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[83]메타버스(Metaverse)와 스마트팩토리

박정수 성균관대 교수의 현미경 '스마트팩토리'
제조업 부흥의 선봉장,'인공지능 기반 스마트팩토리'
  • 등록 2021-06-12 오전 7:30:05

    수정 2021-06-12 오전 7:30:05

박정수 성균관대 스마트팩토리 융합학과 겸임교수
[박정수 성균관대 스마트팩토리 융합학과 겸임교수] 제조 산업에 이미 와 있는 미래의 모습은 메타버스(Metaverse)라는 새로운 세계관(世界觀)이다. 메타 버스는 초월을 의미하는 메타(meta-)와 세계를 의미하는 유니버스(-universe)를 합성한 신조어이지만, 간단히 말하면, 인터넷에 존재하는 삼차원 가상 공간(사회)이다.

이용자는 이 공간에서 자신의 화신(아바타)를 조작하여 다른 이용자(아바타)와 함께 상호작용 및 소통하면서 경제 활동을 포함한 사회 생활을 영위할 것이다. 좀 더 파고들어가 보면 물리적인 현실 세계의 실생활과 병렬 · 병존하는 “또 다른 세상”, 즉 현실과 가상 모두 공존할 수 있는 생활형·게임형 가상 세계라는 의미로 폭넓게 사용되는 세상이 메타버스다. GPU(graphics processing unit)의 창안 기업이자, 인공지능 컴퓨팅 분야의 글로벌 선도기업으로서 현대적 컴퓨터 그래픽을 재정의하고 병렬 컴퓨팅의 변혁을 일으키고 있는 NVIDIA가 향후 20 년을 이끌 기술 아젠다(agenda)로 “메타버스”를 주목하고 있어서 관심이 더욱 고조되고 있다.

이러한 메타버스 개념을 적극적으로 적용하고 있는 로블록스(Roblox)와 제페토(ZEPETO)라는 기업이 사회적인 동등함을 실현하는 젠더(gender), 즉 밀레니얼과 Z세대에게 높은 명성을 얻고 있는 점도 과거와 다른 뉴노멀(new normal)이다. 로블록스(Roblox)는 사용자가 게임을 프로그램하거나 다른 사용자가 만든 게임을 플레이할 수 있는 온라인 게임 플랫폼 및 게임 제작 시스템으로 개발자는 물론 이용자도 돈을 버는 생태계를 조성하고 있다. 미래의 부업 비즈니스 모델, 모든 게 가능한 3D 세상, 제페토(ZEPETO)는 인공지능(AI) 기술과 사용자에게 세상에 하나뿐인 가상 캐릭터를 만들 수 있는 3D 아바타 소셜 서비스를 제공하고 있다.

이와 같이 메타버스 세상에서는 공급자와 수요자, 기업과 고객이라는 기존의 거래관계에 대한 경제원리의 기존 틀이 바뀌고 있으며, 공유의 개념이 시장과 고객의 핵심 요구로 나타나고 있다. 공급자는 수익을 창출하고 수요자는 돈을 지불하고 재화(財貨)를 얻는 전통적인 경제 사이클이 변화하고 있다. 로불록스처럼 공급하는 기업이 사용자, 즉 고객에게도 수익을 공유하게 하는 새로운 비즈니스 모델을 제시한 것이 증거다. 개발 공급자와 사용자가 공동으로 돈을 버는 생태계를 조성하는 뉴노멀(new normal) 산업화 시대가 도래하고 있다는 시그널(signal)이다. 어쩌면 메타버스(metaverse)가 공급과 수요의 경제 원리를 공유와 참여의 경제학 시대로 탈바꿈시키고 있는듯 하다. 그 중심에 사물 인터넷(IoT)과 행동 인터넷(IoB) 기술이 있다.

