현장관리/안전의 미래

4차 산업혁명

후덜ㄹ 2017. 4. 6. 17:05

기고 : 4차 산업혁명과 해외건설

작성 : 해외건설협회 김승원 ( 02-3406-1043)

세계적으로 4차 산업혁명에 대한 관심이 뜨 겁다. 4차 산업혁명은 독일이 2011년 인더스 트리 4.0(Industry 4.0) 전략을 발표하며 최 초로 언급되었고, 이후 2016년 세계경제포럼 (WEF) 당시 '4차 산업혁명의 이해(Mastering of the Fourth Industrial Revolution)'라는 화두가 세상에 던져지며 본격적으로 국제사회의 이슈가 되었다. 우리나라에는 같은 해 3월 이세돌 9단과 인공지능 '알파고'의 바둑대결로 그 관심이 고조되기 시작했다. 과연 4차 산업혁명이란 구체적으로 무엇을 의미하는가? 세계경제포럼의 창시자이자 회장인 클라우스 슈밥(Klaus Schwab), 4차 산 업혁명이란 인공지능(AI), 로봇, 사물인터넷 (IoT), 자율주행차, 3D 프린팅, 나노기술, 생명 공학, 재료과학, 에너지 저장 및 양자 컴퓨터와 같은 다양한 혁신기술로 ‘디지털, 물질적, 생물 학적 영역이 서로 융합되는 현상’이라고 정의 하고 있다. 또한 그 변화의 속도와 범위, 파급 효과는 기존의 산업혁명과 확연히 구별되어, 앞으로 인류는 과거 경험하지 못한 새로운 시대를 접하게 될 것이라고 언급하였다. 1차 산업혁명(18세기)은 증기기관과 기계화, 2차 산업혁명(19세기)은 전기를 이용한 대량생산, 3차 산업혁명(20세기)은 컴퓨터와 인터넷을 통한 정보화 사회로의 변화를 가져왔다면, 이제 시작되고 있는 4차 산업혁명은 다양한 기술들이 서로 융 · 복합되어 매우 빠르고, 광범위하며, 강력한 파급효과를 가져온다는 것이다. 하지만 아직 어느 누구도 4차 산업혁명으로 미래가 어떻게 변화할 것인지에 대해서는 정확히 알 수 없다. 그렇지만 과거 산업혁명의 전개과정을 보면, 18세기 영국, 19세기 미국, 20세기 미국 및 독일 같이 신기술과 변화를 주도했던 국가와 기업이 결국 새로운 시대의 패권을 차지할 것이라는 것은 확실하다.1) 세계시장을 무대로 뛰는 우리 해외건설 또한 이러한 거대한 시대의 흐름을 가만히 좌시할 수 없는 노릇이다.

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1 ) 위정환. “슈바프가 제안한 대혁신의 길”. 「매일경제」, A38, 2016. 10. 24.

4차 산업혁명을 이끄는 기술

산업혁명은 새로운 기술의 혁신으로 기존 산업과 경제 뿐 아니라 사회 구조 전체를 급격히 변화시키는 것을 말한다. 클라우스 슈밥 회장은 그의 저서 ‘제4차 산업혁명’을 통해 1>과 같이 4차 산업혁명의 10대 선도기술과 23가지 대변혁 기술에 대해 언급했다. 이들 두 그룹의 주요기술들은 어느 한쪽에만 포함되어 있어도 4차 산업혁명 시대를 주도하는 신기술(emerging technologies)로 이해해도 무방할 것이다.2)

