4차 산업혁명 미래 모습 - 4cha san-eobhyeogmyeong milae moseub

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4차 산업혁명이 가져올 우리의 미래는 과연 어떤 모습일까. 그 궁금증을 체험으로 해소시켜줄 ‘제21회 대한민국과학창의축전’이 10일 일산 킨텍스에서 개막했다. ‘꿈을 만나다, 함께 그리다, 새로운 미래를 열다’라는 주제로 열린 이번 과학창의축전 현장에는 우리가 꿈에서나 상상했던 미래가 눈앞에 펼쳐져 있었다.

과학기술이 가져올 미래가 ‘눈앞에’    

사물인터넷과 빅데이터를 활용해 우리가 걷는 모습만으로도 건강진단이 이뤄지고, 자동차가 자율로 움직이고, 택배는 하늘에서 떨어진다. 테러나 원전현장처럼 위험한 곳에는 첨단로봇이 달려가 재난을 해결하고, 사람 몸에 유연한 발전소자를 부착해 전기까지 생산해 낸다.

이처럼 멋진 미래가 우리 상상 속에서만 가능한 꿈이 아니라 과학기술의 혁신을 통한 4차 산업혁명이 가져올 우리의 미래란 것을 이번 과학창의축전 현장에서 직접 확인할 수 있었다. 특히 꿈이 새로운 미래를 여는데 있어서 과연 어떤 과학기술이 필요한지 그 원리를 체험으로 경험할 수 있다는 것이 과학창의축전의 가장 큰 장점이 아닐 수 없다.

‘두 발 전동차 세그웨이 만들기’ 정명고 부스에서 체험활동하고 있다. ⓒ 김순강 / ScienceTimes

소프트웨어교육실에서는 문제 상황을 인식하고 그 문제를 분해한 후 알고리즘을 설계, 프로그래밍 하는 과정을 직접 체험해 봄으로써 ‘안전한 무인 자동차 설계하기’ 원리를 배울 수 있었다. 또 드론 조립 키트를 활용해 직접 만들어 보고, 조종 실습해 보는 체험을 통해 드론이 만드는 미래의 꿈을 코딩해 볼 수도 있었다.

특별히 과학창의축전에는 전국의 150개 학교의 학생들이 162개의 프로그램을 직접 운영하고 있어서 어려운 과학기술의 원리를 또래 학생들끼리 배우고 가르친다는 것도 큰 재미가 아닐 수 없다.

부천의 정명고등학교 학생들은 ‘두발 전동차 세그웨이 만들기’ 부스를 운영하고 있었다. 요즘 학생들에게 세그웨이가 이동수단으로 인기가 높기 때문에 그것을 직접 만들어볼 수 있다고 하니까 많은 참가자들이 몰렸다.

여기서 프로그램을 운영하는 학생은 “세그웨이를 만들려면 수평과 무게중심의 원리를 잘 이해해야 한다”며 어려운 과학을 차근차근 설명하고, 프로그램에 참여한 학생은 로봇 모형 종이를 제작해 두발 전동차를 연결, 제작하는 과정까지 척척 따라하고 있었다.

4차 산업혁명 시대의 승자가 되려면? 

그리고 전시장 다른 한쪽에서는 관람객들이 4차 산업혁명을 제대로 이해하고 체험프로그램에 참여할 수 있도록 특별한 강연도 진행되고 있었다. 심진보 ETRI 그룹장은 ‘대한민국의 제4차 산업혁명 그 본질과 미래’라는 주제로 쉽고 재미있게 4차 산업혁명을 풀어냈다.

그는 먼저 산업혁명의 역사적 교훈부터 짚어주었다. 이집트, 잉카, 메소포타미아, 황화, 마야문명 등 여러 고대문명들이 있었는데, 근대로 넘어오면서 어떻게 서양문명이 세계를 제패할 수 있었을까. 그것은 바로 과학기술의 혁신을 통해 산업혁명을 이끌었기 때문이란 얘기다.

심진보 ETRI 그룹장이 대한민국의 제4차 산업혁명 그 본질과 미래’라는 주제로 특별강연하고 있다. ⓒ 김순강 / ScienceTimes

그런데 세계 제패의 원동력이 될 만큼 중요한 산업혁명을 우리나라는 과연 어떻게 거쳐 왔을까. 그는 “1차, 2차 산업혁명에는 소외되어 있었으나 컴퓨터와 인터넷 등 3차 산업혁명은 성공적으로 진행해 왔다”면서도 “우리는 3차 산업혁명을 따라가는 패스트 팔로워(fast follower)였기 때문에 3차 산업혁명을 선도했다고는 할 수 없다”고 지적했다.