정보통신기술(ICT)과 각종 디바이스 기술의 융합은 체험과 실감이라는 기능을 창출하여 개인화와 다양성을 요구하는 고객과 시장에서 실질적인 사용자 경험(UX-Design)을 실현시키고 있으며, 고객 맞춤을 요구받고 있는 제조 산업은 스마트 팩토리로 응답을 해야 할 시점에 직면해 있다. 점점 더 개인화되고 있는 사람 중심 생활 양식(lifestyles)의 변화는 시장의 변화를 몰고 오기 때문에 생존을 위해서 그 모든 대응책을 제조업이 떠맡아야 한다. 과거 수 십 년간 구축해 온 중앙 집중(CPU) 방식의 물리적인 시스템으로는 경쟁에서 견딜 수 없을 것이다. 왜냐하면 고객 요구(wants & needs)의 변화가 메타버스(metaverse) 세상을 갈망하기 때문이다. 아래 그림은 미국의 미래학 분야의 비영리 연구 단체인 ‘ASF (Acceleration Studies Foundation)’가 메타버스(metaverse)를 크게 4 가지로 나누어 설명하고 있는 도표다.
출처 : ASF, Metaverse Roadmap Overview, 성균관 대학교 스마트팩토리 융합학과 박정수 교수 재인용.


메타버스는 증강현실, 라이프 로깅, 미러 월드, 그리고 가상 세계로 구분해서 생각해야 한다. 첫 번째, 증강 현실 (Augmented Reality)은 물리적 환경에 기반을 둔 가상의 이미지와 컴퓨터 인터페이스를 적용한 메타버스이다. 2016 년에 출시되어 전 세계적으로 인기를 얻은 모바일 게임 “포켓몬 GO”가 그 대표적인 예이다. 두 번째, 라이프 로깅(Life logging)은 사용자의 일상 정보와 경험을 가상 세계에 기록 · 저장 · 공유하는 활동을 의미한다. 인스타그램, 페이스북을 비롯한 SNS가 모든 라이프 로깅의 메타 버스에 해당한다. 세 번째, 미러 월드(Mirror Worlds)는 이용자가 속한 물리적 세계를 실제와 똑같이 재현하거나 추가 정보를 추가하여 “새로운 다른 정보”로 확장하는 메타버스이다. 구글 어스(Google Earth) 같은 지도 서비스는 물론, 배달 앱 같은 O2O(online to offline) 서비스에서도 실제로 존재하고 있는 음식점을 디지털로 복사했다는 점에서 미러 월드의 예라고 말할 수 있다. 마지막으로 가상 세계 (Virtual Worlds)는 현실에 존재하지 않는 세계를 가상 세계에 구현한 메타버스(metaverse)다. 사용자 활동을 아바타를 이용하여 실시간으로 대규모 다중 접속 온라인 게임 (Massive Multiplayer Online Game)이 가상 세계를 설명하는 가장 좋은 예다.

과거 “뉴 미디어” 또는 “멀티미디어”라는 말이 회자될 때를 돌이켜 보면, 비슷한 단어로 “가상 현실” 또는 “사이버 공간”을 유추할 수 있을 것이다. 이러한 단어와 개념 및 메타버스의 차이는 “가상 현실”처럼 피드백(feed-back) 하는 기능이 핵심이다. 또한 “사이버 스페이스”와 같이 웹이나 게임 등 현실 사회에는 존재하지 않는 공간까지 모두 포함하는 것은 상호 의존성과 운용성(interoperability)이 기능적으로 매력을 갖고 있기 때문일 것이다. 그리고 메타버스가 주목받는 이유 중 하나는 가상 공간의 규칙이 오픈 소스화되어 있으며, 이용자 스스로 가상 공간에서 다양한 것을 창조하거나 변경할 수 있다는 점이다. 아바타가 커뮤니케이션하는 등 유사한 것은 지금까지도 존재하고 있었지만 이들과 비교하면 메타버스는 이용자에게 활동의 자유도가 매우 높아지고 있다고 말할 수 있다. 특히 경제 활동에 관해서는 기존의 광고와 상품 및 정보의 매매 이외에 이용자가 가상 공간 내에서 작성 · 제작한 의류와 건물, 각종 제화 등에 대한 지적 저작권과 소유권이 인정되는 추세에 있다. 화제가 되고 있는 미국 린든 랩 사가 개발한 ‘Second Life (세컨드 라이프)’는 인터넷 기반의 가상 세계로 메타버스의 대표적인 예이다.

