AI 시대의 기술 전승

AI에게 배우고, AI와 함께 일한다

인공지능(AI)의 활용이 확대되는 가운데, 제조업에서는 숙련자가 지닌 기술의 전승에 AI를 유용하게 사용하려는 움직임이 확산되고 있다. 사람이 AI를 활용해 기술을 배우는 시스템을 구축하는 것이다. 사람의 업무를 AI로 대체시키는 것 만으로는, 사람이 모노즈쿠리(장인 정신)의 근간을 잊고, 기술 발전이 한계에 이를 수 있다는 불안감도 따른다. 이번에는 사람으로의 기술 전승을 가속화하는 AI 활용의 모습을 취재했다.

Part 1. 총론
AI는 기술 전승의 구세주가 될 수 있을까?

“제조업에 있어 인공지능(AI)의 활용은 지금 2번째 주기에 돌입하고 있다”---. 제조업을 중심으로 20년 이상 컨설팅을 해 온 시그맥시스의 기리하라 디렉터는 이렇게 말한다. 다양한 업무에서 AI 활용을 시험하는 ‘1번째 주기’를 거쳐, AI의 강점 영역을 판별해 현장의 지식 등과 조합하여 본격적으로 활용하는 단계에 들어섰다고 한다.

제조업에서의 AI 활용을 확대시키는 원동력은 이용자의 필요성이 높아졌다고 하는 니즈(Needs)측과 AI의 실현 레벨이 높아지는 것과 동시에 도입하기 쉬워졌다고 하는 시즈(Seeds)측 모두에 있다. 현재의 제조업은 저출산·고령화에 수반되는 인재 부족, 경쟁의 격화로 인한 저비용 요구 등 다양한 과제를 안고 있다. 한편, 딥러닝의 등장 등으로 AI기술이 진화하여 IoT화의 진전으로 다양한 데이터를 저비용으로 마련할 수 있게 되었다.

대형 소매 기업이 견인

해외에서 실적을 축적한 미국의 드론 기업이 미국에서의 서비스 전개를 본격화하고 있다. 대표적인 기업이 실리콘밸리에 위치한 Wing과 Zipline International이다. Wing은 구글의 모회사인 알파벳의 자회사다. 호주의 수도 캔버라와 로간, 핀란드의 수도 헬싱키, 미국 버지니아주에서 비교적 소규모 음식점이나 소매점 등에서 취급하는 식재료나 일용품 등을 온디멘드로 배송해 왔다. 누계 배송 횟수는 10만회를 넘는 등 높은 실적을 보유하고 있다.

지금까지 호주가 중심이었지만 미국에서도 새로운 대응을 시작하는 등 주력하기 시작했다. 21년 10월, 인구 밀집지역에서의 전개를 목적으로 한 새로운 배송 시설을 개발하고, 미국 텍사스주에서 운용을 시작한다고 밝혔다. 각 점포가 보유한 주차장이나 건물의 옥상 등의 기존 인프라에 이착륙장을 만들고, 기체를 배치해 빠르게 드론 배송 시설을 구축할 수 있다는 점이 특징이다.

기체나 이착륙장의 부재, 충전 패드, 기상 센서, 무선통신기 등, 이 시설 구축에 필요한 기재를 컨테이너에 격납. 이 컨테이너를 운반함으로써 점포 옆에 소규모 드론 배송 시설을 2~3시간 이내에 구축할 수 있다고 한다.

이 배송 시설을 미국에서 처음으로 채용하는 소매 기업이, 세계 최대 드러그스토어 체인 기업인 미국 Walgreens Boots Alliance다. 텍사스주 댈러스 포트워스 지역에 있는 Walgreens의 점포 주차장에 설치, 상품을 근교의 프리스코와 리틀 엘름의 주민에게 배송한다.