하지만 그는 “4차 산업혁명 시대는 시간을 선도하지 못하면 성공할 수 없는 ‘무한경쟁시대’이기 때문에 이제는 복제가 아니라 무에서 유를 남들보다 먼저 만들어내지 못하면 뒤쳐질 수밖에 없다”고 강조했다.

결론적으로 그는 “데이터를 기반으로 하는 지능화 혁명이 제4차 산업혁명의 본질이기 때문에 데이터를 축적하고 활용하는 디지털 지능 시스템과 창의성, 도전정신이 존중 받는 문화를 만들어야만 대한민국이 제4차 산업혁명 시대의 승자가 될 수 있다”고 주장했다.

또 개막식에서 유영민 과학기술정보통신부 장관이 “4차 산업혁명은 창의력과 상상력이 바탕이 된다”며 “인공지능을 비롯한 미래기술들이 총망라되어 있기 때문에 과학창의축전을 통해 많은 아이디어와 영감을 얻을 수 있을 것”이라고 말한 것처럼 창의성과 상상력, 도전정신을 증폭시킬 수 있는 다양한 체험들로 가득 차있는 이번 과학창의축전은 4차 산업혁명 시대의 승자가 되기 위해 꼭 가봐야 할 ‘잇 플레이스’가 아닐까.

4차산업혁명이란 무엇인가  농업사회에서 왜 산업혁명이 되었는지  4차산업혁명이라 함은 분명 1차산업혁명과 2차산업혁명 그리고 3차산업혁명이 순차적으로 발전했을 것인데 우린 자발적이거나, 타의적이거나 시대의 흐름속에서 4차산업혁명의 시대에 존재해 있다.

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4차 산업혁명에 발 맞춰 IT기술과 융합한 창조적이고 창의적인 시대가 도래한다고 한다. 1차, 2차, 3차 산업혁명속에 현대사회는 빠르게 발전과 성장해 앞으로의 시대는 IT기술과 인터넷 플랫폼시대인 융합과학시대, 4차 산업혁명 시대로 발달한다고 한다.


미래시대를 대비하기 위해 우리는 어떻게 해야 할까  시대가 변했는데 현대인들은 4차 산업혁명 시대에 어떻게 대비해야 할까  사회변화 혁명의 예를 간단히 들어보면 과거 조선시대에 양반들이 성공할 수 있는 길은 과거 장원급제였다. 그러나 근대화되면서 장원급제가 아닌 근대화를 받아드리는 변화를 수용해야 했다. 이때 변화를 자연스럽게 받아들인 사람들은 신분상승 및 사회의 부를 차지하여 사회신분계층을 바꿔놓을 수 있었다. 그러나 변화를 수용하지 못한 사람들은 도태되고 이름뿐인 신분을 유지해야만 했다. 산업혁명의 예는 대량생산이 가능해져 사회변혁이 일어난다. 


대량생산은 새로운 산업이 만들어져 부와 신분를 바꾸어 놓았고 이에 새로운 신흥부자와 새로운 산업발달을 만들어 낸다. 3차 산업혁명에 이어 4차 산업혁명이 발달하는 미래에도 역시 새로운 산업에서 새로운 직업과 신흥부자들이 만들어질 것이다. 급변하는 사회발달에 4차산업혁명의 변화를 자연스럽게 받아들이려면, 4차산업혁명이 무엇을 뜻하는 지 왜 4차산업혁명이 일어나게 되었는지 알아야 겠다.

우선 4차 산업혁명 전에 산업혁명이란 무엇인가  인류는 과거 구석기 신석기 시대를 거쳐 철기시대와 르네상스 시대를 지나 산업시대로 진입한다.


산업시대이후 산업화에 혁명이 일어나는데 그것은 증기기관의 발명에 의해서다. 열에너지를 운동에너지로 바꿀 수 있는 기술혁명이 일어났는데 이를 제1차 산업혁명이라 할 수 있다. 예를 들어 밀폐된 공간에서 물을 끓이면 수증기가 물일 때에 비해 부피가 늘어가기 때문에 압력이 발생하게 된다.


이 압력을 한쪽방향으로 전달하면 그 방향으로 미는 힘이 생기는데 이 힘으로 증기기관차 같을 기차를 만들거나 인간의 힘으로 할 수 없었던 거대한 기계가 돌아가게 하는 등 에너지를 만들 수 있었던 것이다. 이렇게 물을 증기로 바꾸는데 사용된 연료는 바로 석탄이란 자원이었다.


