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어느새 우리 앞에 다가온 거부할 수 없는 흐름,
사이버 물리 공간이란 무엇인가?

한번 상상해 보자. 집에 돌아온 순간 스마트 워치가 내 체온과 몸 상태에 맞게 실내 온도를 조정하고, 확장 현실(XR) 헤드셋을 쓰니 오늘 검색했던 내용이나 시청했던 영상과 연관된 콘텐츠를 자동으로 추천해 준다. ‘BTS 콘서트’를 선택하자 선호하는 멤버를 가장 잘 즐길 수 있는 시간과 시점으로 재생되고, 직접 공연장에 간 것보다 생생한 경험을 한다. 이러는 동안에도 집에서는 실시간으로 상태를 파악, 내가 필요하기도 전에 물건이나 음식 재료를 주문해 채워 준다.
2007년 아이폰 출시로 스마트폰의 개념이 재정립된 이후, 텔레비전에서 냉장고, 세탁기까지 각종 기기에 인공 지능(AI)이 탑재되어 ‘스마트’라는 수식어를 달고 등장했다. 이제 우리는 사용자의 패턴을 학습하고, 환경에 따라 새로운 사용법을 제안하며, 탑재 소프트웨어를 스스로 업그레이드하는 기기들에 둘러싸여 있다. 앞으로 더 많은 사물과 기기가 인터넷에 연결되고, 인간의 능력을 뛰어넘을 정도로 인공 지능이 더 발달한다면 과연 우리는 어떤 삶을 살아가게 될까?
사이버 물리 공간(cyber physical space, CPS)이란 이처럼 물리 세상이 사이버 세상과 연결되고, 사이버 세상의 기술을 활용해 물리 세상을 제어하며 둘 사이의 경계가 점점 ‘사라지는’ 지점을 뜻하는 단어이다. 사람 간의 상호 작용을 도와 세상을 바꾼 인터넷처럼 사람과 기계의 상호 작용을 통해 세상을 또 한 번 변화시킬 것으로 기대되는 CPS 기술은 2010년 미국 대통령 과학 기술 자문 회의(PCAST) 보고서에서 향후 미국의 패권을 좌우할 ‘최고 연구 우선 순위’로 선정되었고, 현재도 각국에서 대규모의 지원이 계속되고 있다.

사이버 물리 공간에 관한 모든 것을 담은
최초이자 최고의 명강

이미 알게 모르게 우리 일상에 다양하게 침투했지만, 시중에 관련 국내 서적이 존재하지 않을 정도로 일반인에게는 아직 생소한 개념인 사이버 물리 공간의 올바른 이해와 준비를 위해 ㈜사이언스북스는 KAIST-메가존클라우드 지능형 클라우드 융합기술 연구센터와 함께 『사이버 물리 공간의 시대』를 「카이스트 명강 PLUS」 시리즈의 두 번째 책으로 출간했다.
「카이스트 명강 PLUS」 시리즈는 대한민국을 대표하는 과학 기술 석학들이 축적해 온 전문 지식을 담아내기 위해 ㈜사이언스북스가 KAIST PRESS와 공동으로 기획 · 출간하는 과학 기술 총서로, 2017년에는 양자 정보학의 최신 이론과 연구 성과를 모두 담은 국내 유일의 교과서 『양자 정보학 강의』를 출간해 고급 과학 독자 및 관련 전공자의 호평을 받은 바 있다.
이 책의 저자들(최준균, 박효주, 고혜수, 최형우)이 소속되어 있는 KAIST-메가존클라우드 지능형 클라우드 융합기술 연구센터는 인공 지능, 기계 학습을 기반으로 다종 환경 지원 클라우드 기술 및 지능형 CPS 기술을 개발하는 연구 센터로, 정보 기술(IT) 융합 연구의 권위자인 최준균 KAIST 전기 및 전자공학부 교수를 소장으로 30여 명의 전문 인력이 활동하고 있다. 『사이버 물리 공간의 시대』는 KAIST-메가존클라우드 지능형 클라우드 융합기술 연구센터가 엄선한 저자진이 사물 인터넷에서 엣지 컴퓨팅, 인공 지능, 빅 데이터, 디지털 트윈까지 사이버 물리 공간에 관한 모든 지식을 한 권에 응축한 책으로, 명강이라 불리기에 부족함이 없는 지식과 통찰이 담겨 해당 분야 전문가뿐만 아니라 디지털과 실제 세계의 융합을 준비하는 공학도들에게 미래를 대비할 길잡이를 제공할 것이다.