이미 와 있는 메타버스 세상에서 제조 산업이 새로운 수익원을 창출하는 것은 쉬운 일이 아니다. 지속 가능한 수익을 창출하기 위해서는 철저한 인식의 전환이 있어야 한다. 시장과 고객의 정의를 어떻게 내려야 할까? 누구가 개념을 설계하면 되는 일인가? 그러나 시작은 데이터를 읽어내야 고객과 시장을 정의할 수 있을 것이다. 실제로 고객과의 학습 관계를 형성하기 위해 제조업은 고객들이 무엇을 하고 있는지 감지해야 한다. 고객들이 시간이 지나면서 해 온 일들을 기억해야 한다. 왜냐하면 기억한 내용으로부터 학습해야 하기 때문이다. 궁극적으로 고객들이 기존 수익에 어떻게 공헌하고 있는지 그리고 새로운 수익원을 창출하기 위해서 수익에 더 도움이 되도록 학습한 지식을 활용해야 한다. 그래서 시장이든 공장이든 현장에 모든 답이 있다고 주장하는 것이다. 그것들을 구체화시키는 방법은 시스템을 사용하여 고객과의 상호작용을 기록하고, 데이터 웨어 하우스(data warehouse)를 통해 고객들의 행동 정보들을 시간 순으로 저장하고, 데이터 마이닝을 통해 이러한 축적된 기록들을 바탕으로 미래 계획을 수립할 수 있어야 실행 역량이 향상될 것이다.

메타버스 시대에는 제조 산업도 게임 산업처럼 실시간으로 고객과 시장의 반응을 읽어내는 민첩성(agility)이 절실해지고 있다. 특히 스마트 팩토리는 현장에서 학습되고 숙련된 “장인=현장 전문가”의 기술을 계승하는 제조 플랫폼이어야 한다. 그래서 제조업의 미래상(未來像)은 스마트 팩토리가 추구하는 인지 제조(cognitive manufacturing)다. 스마트 팩토리 구현을 통해 제조 시설은 다양한 센서와 통신 모듈이 구현되어 생산 라인의 상태 감시 및 고장의 미연 방지 등에 도움이 되고 있다. 또한, 모바일 및 착용할 장치 등을 활용한 기술은 사물과 사람과의 협조에 의한 생산 환경의 개혁이 진행되고 있으며, 이러한 첨단 기술을 활용하는 연장선상에서 “장인=현장 전문가”의 제조 현장 기술 계승은 스마트 팩토리가 지향해야 할 기본이다.

현장 중시는 사람 중심 제조 활동이다. 그러므로 스마트 팩토리는 사람 중심 사이버 물리 시스템(h-CPS)을 구현해야 한다. 현장 전문가(장인)의 성장에는 크게 두 가지 단계가 있다. 우선 일반 작업자로서 경험을 쌓아서 ‘준 전문가(장인)’로 성장하기까지의 단계다. 제조 시설의 처리 방법과 매뉴얼 읽기, 공장에서 사용되는 시스템의 조작 방법, 데이터 수집 및 분석 방법, 동료의 특기와 특징 등을 배우면서 점차 효율적으로 작업할 수 있도록 기본적인 지식이 머릿속에 정착 되도록 습관화해야 한다. 또한 다양한 성공 · 실패 경험을 통해 사용 설명서에도 없고 기재되어 있지 않은 실무 경험을 활용한 현장 대처 방법 등 나름대로의 모범 사례(best practice)가 형성되고 효율적인 행동 양식이 습관을 통해 만들어진다. 이것이 제조기술의 선순환을 낳고 “개인의 지식”에 “집단 지성”이 더해져, 기반 기술과 베스트 프랙티스(best practices)를 지속적으로 끌어올리는 것이 스마트 팩토리의 목표다.

