신을 구별할 수 있는 유일한 아이피를 가지고 인터넷으로 연결되어야 하며, 외부 환경으로부터의 데이터 취득을 위해 센서를 내장할 수 있습니다. 모든 사물이 바이러스와 해킹의 대상이 될 수 있어 사물인터넷의 발달과 보안의 발달은 함께 갈 수밖에 없는 구조입니다. 정보 기술 연구 및 자문회사 가트너에 따르면 2009년까지 사물인터넷 기술을 사용하는 사물의 개수는 9억여개였으나 2020년까지 이 수가 260억 개에 이를 것으로 예상됩니다. 이와 같이 많은 사물이 연결되면 인터넷을 통해 방대한 데이터가 모이게 되는데, 이렇게 모인 데이터는 기존 기술로 분석하기 힘들 정도로 방대해집니다. 이것을 빅 데이터라고 부릅니다. 따라서 빅 데이터를 분석하는 효율적인 알고리즘을 개발하는 기술의 필요성이 사물인터넷의 등장에 따라 함께 대두되고 있습니다. 시스코 시스템즈의 조사에 따르면 2013년부터 2022년까지 10년간 사물인터넷이 14조 4천억 달러의 경제적 가치가 있을 것이라고 예상합니다.

 

 

로봇(Robot)

로봇은 인간과 유사한 모습과 기능을 가진 기계 또는 한 개의 컴퓨터 프로그램으로 작동할 수 있고(Programmable), 자동적으로 복잡한 일련의 작업(Comlex Series of A,ctions)을 수행하는 기계적 장치를 말합니다. 또한 로봇은 제조공장에서 조립, 용접, 핸들링 등을 수행하는 자동화된 로봇을 '산업용 로봇'이라 하고, 환경을 인식하고 스스로 판단하는 기능을 가진 로봇을 '지능형 로봇'이라 부릅니다. 사람과 닮은 모습을 한 로봇을 '안드로이드'라 부르기도 합니다. 그리고 다른 뜻은 형태가 있으며, 자신이 생각할 수 있는 능력을 가진 기계라고도 합니다. 그리고 인공의 동력을 사용하는 로봇은 사람 대신, 또는 사람과 함께 일을 하기도 합니다. 통상 로봇은 제작자가 계획한 일을 하도록 설계됩니다. '로봇'이란 용어는 체코슬로바키아의 극작가 카렐 차페크(Carel Čapek)가 1920년에 발표한 희곡 "R.U.R"에 쓴 것이 퍼져 일반적으로 사용되게 되었습니다. 또한 로봇의 어원은 체코어로 "노동"을 의미하는 Robota입니다.

 

드론(Drone) = 무인항공기(Unmanned Aerial Vehicle System)

드론(Drone)은 무인항공기의 영문 속어이며 UAV라고도 불립니다. 무인항공기는 실제 조종사가 직접 탑승하지 않고, 지상에서 사전 프로그램된 경로에 따라 자동 또는 반자동으로 비행하는 비행체, 탑재임무장비, 지상통제장비(GCS), 통신장비(데이터 링크), 지원장비 및 운용인력의 전체 시스템을 통칭합니다. 무인항공기와 모형항공기는 자동비행장치(FCS: Flight Control System)가 비행체에 탑재되어 있는가 여부로 구분됩니다. 즉, 자동비행장치가 포함되면 크기가 작더라도 무인항공기이고, 포함되어 있지 않다면 아무리 큰 비행체라도 모형항공기라고 합니다.

독립된 체계 또는 우주/지상체계들과 연동시켜 운용합니다. 활용 분야에 따라 다양한 장비(광학, 적외선, 레이다 센서 등)를 탑재하여 감시, 정찰, 정밀공격무기의 유도, 통신/정보중계, EA/EP, Decoy 등의 임무를 수행하며, 폭약을 장전시켜 정밀무기 자체로도 개발되어 실용화되고 있어, 향후 미래의 주요 군사력 수단으로 군용 드론이 주목을 받고 있습니다. 최근 몇 년간 빠른 성장이 이루어지고 있는 추세입니다. 2017년 6월 아마존은 드론 이착륙 센터에 대한 특허 출원을 하기도 했습니다.

드론 시장은 최근 몇 년 동안 다양한 드론 옵션으로 폭발적으로 증가하여 일반 사람들이 사진, 레크리에이션 및 경우에 따라 감시와 같은 모든 종류의 목적으로 이러한 소형 비행기를 사용할 수 있게 되었습니다. 드론은 농부의 밭에 비료를 뿌리거나 원격 파이프 라인을 감시하는 것과 같은 응용 분야에도 사용할 수 있습니다.

 

 

증강현실 AR(Augmented Reality) 

증강현실(AR)은 현실세계를 기반으로 3차원 가상 이미지를 겹쳐서 하나의 영상처럼 보이는 기술입니다.