우리는 모두 사이버 물리 공간이 만드는 변화의 물결에 휩쓸리고 있는 여행자이다. 걷잡을 수 없이 빠르게 다가오는, 거스를 수 없는 미래 앞에서 무엇을 해야 하는지에 대한 답을 이 책에서 찾아가고자 한다.
-본문에서

실제와 가상,
두 세계의 연결이 만드는 놀라운 세상

이 책은 크게 네 부분으로 구성되어 있다. 사이버 물리 공간의 탄생 배경과 개념, 정의를 소개하는 첫 번째 부분, ‘즐거움’이란 키워드를 바탕으로 사이버 물리 공간을 이끄는 새로운 산업의 경관을 둘러보는 두 번째 부분, 실제 사이버 물리 공간은 어떤 모습일지 메타버스와 플랫폼을 위주로 고찰하는 세 번째 부분, 마지막으로 사이버 물리 공간과 그 이후의 세계로 우리를 데려갈 기술들의 현재와 미래를 살펴보는 네 번째 부분이 바로 그것이다.
1장 「사이버 물리 공간의 등장」은 사이버 물리 공간을 이해하기 위해 가장 처음으로 거쳐야 할 준비 과정이다. 터치스크린 같은 하드웨어나 월드 와이드 웹 같은 소프트웨어의 발달 속에서 이 개념이 어떻게 태어났으며 구체적으로는 무엇을 의미하는지, 그리고 사이버 물리 공간을 통해 우리 앞에 어떤 미래가 펼쳐질 수 있는지를 가능한 한 쉽게 풀어 썼다.

과학의 날 초등학교 행사 그림의 단골 소재인 ‘날아다니는 자동차’보다 먼저 우리가 만나게 될 CPS는, 스티브 잡스가 아이폰을 세상에 선보인 그날의 충격보다도 더 놀라운 세상의 변화를 가져온다. 스마트폰 없는 세상을 상상하기 힘들 정도로 어느덧 스마트폰이 우리 삶에 깊숙이 스며들었듯이, CPS 또한 우리 삶에 서서히 스며들고 있으며, 정신을 차렸을 때 우리는 이미 사이버 물리 공간 속을 여행하고 있을 것이다.
-본문에서

2장 「사이버 물리 공간과 산업」에서는 생산성의 발전으로 개개인의 여가 시간이 비약적으로 증가할 인공 지능 시대, 인류 문화의 핵심축이 될 ‘즐거움’을 한발 앞서 도입하며 사이버 물리 공간을 활용하고 있는 산업의 발전 현황을 알아본다. 각종 직업이 빠르게 변화할 4차 산업 혁명 시대에 광고, 교육, 쇼핑 등의 기존 산업이 어떤 모습으로 변화할지, 2장을 통해 확인할 수 있다.

먼 미래, 학습의 개념이 달라진 시대에서 인간이 만들고 운영해 온 다양한 산업은 모두 기계로 대체되고 인간에게는 즐거움을 목적으로 하는 산업만이 남을지도 모른다. 그러나 조금 가까운 미래에 대해서도 우리는 질문을 던질 수 있을 것이다. 즐거움을 목적으로 하지 않는 산업에도 즐거움의 가치가 더해진다면 어떨까?
-본문에서

3장의 큰 주제는 제목인 「사이버 물리 ‘공간’」에서 ‘공간’이 강조된 것에서 알 수 있듯, 새롭게 태어날 이 공간이 실제로 어떤 모습일지를 알아보는 것이다. 이를 위해서 최근 세계적으로 화제였으며 이미 우리에게도 친숙한 메타버스, 근미래에 사이버 물리 공간을 맛볼 주요 창구가 될 인공 지능 체험 공간, 그리고 미래 사이버 물리 공간의 탄생을 매개할 플랫폼까지 크게 세 가지 구체적 사례를 통해 고찰해 본다.

새로운 사이버 물리 공간에서는 더욱더 많은 기기가 인터넷에 연결되고, 인공 지능 알고리듬을 탑재하며, 또 다른 새로운 기기의 발명이 이어질 것이다. 그것이 어떤 형태가 될지를 한 가지 시나리오로 정의할 수는 없다. 하지만 사이버 공간이 그러했듯, 물리 공간 또한 인간이 더욱더 실감 나게 경험과 감각을 공유하며, 즐거움의 가치를 추구하는 공간으로 진화할 것이라는 사실은 분명하다.
-본문에서

책의 가장 핵심이자 대미를 장식할 4장 「사이버 물리 공간과 기술」은 그동안 이야기되었던 사이버 물리 공간에 관한 예측을 뒷받침할 우리 기술들의 현재 상태와 전망을 알아본다. ‘사이버 물리 공간을 구성하는 기술의 특징은 무엇일까?’, ‘흔히 혼동되곤 하는 사물 인터넷(IoT)과 디지털 트윈(digital twin)은 사이버 물리 공간과 어떻게 다를까?’, ‘마가(MAGA, 마이크로소프트-애플-구글-아마존)로 대표되는 플랫폼 기업이 승승장구하는 가운데 주목받고 있는 CPS 플랫폼은 어떤 기술로 가능해질 것일까?’ 등에 대한 의문을 풀면서 클라우드 컴퓨팅, 6세대 이동 통신, 확장 현실(XR) 같은 신기술에 대해서도 알 수 있다.