그중 특히 로봇공학, 3D 프린팅, 사물인터넷, 빅데이터, 인공지능에 대한 사회 전반의 관심이 높아지고 있다. 로봇은 기계, 전기 · 전자, 컴퓨터 공학 등의 기술이 융합되어 사람대신 필요한 작업을 수행하는 기계 장치이다. 과거에는 산업현장에서 사람이 어려운 일들을 대신 수행하는 용도로 개발된 산업용 로봇이 주를 이루었으나, 이후 기술의 발전으로 다양한 형태와 기능의 서비스 로봇, 인간의 형태를 띤 로봇 등이 개발되기 시작하였다. 최근에는 인공지능과 연계되어 인간의 인지기능과 사회적 능력을 모델링한 소셜 로봇(Social Robots), 다중지능 로봇이라는 개념까지 등장하고 있다.3) 3D 프린팅은 적층가공(additive manufacturing, AM)이라 불리기도 하는데, 3D 설계 데이터를 이용하여 소재를 적층하며 3차원 물체를 제조하는 기술을 말한다. 이러한 3D 프린팅 기술은 기존의 절삭 · 가공 제조방식에 비해, 복잡한 제조공정을 생략하며 비용 및 시간의 절감과 맞춤형 생산을 가능하게 한다. 주요 핵심 특허 만료와 함께 2013년 오바마 집권 2기 첫 국정연설 당시 3D 프린팅 기술이 모든 제조업에 혁신을 가져올 것이라 언급되며 전 세계적으로 관심이 높아졌다. 현재 3D 프린팅 기술은 자동차, 건설, 항공우주, 의료산업 등에서부터 패션, 요식업에 이르기까지 다양하게 적용되고 있으며, 신소재 · 소프트웨어 · 출력 기술의 발전으로 그 개념 또한 4D 프린팅4) 등으로 확대되고 있는 추세이다. 사물인터넷(Internet of Things, IoT)은 사람과 사물, 사물과 사물이 각기 인터넷과 연결되어 상호 간에 정보를 교류하고 소통하는 지능적 환경을 의미한다.5) 이는 센서 및 정보통신기술과 함께 디바이스 기기, 클라우드, 빅데이터 등을 활용해 사물인터넷 플랫폼을 구축하여 세상 모든 것이 연결되는 소위 ‘초 연결사회(Hyper Connected Society)’를 가능하게 하고 있다. 그러한 연결성(Connectivity)을 바탕으로 사물인터넷 기술은 생활가전에서부터 전자상거래, 산업시설 및 농업분야에 이르기까지 광범위하게 우리 사회 · 경제에 전파되고 있다. 또한 기술의 접근성(Accessibility)이 높아 IT기업뿐 아니라 제조회사와 스타트업에 이르기까지 업종 및 기업 규모를 불문하고 기술에 대한 이해와 창의적 아이디어만 있으면 상대적으로 쉽게 새로운 가치의 비즈니스 모델을 창출할 수 있다는 것이 그 특징이다.

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2 ) 장윤종. 4차 산업혁명과 한국산업의 과제”. 「월간 KIET산업경제」, 2016
3 )
최종석. “다중지능로봇 소셜로봇”. 「로봇과 인간」, 2016.
4 ) 4D
프린팅은 3차원 프린팅된 형상이 추가적인 외부의 자극(에너지)에 의해서 변형 혹은 반응을 하는 프린팅 기술이다.(최재원, 김호찬, 2015)
5 )
정우수·김사혁·민경식, “사물인터넷 산업의 경제적 파급효과 분석”, 「한국 인터넷 정보학회」, 2013.