가상현실(VR)의 한 분야로 실제로 존재하는 환경에 가상의 사물이나 정보를 합성하여 마치 원래의 환경에 존재하는 사물처럼 보이도록 하는 컴퓨터 그래픽 기법입니다. 디지털 미디어에서 빈번하게 사용되고 있습니다. AR글래스와 같은 IoT 기기나 홀로그램 기술을 이용해서 응용할 수 있는 분야가 다양합니다.

영화 '아이언맨'에서 아이언맨이 홀로그램을 통해 메인컴퓨터 자비스와 상호작용하는 것을 볼 수 있는데 이런 것이 증강현실(VR)이라 할 수 있습니다. 

 

 

가상현실 VR(Virtual Reality)

현실세계를 차단하는 VR기기를 통해서 인공적인 가상의 세계에서 활동하는 것을 말합니다.

가상현실(virtual reality, VR)은 컴퓨터 등을 사용한 인공적인 기술로 만들어낸 실제와 유사하지만 실제가 아닌 어떤 특정한 환경이나 상황 혹은 그 기술 자체를 의미합니다. 이때, 만들어진 가상의 환경이나 상황 등은 사용자의 오감을 자극하며 실제와 유사한 공간적, 시간적 체험을 하게 함으로써 현실과 상상의 경계를 자유롭게 드나들게 합니다. 또한 사용자는 가상현실에 단순히 몰입할 뿐만 아니라 실재하는 디바이스를 이용해 조작이나 명령을 가하는 등 가상현실 속에 구현된 것들과 상호작용이 가능합니다. 또 가상현실은 사용자와 상호작용이 가능하고 사용자의 경험을 창출한다는 점에서 일방적으로 구현된 시뮬레이션과는 구분됩니다. 쉽게 떠올릴 수 있는 가상현실 시스템의 예로는 비행훈련시뮬레이션과 3D로 표현되었으며 사용자의 의지가 반영될 수 있는 세컨드라이프와 같은 게임이 있습니다. AR / VR 시장은 이미 수십억 달러 규모의 시장으로 자리 잡고 있으며 수년 내에 1,200억 달러 시장을 훨씬 넘어서 계속 성장할 것으로 예상됩니다.

영화 '레디 플레이어 원'에서는 가상현실을 주제로 다루고 있는데 주인공이 VR 글래스를 착용하면 '오아시스'라고 하는 가상세계로 들어가게 됩니다. 현실과 분리된 또 다른 세계를 가상현실(virtual reality)이라고 할 수 있습니다.

 

자율주행(Self-driving car)

"자율주행자동차"란 운전자 또는 승객의 조작 없이 자동차 스스로 운행이 가능한 자동차를 말한다 (자동차관리법 제2조 제1호의3).
자율주행의 개념은 1960년대에 벤츠를 중심으로 제안되었고, 1970년대 중후반부터 초보적인 수준의 연구가 시작되었습니다. 초기에는 아무런 장애 요소가 없는 시험 주행장에서 중앙선이나 차선을 넘지 않는 수준이었으나, 1990년대 들어 컴퓨터의 판단 기술 분야가 크게 발전하면서 장애물이 개입되는 자율주행 분야가 본격적으로 연구되기 시작했습니다.
한국에서도 1990년대 후반부터 국책 교통연구기관과 고려대학교 연구팀을 중심으로 본격적인 연구에 돌입했으며, 잘 알려져 있지 않지만 2000년대 초반 이미 경기도 고양시와 파주시의 자유로에서의 자율주행 기술을 상당 수준으로 완성하는데 성공했습니다. 이 시스템은 교통연구원에서 개발한 것인데, 현재의 자율주행 시스템처럼 임의의 경로로 다닐 수 있는 것이 아니고 자유로 내에서 정해진 진출입로를 오가는 시스템이었습니다. 이 시스템은 2대의 컴퓨터를 활용하는데, 한 대는 교통 환경에 대한 정보를 수집ㆍ판단해 주행을 통제하고, 다른 한 대는 주행에 대한 정보를 받아 차량의 운동을 통제하는 것이었습니다.
2010년대에는 딥러닝을 이용한 자율주행 기술 연구가 급진전 되어 상용차에 제한적으로 탑재되고 있습니다.
2012년 발표된 IEEE의 보고서에 의하면, 2040년에는 전 세계 차량의 약 75%가 자율주행 자동차로 전환될 것으로 예상됩니다.

 

자율주행이 성공하기 위해 기본적으로 필요한 요소

• 인력
• 인프라
• 대규모 투자

 

세계 자율주행 회사들

• Waymo (Google)
• GM Cruise (General Motors)
• Argo AI (Ford Motor Company)
• Tesla (Tesla, Inc.)
• Baidu (Baidu/ China)
• Apple, Daimler, BMW, Audi, Volkswagen, Lyft, and Uber
• Startups: Zoox, Nuro, Aptiv, Autox, and DiDi(Many startups are focused on vertical markets such as taxi and delivery services)

 

 

인프라 (Infra)= 기반시설 (Infrastructure)

기반 시설, 또는 기간 시설, 또는 인프라스트럭처(Infrastructure)는 경제 활동의 기반을 형성하는 기초적인 시설과 시스템(fundamental facilities and systems)을 말하며, 도로나 하천, 항만, 공항 등과 같이 경제 활동에 밀접한 사회 자본을 말합니다. 흔히 인프라(infra)라고도 부릅니다. 최근에는 학교나 병원, 공원과 같은 사회 복지, 생활 환경 시설 등도 포함시킵니다. 이 "인프라"는 범위를 확장하여, "결제 인프라", "배송 인프라"처럼, "기반"을 뜻하는 용어로 쓰이기도 합니다.