EV 전용은 미뤄져, 현행 액체계 LiB 개선 대응

도요타자동차는 개발 중인 전고체배터리를 전기자동차(EV)가 아닌 하이브리드차(HEV)부터 채택할 방침을 밝혔다. 현시점에서는 EV 전용 전고체배터리의 과제 해결 전망이 보이지 않고 있기 때문. ‘EV의 게임 체인저’가 될 것으로 기대를 모은 전고체배터리이지만, 도요타는 당분간 EV개발에서는 현행의 액체계 리튬이온전지를 개선해 대응한다는 전략이다.

도요타는 이러한 방침을 올 9월에 개최된 배터리에 관한 설명회에서 밝혔다. 도요타 집행임원인 마에다 CTO는 전고체배터리를 EV에 도입하는 것에 대해 “기술적인 과제들이 상당히 있다”라고 언급, 조기 실용화에 신중한 자세를 보였다.

도요타가 말하는 과제 중에서도 큰 문제는 배터리의 수명이 짧은 것. 도요타가 특정한 원인은 배터리의 충·방전이 반복되면 고체 전해질이 수축되어 음극활물질 등 간에 틈이 생기고, 이로 인해 이온이 양극과 음극 사이를 통과하기 어려워져 배터리의 열화가 촉진되기 때문이다.

이를 해결하기 위해서는 잘 수축되지 않는 고체 전해질 재료를 찾을 필요가 있다. 마에다 CTO는 “새로운 재료를 찾아낼 수 있다면 채택이 빨리 이루어지겠지만, 찾아내지 못한다면 시간이 걸릴 것이다”라고 현 상황을 설명, 해결 전망이 밝지 않다는 것을 밝혔다. 일반적으로 신재료 개발에는 실용화까지 5년 이상 걸리는 경우가 많다.

Deep Mind, 심층강화학습의 응용을 확장

미국 알파벳 산하의 AI(인공지능) 개발 기업인 영국의 딥마인드(Deep Mind)가, 바둑 등 게임 세계에서 인간을 웃도는 성과를 낸 심층강화학습 기술을, 실제 세계의 과제를 해결하는 데 응용하고 있다. 2022년 2월에는 유튜브의 동영상 압축, 핵융합로의 플라스마 제어 등에 심층강화학습을 응용해 성과를 올렸다고 발표했다.

딥마인드의 심층강화학습 기술은 세계 최고의 바둑 기사를 이긴 AI, 알파고(AlphaGo)로 일약 유명해졌다. 또한 딥마인드는 알파고의 진화형으로서 체스나 바둑, 장기, 비디오 게임 등에 대해서 사전에 일절 지식을 주지 않고도 최고 실력의 인간 플레이어를 웃도는 솜씨로 플레이가 가능한 범용 게임 AI, 뮤제로(MuZero)를 2020년에 개발했다.

뮤제로에서의 심층강화학습이란, AI가 게임을 여러 번 플레이해서 시행착오를 겪고, 그 과정을 학습함으로써 게임의 어느 국면에서 다음에 어떤 수를 놓아야 유리한지를 판정하는 알고리즘을 생성하는 것이다. 시행착오 과정을 통해 보다 좋은 전략을 학습하는 강화학습은 이전부터 존재했다. 딥마인드는 거기에 딥러닝(심층학습)을 조합함으로써 과거에는 없던 성능을 실현했다.

그리고 딥마인드는 22년 2월 11일(영국시간), 이 뮤제로를 유튜브 동영상 압축 알고리즘 개발에 응용한 결과, 동일한 품질의 동영상을 전송하는데 필요한 비트레이트를 4% 절감하는 성과를 냈다고 발표했다.

다케나카공무점과 가시마, 여러 현장에 배치

다케나카공무점과 가시마 등이 개발하고 있던 타워크레인의 원격 조작 시스템 ‘TawaRemo’가 마침내 본격 도입에 이르렀다. 양사는 21년 12월 14일, 주간의 모든 크레인 작업을 원격화한 현장을 보도진에게 공개했다.