빅데이터는 말 그대로 많은(Big) 양의 데이터로, 기존 데이터베이스를 넘어서는 큰 용량(volume), 빠른 속도(velocity), 높은 다양성(variety)이라는 특징과 함께 ‘21세기의 원유’라고 까지 표현되며 전 세계적으로 주목을 받고 있다.6) 대량정보의 수집, 처리와 분석을 통해 새로운 가치를 발굴하는 빅데이터는 선거철 유권자의 표심, 실시간 교통정보, 소비자 트렌드 파악 등 최근 정치 · 경제 · 사회 모든 면에서 활용되고 있다. 특히 앞서 언급된 사물인터넷(IoT)의 발전으로 여러 지능형 사물들로부터 실시간으로 막대한 정보가 쏟아져 나오며 빅데이터의 가능성은 갈수록 무궁무진해지고 있다. 인공지능(Artificial Intelligence, AI)이란 인간의 지각, 추론, 학습 능력 등을 구현하는 기술을 말한다. 인공지능은 머신러닝(Machine Learning) 기법의 구현을 시작으로 급속도로 발전하고 있으며 최근에는 빅데이터를 기반으로 한 딥러닝(Deep Learning)의 부상으로 음성인식, 이미지 분류, 텍스트 분석 분야에서 괄목할만한 성장을 보이고 있다.7) 소프트뱅크의 손정의 회장은 지난 10월 미국 실리콘밸리에서 사물인터넷(IoT)과 인공지능의 결합이 4차 산업혁명을 이끈다는 ‘뉴 비전’을 발표하며, 인공지능이 인간을 넘어서는 순간(Singularity, 특이점)에 대비해 1000억 달러 규모의 투자 의사를 밝힌 바 있다. 또한 올해 초 라스베가스에서 열린 CES 2017에서는 아마존의 ‘알렉사’, IBM의 ‘왓슨'과 같은 음성인식 비서와 무인자율주행차 등의 인공지능 기반 기술이 각광을 받으며 그 관심이 사회전반에 걸쳐 고조되고 있다. 사실 이와 같은 기술들은 갑자기 등장한 것은 아니다. 앞서 소개한 4차 산업혁명의 신기술들은 과거를 거슬러 올라가면 그 기원이 되는 기술이 존재하고 있으며, 그 원초 기술이 끊임없이 발전을 거듭하며 지금에 이르렀다. 또한, 4차 산업혁명시대를 이끄는 기술들은 서로 개별적이지 않다. 로봇이나 3D 프린터와 같은 기계장치는 사물인터넷과 연결되며 이를 통해 실시간으로 많은 양의 데이터 수집이 가능해진다. 수집된 빅데이터는 인공지능의 딥러닝(deep learning)을 가능하게 하고, 이 인공지능은 다시 로봇, 자동차 등과 융합되어 순환적 발전을 거듭할 수 있다. 인체에 비유하자면, 사물인터넷은 인간의 오감, 빅데이터와 인공지능은 뇌를 구성하며, 로봇과 3D 프린팅은 팔, 다리 역할을 한다. 이처럼 각 기술들은 서로 유기적으로 상호 연결되어 발전을 거듭하고 있으며, 그 속에서 공유경제와 같은 새로운 패러다임의 플랫폼 또한 생겨나고 있다. 4차 산업혁명과 해외건설 그렇다면 과연 4차 산업혁명은 우리 해외건설에 어떠한 영향을 끼칠까? 이러한 궁금증을 시작으로 해외건설정책지원센터는 지난해 12월 ‘산업혁명 4.0 시대 건설산업 구조변화 및 6 ) 대응방향 - changing the mindset’이라는 주제로 해외건설 국제 컨퍼런스 2016을 개최했다. 이를 토대로 4차 산업혁명이 해외건설에 미치는 영향을 살펴보면, 크게 세 가지로 나누어 살펴볼 수 있다.
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6 ) 배동민·박현수·오기환. “빅데이터 동향 및 정책 시사점”. 「정보통신방송정책」, 2013.
7 )
최예림·김관호, “인공지능 개요 및 적용 사례”, ie 매거진」, 2016.