그런데 이것이 왜 혁명이었을까  이는 과거 인간의 막대한 노동력이 필요한 산업분야에서 획기적인 효율성을 가져왔기 때문이다


증기 기관은 사람이 할 수 없는 큰 힘이 들어가는 일을 해냈고 수많은 노동력을 대체했기 때문이다. 이로인해 인류는 산업생산이 대폭적으로 늘어나는 1차 산업혁명, 즉 산업시대로 들어서게 된다.

1차 산업혁명이 인간이 석탄을 이용해 열에너지를 운동에너지로 바꾼 것이라면, 2차 산업혁명은 대량생산이 가능해진 시기이다. 2차 산업혁명은 더 효율적으로 자원들을 활용해 대량생산이 가능해진 시기를 의미한다. 우리는 이때 만들어진 기술을 아직까지도 여전히 이용한다.


2차 산업혁명이 가능했던 이유는 새로운 에너지 자원인 석유자원과 전기 에너지 때문이다. 증기기관은 기계를 작동하기 위해서는 증기를 끓여서 스팀라인으로 보내야 했지만 전기에너지로 인류는 복잡한 파이프라인 없이 더 강력한 에너지를 얻게 되었다.이를 통해 엄청나게 큰 규모의 공장을 만들 수 있게 되었고, 이 공장을 통해 기존에는 상상도 못했던 속도로 제품을 만들어 낼 수 있게 되었다.

이뿐만 아니라 또 다른 자원인 석유의 발견으로 자동차를 이용할 수 있었을 뿐만 아니라 석유를 통해 플라스틱의 원료인 폴리프로필(Poiypropylone)과 플라스틱이라는 값싸고 유용한 자원을 얻을 수 있게 됐다.

값싸고 녹 쓸지도 않고 자유자재로 형태를 만들 수 있는 플라스틱으로 기존에 상상도 못했던 다양한 제품을 저렴한 가격에 만들게 되는 혁기적인 발견이었다. 3차산업혁명은 정보화혁명, 자동화혁명이라 불린다. 전기에너지의 발견으로 공장을 돌릴 수 있게 됐다. 하지만, 공장에 있는 수 많은 기계를 가동시키기 위해서는 인간의 노동력이 필요하다. 

예를 들어 정유공장을 가동시키기 위해 1000개의 버튼과 1000개의 밸브가 있다면, 이 밸브와 버튼을 실시간으로 계속 조절해주는 사람이 필요했고, 최소 2000명의 인력이 상시 필요했다. 하지만 20세기 중반을 넘어서면서 컴퓨터라는 연산장치가 등장하면서 인간이 만든 최초의 인간의 뇌의 기능을 수행하는 물건이 대체됐다. 물론 인간만큼은 똑똑하다는 얘기는 아니다.


인간의 뇌에서만 할 수 있던 고유의 기능중 하나인 연산을 할 수 있게 된 것이다. 이것은 공장에 엄청난 파급효과를 가져왔고, 컴퓨터 프로그램으로 기계의 동작을 제어하는 Proarmmable Logic Control 즉, PLC제어가 생겨난 것이다. 이것은 엄청난 변화를 가져온다. 인간이 해야 했던 노동 중에 완전히 단순한 노동은 모두 컴퓨터를 이용할 수 있게 된 것이다.


쉽게 이해하려면 3차 산업혁명의 산물인 세탁기, 전기 밥솥등을 떠올려보자. 과거 인간이 직접해야 했던 세탁을 세탁기에 입력된 프로그램 알고리즘에 따라 자동으로 해주니 편하지 않은가  이처럼 세탁기 뿐만 아니라 버튼만 누르면 알아서 내려오는 엘리베이터, 카드를 대면 열리는 개찰구, 사람을 감지해서 움직이는 에스컬레이터, 모두 3차산업혁명의 결과로 나온 산물이다.


그리고 공장에서도 수많은 공정이 프로그램으로 돌아가면서 더 정밀한 제품, 저렴한 제품, 복잡한 제품을 만들 수 있게 되었고, 반도체기술의 발달이 가능했던 것도 다 3차산업혁명덕분이다. 3차산업혁명이 없었다면 지금과 같은 고밀도 집적회로 즉, 성능좋은 CPU개발이 불가능했을 것이고,스마트폰을 만들 수 없을 것이다. 그럼 4차산업혁명은 무엇일까?