자율주행의 인프라에는 완전자율주행에 필수적인 차량 통신, 정밀지도, 교통관제 시스템, 도로시설 구축 등이 있습니다.

 

 

양자 컴퓨터(quantum computer)

양자 컴퓨터는 얽힘(entanglement)이나 중첩(superposition) 같은 양자역학적인 현상을 활용하여 자료를 처리하는 계산 기계입니다.또한 그러한 방법을 '양자 컴퓨팅'(quantum computing)이라고도 합니다. 고전적인(전통적인) 컴퓨터에서 자료의 양은 비트(bit)로 측정됩니다. 양자 컴퓨터에서 자료의 양은 큐비트(qubit or Q-bit)로 측정됩니다.

양자 계산의 기본적인 원칙은 입자의 양자적 특성이 자료를 나타내고 구조화할 수 있다는 것과 양자적 메카니즘이 고안되어 이러한 자료들에 대한 연산을 수행할 수 있도록 만들어질 수 있다는 것에 기인합니다. 양자 컴퓨팅이 여전히 유아기에 있지만, 매우 작은 수의 큐비트를 가지고 양자 수치 계산이 수행되는지에 관한 실험들이 행해져 왔습니다. 양자 정보 통신은 정보 사회의 패러다임을 바꿀 신기술로 여겨졌습니다.

양자 정보 통신을 활용한 양자 컴퓨터는 한 개의 처리 장치에서 여러 계산을 동시에 처리할 수 있어 정보처리량과 속도가 지금까지의 컴퓨터에 비해 뛰어납니다. 하지만 정보 교환을 위해 발생하는 양자 얽힘(quantum entanglement)에 큰 비용이 드는 단점이 있어 양자 정보 통신에서 필수적이지만 비용이 많이 발생하는 얽힘을 가능한 한 줄이고 부정보(side information)를 활용해 정보를 교환하는 방식이 개발되었습니다.

우리는 매일 컴퓨터의 이점을 경험하고 살고 있습니다. 그러나 오늘날의 컴퓨터 시스템으로는 해결할 수 없는 문제가 있습니다. 특정 크기와 복잡성을 초과하는 문제의 경우 지구상에서 문제를 해결할 수 있는 충분한 계산 능력이 없습니다. 이러한 문제를 해결할 수 있는 기회를 잡으려면 새로운 종류의 컴퓨터가 필요합니다. 범용 양자 컴퓨터는 중첩 및 얽힘의 양자 역학 현상을 활용하여 큐 비트 또는 양자 비트 수에 따라 기하 급수적으로 확장되는 상태를 생성합니다.

양자 컴퓨터는 과학의 새로운 돌파구가 되고 있으며, 생명을 구하기 위한 약물, 질병을 조기에 진단하는 기계 학습 방법, 그리고 보다 효율적인 장치 및 구조를 만드는 재료, 은퇴 후 잘 살 수 있는 재정 전략, 응급차의 정보들을 신속하게 전달하는 알고리즘 등의 개발에 박차를 가할 수 있습니다.

2019년 Google이 Sycamore라는 양자컴퓨터를 개발했다고 발표했고 영국의 학술지 Nature에서 최첨단 슈퍼 컴퓨터를 완료하는데 10,000 년이 걸릴 것이라고 주장한 작업을 200초 만에 완료했다고 실었습니다. 따라서 Google은 양자 우위를 달성했다고 주장했습니다. 고전적인 슈퍼 컴퓨터가 소요될 시간을 추정하기 위해 Google은 세계에서 가장 강력한 고전 컴퓨터인 Summit에서 양자 회로 시뮬레이션의 일부를 실행했습니다 .

 

 

 

참고한 웹사이트:

위키백과 - 무인항공기

en.wikipedia.org/wiki/Unmanned_aerial_vehicle

사물인터넷

en.wikipedia.org/wiki/Internet_of_things

자율주행

en.wikipedia.org/wiki/Self-driving_car

가상현실

en.wikipedia.org/wiki/Virtual_reality

What Is A Drone?

www.space.com/29544-what-is-a-drone.html

Autonomous Driving

www.mes-insights.com/5-top-autonomous-vehicle-companies-to-watch-in-2020-a-910825/?cmp=go-ta-art-trf-MES_DSA-20200217&gclid=CjwKCAiAiML-BRAAEiwAuWVgglLqM41zFd92JBnL8mDvGHAppVhBPRfEgavE-wBq2mkl7Z0ZhTuPBRoCecUQAvD_BwE

What is quantum computing?

www.ibm.com/quantum-computing/what-is-quantum-computing/