우선 산업 내 경계 및 산업간 경계가 허물어지며 새로운 형태의 플레이어, 경쟁자의 등장이 예상된다. 글로벌 탑 플레이어인 미국의 설계회사 AECOM은 이미 그 영역을 설계에서 시공 및 운영서비스까지 산업전반에 걸쳐 확대하고 있으며, 중국의 건설회사들 또한 적극적인 인수 · 합병과 투자로 설계 · 시공 뿐 아니라 전문 서비스영역으로 사업을 확대하고 있다. 게다가 Google, Cisco와 같은 IT기업들의 스마트 시티 사업 추진과 테슬라의 친환경 에너지 도시 ‘테슬라 타운’ 건립계획 등을 보면, 전 세계적으로 새로운 형태의 회사들이 독특한 아이디어와 방법으로 전통적 업역을 파괴하며 산업의 경계가 모호해지고 있음을 확인할 수 있다. Google의 자율주행차 개발에 경각심을 느낀 도요타, 현대 등 자동차 업계가 뒤늦게 자율주행 기술에 대규모 투자를 하고 있는 사례는 우리에게도 시사하는 바가 클 것이다. 다음으로 기술의 혁신이 생산성을 획기적으로 향상시키며 산업의 구조변화를 일으킬 것으로 예상된다. 그중 BIM은 이미 건설산업의 혁신과 생산성을 이야기할 때 등장하는 단골손님이다. 컨퍼런스에 참석한 한 연사는 모두가 BIM을 이야기할 테니 본인은 그에 대한 것은 생략하겠다고 할 정도이니 말이다. BIM이란 Building Information Modeling의 약어로 3차원 기반의 건축물 정보를 통합적으로 관리하기 위한 기술 및 프로세스를 의미한다. 기획, 설계, 시공, 시운전 및 운영에 이르기까지 건설사업 전 생애주기에 걸쳐 통합된 BIM의 활용은 조기 간섭체크, 예산 신뢰성 증대, 공기단축, 건물품질 향상 뿐 아니라 재료낭비 절감(친환경)까지 다양한 효과가 기대된다. 최근에는 BIM 기술이 4D(3D+Time), 5D(4D+Cost)로 발전하고 있으며, BIM IT가 융합하여 공통의 데이터 환경에서 다자간 협력을 가능하게 하는 등 건설사업 프로세스를 최적화할 수 있는 형태로 진화하고 있다.

이와 더불어 사물인터넷, 드론, 가상/증강현실, 3D 프린팅 및 빅데이터 기술 또한 건설산업에서 그 중요성이 부각되고 있다. 센서를 비롯한 사물인터넷 기술, 드론 영상촬영 등은 현장 결함을 파악하고, 현장생산 과정에서 작업자들의 움직임을 추적하며, 그에 대한 피드백을 통해 안전관리 및 작업효율성 개선 등을 가능하게 할 것으로 기대된다. 가상현실(VR) 및 증강현실(AR)을 통한 시각화 기술은 웨어러블 기술과 결합하여 사무실 뿐 아니라 현장에서도 현장의 재구성 및 공정간 간섭체크 등을 가능하게 하여 작업자의 능력을 향상시키기 위한 시도가 진행되고 있다. 3D 프린팅 기술은 거푸집 없이 구조물을 제작하여 기존에는 구현하기 어려웠던 비정형 건물의 시공과 함께 기존의 프로세스를 단축시켜 시간 및 원가 절감 뿐 아니라 건설 자동화를 통한 맞춤형 설계 및 시공을 가능하게 한다. 빅데이터는 축적된 정보로 데이터 중심의 의사결정을 통한 사업전략 수립, 리스크 관리 및 전반적인 건설 프로세스의 효율성을 높이는데 활용될 수 있으며, 최근에는 센서 등 사물인터넷 기술과 접목되어 실시간으로 현장에서 발생하는 데이터의 수집, 분석을 통해 현장작업의 능률을 높이려는 시도가 진행되고 있다. 또한 이와 같은 다양한 기술들은 BIM과 함께 활용되어 그 효과가 배가 될 수 있을 것이다. 실제로 Skanska는 최근 Redpoint Rhumbix라는 스타트업 기업과 함께 센서 기반 실시간 위치추적 기술(Real-time location systems, RTLS)을 활용하여 실제 현장에서 작업자들의 생산성을 개선하는 시범사업을 추진하였으며, Triax Technologies라는 기업 또한 근로자 안전벨트에 작은 센서를 부착하여 근로자의 움직임과 위치를 자동적으로 확인하며 안전관리 및 작업효율성을 높이는 Spot-R이라는 제품을 출시하기도 하였다. 또한 Daqri사의 스마트 헬멧은 증강현실 기술이 BIM과 함께 활용되어 미네소타주의 메디컬 센터 확장 공사에 시범 적용되기도 하였다. 3D 프린팅 기술의 경우는, 중국 상해소재의 Winsun이라는 회사가 유리보강 시멘트와 건설폐자재를 활용하여 건축물 부재를 제작하고 조립하는 방식을 선보였고, 최근 미국과 유럽에서는 3D 프린팅 건설장비와 현지 재료를 활용한 달 탐사기지 건설에 관한 연구에 박차를 가하고 있다.8) 이와 같은 기술의 혁신은 프로세스 개선과 생산성을 향상시키고 나아가서는 새로운 비즈니스 모델을 통한 시장 재창출을 가능하게 할 것으로 기대된다. 하지만 한편으로는 기술혁신의 속도를 따라잡지 못하고 도태된 기업은, 선도기업과의 기술격차와 함께 생산성과 경쟁력 격차가 심화되어, 결국 경쟁이 치열한 해외 건설시장에서 생존자체가 어려울 것으로 예상된다. 중국을 대표하는 IT 기업인 바이두의 장 야 친 총재가 “바이두가 현재 기술 수준에 머물러서는 30일 내 파산한다”고 언급한 최근 언론 인터뷰를 보면, 4차 산업혁명 시대에 기술의 혁신은 아무리 강조해도 지나치지 않을 것이다.
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 8 ) 서명배(2016), 3D 프린팅 건설기술 및 활용사례 분석”, 건축, 60(1), 42-46