1차에서 3차산업혁명에 대해 알아보았는데 산업혁명의 특징은 매 산업혁명마다 생산성이 증가한다는 것이다. 정확히는 필요한 한사람의 노동력 대비 생산성이 증가하는 것으로 필요한 한 사람의 노동력 대비 생산성이 지금보다 획기적으로 증가하는 기술만 생긴다면, 그것을 바로 4차산업혁명이라 할 수 있다.21세기에 접어들면서 조만간 4차산업혁명이 시작될 거라고 주장하는 미래학자들이 많다. 정확히는 4차산업혁명은 지금 현재 진행형이다. 

현재의 생산성을 높여주는 최첨단 기술을 보면 첫 번째 후보는 사물인터넷이다. 예를 들어 방에 있는 전등을 켜고 끌 때에 직접 손으로 끄지 않고 핸드폰의 스위치 OFF 버튼만 누르면 스위치에 부착된 사물인터넷 제품이 자동으로 스위치를 작동시킨다. 수 많은 사물들이 서로 인터넷으로 연결되어 우리의 노동력을 대신해 준다는 개념의 사물인터넷은 음성인식 스피커가 말만하면 방의 스위치를 끄고 밖에서 집에 들어오기 전에 보일러를 돌려준다. 우리가 해야하는 노동력을 사물인터넷 기기들이 대신해 주는 만큼 편리성과 생산성이 증가한다. 생산성이 증가하므로 산업혁명 조건에 들어 맞는다. 

두 번째는 인공지는 AI이다. 인공지능은 말할 것도 없이 인공지능이 계속 발달하면 한 사람의 노동력 대비 생산성은 엄청나게 증가될 수 있다. 100명이 일하는 공장에 90명을 해고하고 나머지 노동력을 인공지능이 대신하게 된다면 생산성은 무려 10배가 증가하는 것이다. 지금까지의 산업혁명과는 비교가 안되는 결과이다. 예를 들면 유튜브는 크리에이터가 영상을 올리면 며칠만에 그게 어떤 성향의 영상인지 바로 파악하고 어떤 사용자한테 추천동영상으로 띄워줄지 결정한다. 심지어 내용과 제목을 다르게 적더라도 유튜브는 바로 파악한다. 유투브를 관리하는 인공지능 알고리즘이 이 모든 것을 관리하기 때문이다. 이게 어떻게 가능할까  유투브에 영상을 올리면 유튜브는 수 십명의 다양한 사람들에게 영상을 볼 수 있게 띄워준다. 그중 특정 유튜브 채널을 보는 사람이 클릭하게 된다면, 유튜브는 그런 류의 영상으로 파악해 보내준다. 그리고 영상을 본 사람이 중간에 나가지 않고 계속 봐 준다면 재미있는 영상으로 간주한다. 이렇게 인공지능이 유튜브를 관리하면서 원래는 인간관리자가 하던 일을 대신하면서 노동력대비 생산성이 대폭 증가했다. 이 역시 생산성이 증가하므로 산업혁명 조건을 충족한다. 

세 번째는 빅데이터다. 사실 빅데이터는 인공지능과 뗄 수 없는 관계이다. 데이터를 모아서 중요한 데이터을 가공하는 과정을 인공지능이 개입했을 때 빛을 발하기 때문이다. 신용카드 사용패턴을 분석하면 내가 여자친구가 생겼는지 헤어졌는지 모태솔로인지 정확하게 파악할 수있다. 굳이 신용카드 패턴도 필요없다. 평소 위치정보, SNS에 올리는 글 어떤 게시글에 좋아요을 누르고 어떤 유튜브 채널을 구독하고 좋아요를 누르는지만 파악해도 그 사람에 대해 그 누구보다 많이 파악할 수 있다. 이렇게 수많은 데이터를 모아서 필요한 데이터로 가공하는 것을 빅데이터라고 한다. 이외에도 로봇기술과 가상현실 등등 여러 가지가 있다.

제4차 산업혁명, 학교 교육을 어떻게 변화시킬까?

- 학습자에게 실생활 연계를 위해 주어지는 과제는 개인 의 학습 활동 넘어 소집단 활동 및 교실 안팎의 적극적 교류를 통해 해결 가능한 경 우가 많음. - 정보기술 활용하여 교실, 학교, 국가를 넘어 학습자와 학습자, 학습자와 교사, 학습 자와 전문가 간의 협력학습 수행함.

현재는 몇차 산업?

우리는 현재 4차 산업혁명 시대에 살고 있습니다. 보통 혁명이라고 하면 무엇인가 급격한 변화의 느낌을 줍니다.