오사카 시내의 한 건물 해체 현장에는 ‘TawaRemo’라고 적힌 낯선 컨테이너가 있다. 안에는 네온 블루로 반짝이는 계란 모양의 장치가 설치돼 있었다. 이 장치가 다케나카공무소와 가시마, 액티오(AKTIO), 가나모토의 4개 건설업체가 공동 개발한 TawaRemo 전용 조종석이다.

TawaRemo는 높은 곳에 있는 타워크레인을 지상에 설치한 조종석에서 원격 조작할 수 있는 시스템이다. 개발을 진행하고 있던 4개사는 19년 9월에 실제 기기로 검증을 시작. 21년 4월에는 도쿄도 치요다구의 건설 작업 일부에서 활용했다. 이번에는 주간의 모든 크레인 작업을 원격 조작으로 진행하고 있다. TawaRemo의 본격 도입은 일본에서 처음으로 시도하는 것이다.

조종석에는 크레인을 조작하기 위한 레버나 풋 스위치, 크레인의 진동 등을 조종석에 전달하는 실린더를 탑재. 조종석 앞에는 크레인 운전석과 지브 끝에 설치한 여러 대의 카메라 영상과 동작 신호, 이상 신호 등을 표시하는 모니터를 배치한다.

6G의 폭발적인 무선 이용 증대를 전망하며

현대 사회 시스템이나 사람들의 생활을 지원하는 무선통신은 IoT 활용이나 디지털 변혁의 흐름 속에서 앞으로 더 많이 이용될 것으로 전망된다. 무선통신 인프라 기반에서는, 5G의 운용이 시작되고, 다음 세대인 6G의 연구 개발이 진행되는 가운데, 가일층의 주파수 자원 확보가 과제가 되고 있다. 주파수 공용은 이를 위한 발본적인 방책의 하나로서 많은 기대를 받고 있다.

지금까지처럼 주파수를 특정 용도가 고정적으로 이용하는 것이 아니라, 한정적인 주파수 자원을 수요에 맞춰 적응적, 효율적으로 이용하는 어프로치다. 주파수 공용을 실현하는 형태로서, 전파를 이용하는 현장에 따라서 이용 주파수를 포함한 무선 파라미터를 변경해서 운용하는 시스템 개념은 2000년 전후부터 논의되며 요소 기술의 연구 개발도 진행되어 왔다. 6G 시대를 전망하는 요즘에 와서야 드디어 무선 시스템의 원활한 운용을 지원하는 하나의 큰 열쇠로서 실효적 도입에 대한 기대가 높아지고 있다.

그래서 ‘본격적인 주파수 공용 시대의 개막 -6G의 폭발적인 무선 이용 증대를 전망하며-‘라고 제목 붙인 소특집을 기획했다. 주파수 공용을 실제 시스템에 적용하는데 있어서는 기술면뿐 아니라 지금까지의 주파수 운용의 역사적 경위나 각국의 정책 사정에 관한 다양한 과제가 있다.

본 소특집에서는 주파수 공용의 본격적인 도입을 위해 그 필요성을 논의하고 국내외의 동향을 정리한다.

IoT시스템과 기술이 한 눈에 이해

본서는 IoT(Internet of Things)의 개발에 관한 기본적인 사항을 해설하고 있다. 인터넷은 Web중심으로 모든 사물이 연결되는 IoT 시대를 맞이하고 있다. 이러한 시대에 대응하는 제품을 만드는데 필요한 지식을 제품개발의 흐름에 대하여 중요한 키워드를 중심으로 해설한다.

IoT에 관련된 책은 많지만 내용이 범위는 넓지만 깊이가 낮거나, 범위가 좁고 깊이는 깊은 책으로 이극화 되어 있어 넓고 깊거나 알기 쉬운 책은 별로 없었다. 이 책은 종합적으로 기술의 동작원리에서 존재의 의의까지를 깊이 있게 다룬다.

제1장 IoT 개발이란
제2장 IoT 디바이스와 센서
제3장 통신기술과 네트워크 환경
제4장 IoT 데이터 처리와 활용  
제5장 Cloud의 활용
제6장 IoT 개발의 사례