마지막으로 4차 산업혁명과 해외건설에 있어서 중요한 핵심은 인적 요소(Human factor)이다. 모호해지는 산업의 경계와 새롭게 등장한 플레이어들과의 경쟁, 혁신기술을 통한 생산성 향상과 새로운 비즈니스 모델 창출은 결국 사람에 의해서, 사람을 위한 목적으로 이뤄진다는 점에 유의해야 한다. 2016 5월 발간된 Shaping the future of construction industry 보고서에 의하면, 건설산업의 구조변화는 기업-산업-정부 단위에 걸쳐 이뤄지는데, 기업의 ‘인력 · 조직 · 문화’, 산업의 ‘시민사회와 의사소통’, 정부의 ‘교육에 대한 진흥과 투자’와 같이 산업 구조변화의 모든 곳에서 인적 요소가 강조되고 있다. 사실 우리 해외건설에서도 인력에 대한 이슈는 항상 빠지지 않고 등장한다. 해외건설 관련 조사 · 연구 중 우리 해외건설의 저해요소 및 활성화를 위한 개선사항을 꼽으면 항상 거론되는 것이 ‘전문인력’이다. 이미 우리 해외건설에서 인적요소는 가장 중요한 이슈이며 쉽게 개선하기 어려운 난제인 것이다. 다만 현재까지는 언어능력, 해외사업 경험 위주의 ‘글로벌’ 전문인력이었다면 이제는 창의성과 협업이 강조되는 ‘스마트’ 전문인력으로 그 패러다임이 바뀔 것이다. 또한 건설산업의 비즈니스 모델은 첨단기술이 아닌 사람 중심이어야 한다. 새로운 기술에만 초점을 맞추다 보면 자칫 그 본질을 잃어버릴 수 있다. 일례로 최근 스마트 시티가 우리 해외건설의 유망상품으로 관심을 끌고 있다.