왜냐하면 베스트 프랙티스(모범 사례, best practice)는 일을 잘 하는 가장 좋은 방법이며 시행착오를 통해 축적해 온 현장의 경험치가 포함된 가장 현명한 진행 방법이기 때문이다. 그러므로 스마트 팩토리 구축은 완료형이 아니고 지속적인 진행형이며, 지속 가능한 베스트 프랙티스(best practice)를 제조 현장에 접목시키는 것이다.

제조 현장 전문가의 기본 지식과 모범 사례(best practice)를 빅 데이터와 인공지능을 통해서 학습한 “가상의 현장 도우미”가 작업 공정과 상호작용하면서 원활한 호환을 이끌어나가는 것이 미래 제조업을 위해 디자인한 시나리오이다. “고장의 전조를 감지하는 일”, “장애 대응에 필요한 정보를 모아 제공하는 일”, “현장의 과제 해결을 위한 접근 방법을 조언하는 일” 등을 “가상 현장 도우미”가 담당할 수 있도록 기획되어야 한다. 그래서 실무 경험이 풍부한 현장 전문가가 직접 스마트 팩토리를 디자인해야 한다. 인지 제조(cognitive manufacturing)는 제조 지능화의 핵심이다. 즉 제조 현장의 5M (Man, Machine, Method, Material, Measure)의 변화를 감지하여 작업자에게 “주의”를 부여하고 궁극적으로 문제 대응 보고서 작성까지 지원하게 될 것이다. 현장 전문가는 이러한 대응 경험을 다음의 대응에 활용할 수 있게 된다.

스마트 팩토리에 구현하게 될 기술을 실용 수준으로 높여 가기 위해서는 현장에서의 적용이 필수다. 그래서 제조 현장에 대한 실질적인 경험이 매우 중요한 까닭이다. 왜냐하면 제조 현장은 문제 발생 시 현장 전문가에게 크게 의존하기 때문이다. 따라서 실제 현장 전문가의 기획 디자인에 의해서 학습을 시작하고 공정 흐름을 지속적으로 개선하는 제조 문화를 만들어야 한다. 그것이 인공지능과 빅 데이터 관리 기술을 도입하는 첫 단추이기 때문이다.

기존 공장의 시스템은 인간이 프로그래밍해야 실행할 수 있다. 지능형 스마트 팩토리는 컴퓨터가 사람과의 상호 작용을 통해 자율적으로 학습하는 의미에서 스스로를 프로그래밍함으로써 새로운 작업을 수행한다. 거기에 핵심이 “추론” “학습” ‘대화’의 3 가지 키워드다. 이러한 기술을 제조 현장에서 사이버 물리 시스템 (CPS)과 연결시켜가는 것으로, 혼자 이룰 수 없었던 집단 지성을 제공할 수 있을 것으로 생각된다. 그리고 사이버 피지컬 시스템(CPS)의 데이터에서 추론과 학습을 반복하여 보다 정확한 추론과 새로운 추론을 할 수 있게 되고, 사람과 자연적인 대화를 통해 사람들이 더 높은 활동을 할 수 있도록 지원하고 있다. 그래서 피드백(feed-back) 기능의 활성화가 스마트 팩토리의 기본적인 운용원리(運用原理,operation principles)이자 지속 가능한 최적화 운용(optimized control)이다.

시간이 흘러도 제조업 가치의 원천(源泉)은 “사람”인 것에는 변함이 없다. 그러므로 제조 현장 전문가의 노하우를 기반으로 차세대 생산 방식을 확립해 나가야 한다. 그것이 스마트 팩토리이다. 현장 전문가와 인공지능(AI)이 스마트 팩토리와 같은 생경(生硬) 한 환경을 극복하기 위해서는 달리는 말처럼 주마간산(走馬看山) 식으로 기존의 물리 시스템에 매달리거나 지나치지 말고 서로 다른 기술 융합을 통해 폭발적인 기능을 생산해야 한다. 그것은 제조 산업에도 게임 산업처럼 펼쳐질 메타버스와 스마트팩토리, 그리고 인지 제조는 무수한 함의(含意, implication)가 전개될 듯한 에일리언 인텔리전스(alien intelligence or Extraterrestrial intelligence )가 아닐까?

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