하지만 국내에서 개최되는 스마트 시티 관련 행사들을 보면, 사물인터넷과 빅데이터, 인공지능 및 클라우드 컴퓨팅 등의 기술을 어떻게 도시 인프라 개발에 활용할지에 대해서만 관심이 쏠려있는 것 같아 과연 스마트 시티가 우리 해외건설을 위한 새로운 비즈니스 모델인지, 아니면 IT기업을 위한 것인지 다소 혼란스러울 때가 있다. 건설은 인간의 삶과 가장 밀접한 산업 중 하나이다. 첨단기술을 통한 건설산업의 신규 비즈니스 창출에는 그보다 앞서 건설산업의 목적과 역할이 무엇인지에 대한 근본적인 고민이 필요할 것이다. 맺음말 세계 각국의 동향을 살펴보면, 4차 산업혁명에 대한 대비는 이제 선택이 아닌 필수사항으로 보인다. 국가별로는 미국, 독일, 일본 중국이 4차 산업혁명에 대비한 적극적인 대비를 하고 있다. 미국은 GE Google과 같은 첨단기술과 자금력을 보유한 민간주도로, 독일은 Industry 4.0과 함께 관 · 산 · 학이 공동대응하며 4차 산업혁명을 선도하는 가운데 일본, 중국 또한 국가의 총체적 대응 전략 마련 등의 노력을 기울이고 있는 상황이다.9) 산업별로는, 4차 산업혁명을 주도하는 선도 기술의 대부분이정보통신기술을 기반으로 하는 만큼, 이미 새로운 시대의 준비를 위한 IT 업체들의 약진이 두드러진다. Google, Cisco, IBM 등은 기존의 정보통신 플랫폼을 바탕으로 인공지능 개발, 무인자동차 개발 뿐 아니라 스마트 시티 사업에도 참여하며 전통적 업역의 파괴에 앞장서고 있다.
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9 ) 한국은행. “제4차 산업혁명: 주요국의 대응현황을 중심으로”. 2016. 8. 18

게다가 GE, Siemens와 같은 전통 제조기업들도 디지털 기술 및 사물인터넷 등을 활용한 스마트 팩토리 구현과 함께 솔루션을 제공하는 서비스 기업으로 탈바꿈하고 있다. 다행히 우리 정부와 업계에서도 4차 산업혁명에 대한 논의가 시작되고 있다. 국토교통부는 드론, 자율주행차, 스마트 시티 등 7대 신산업을 선정하여 지원하고 있고, 업계에서도 건설산업의 혁신과 미래에 대한 다양한 논의의 장이 마련되고 있다. 이제 그러한 관심과 노력을 더욱 확대하며 새로운 시대를 위한 보다 적극적인 사고방식의 전환이 필요한 때이다. 사실 건설이야 말로 모든 산업의 융 · 복합 플랫폼이 아닌가? 협업과 소통, 혁신의 노력으로 4차 산업혁명에 대한 이해와 다가올 미래를 위한 새로운 산업생태계를 조성할 수 있다면 우리 해외건설의 재도약과 지속성장은 충분히 가능할 것으로 기대한다.


[ 참고문헌 ]
장윤종.4차 산업혁명과 한국산업의 과제”. 「월간 KIET산업경제」, 2016.
최종석. “다중지능로봇 소셜로봇”. 「로봇과 인간」, 2016.
최재원·김호찬. ?D 프린팅 기술 동향”. 「한국기계가공학회지」, 2015.
정우수·김사혁·민경식. “사물인터넷 산업의 경제적 파급효과 분석”. 「한국 인터넷 정보학회」, 2013.
배동민·박현수·오기환. “빅데이터 동향 및 정책 시사점”. 「정보통신방송정책」, 2013.
최예림·김관호. “인공지능 개요 및 적용 사례”. ie 매거진」, 2016.
서명배. ?D 프린팅 건설기술 및 활용사례 분석”. 「건축」, 2016.
한국은행. “제4차 산업혁명: 주요국의 대응현황을 중심으로”. 2016.
Shaping the Future of Construction. WEF, 2016.
The Future of Jobs. WEF, 2016.
라우스 슈밥. 「클라우스 슈밥의 제4차 산업혁명」, 송경진(), 서울: 메가스터디, 2016.
위정환. “슈바프가 제안한 대혁신의 길”. 「매일경제」, A38, 2016. 10. 24.