‘사이버 물리 공간이 우리 사회를 어떻게 변화시킬 수 있는가’에 관한 이야기들은 기술적 뒷받침 없이는 그저 막연한 공상에 그칠 것이다. 그렇다면 현재 우리의 기술은 어디쯤 와 있는 것일까? 사이버 물리 공간을 기술적으로 정의하는 것에서 출발해 보자.
-본문에서

책을 마무리하는 맺음말인 「사이버 물리 공간에서 살아남기」에서는 지금껏 이루어진 미래 예측을 기반으로 현재를 살아가는 우리가 가져야 할 자세와 포부에 대해 생각해 본다.

이제까지 우리는 사이버 물리 공간을 알아보고 이에 따른 패러다임의 전환을 바탕으로 산업의 변화를 비롯한 전반적인 미래상을 그려 보았다. 인간이 늘 미래를 알고 싶어 하는 까닭은 다가올 미래에 미리 대비하기 위함이다. 다가오는 변화의 흐름 속에서 우리는 어떻게 해야 ‘잘’ 살아남을 수 있을까? 맺음말에서는 그 고민에 대해 다루어 보려 한다.
-본문에서

현대인의 필수 교양,
사이버 물리 공간

2023년 6월 5일, 애플은 자사의 첫 혼합 현실(MR) 기기인 ‘애플 비전 프로’를 공개했다. 16년 전 아이폰처럼 업계 판도를 바꿀 혁신으로 기대받는 이 제품의 가장 큰 의의는, 미 육군과 25조 원 규모의 ‘홀로렌즈’ 납품 계약을 체결한 마이크로소프트나 ‘메타 퀘스트’로 추정 판매량 2000만 대를 달성한 메타처럼 글로벌 빅 테크 기업 사이에서 격화 중인 가상 현실(VR)/확장 현실/혼합 현실 기기 선점 경쟁에 애플도 뛰어들었다는 사실에 있을 것이다. 실감 나는 3차원 영상을 구현하며 현실과 구분하기 힘들 정도의 사용자 경험을 제공하는 이 기기들이 2030년까지 10억 대가 팔리며 스마트폰에 버금가는 규모를 갖추리라는 시장의 예측이 현실화되면, 개인의 삶부터 산업, 전반적 사회 구조에 이르기까지 지금의 상상력으로는 따라가지 못할 만큼 엄청난 변화가 우리 앞에 펼쳐질 것이다. 확실한 것은 한번 시작된 변화에 가속도가 붙기 시작하면 그 미래는 생각보다 멀리 있지 않으며, 그 모습 또한 엄청난 파급력을 가지리라는 사실이다.
70억 인간에 더해 1000억 개에 육박할 물리 시스템, 100억 개 이상의 인공 지능 소프트웨어와 대화하며 살아갈 미래 사회에 대비하기 위해서는 사이버 물리 공간에 대한 지식이 필수 교양으로서 요구된다. 사이버 물리 공간을 대한민국 최일선에서 연구 중인 최강 저자진이 심혈을 기울여 완성한 최초이자 최고의 미래 예측인 『사이버 물리 공간의 시대』는 모든 현대인에게 미래를 한발 앞서 경험하고 대비할 기회가 될 것이다.

KAIST-메가존클라우드 지능형 클라우드 융합기술 연구센터는 사람이 창조해 낸 모든 것들과 어떻게 해야 같이, 재미있게 공존할 수 있을지를 고민해 왔다. 그 고민의 결과물인 이 책을 읽는 독자는 산업 사회가 지식 사회로 이행되는 과정에서 개인의 삶과 사회가 변화하는 징후를 피부로 느낄 수 있기를 바란다. 또한 이 책이 각자 자신의 위치에서 미래 지식 사회를 대비하고, 미래 지식 문명을 이끌기 위한 노력을 함께하는 데 기여한다면 더할 나위가 없겠다.
-본문에서

카이스트 명강 PLUS
「카이스트 명강 PLUS」 시리즈는 KAIST PRESS와 (주)사이언스북스가 공동으로 기획·출간하는 새로운 과학 기술 총서로 대한민국을 대표하는 과학 기술 석학들이 축적해 온 전문 지식을 담아내고자 한다. 이 시리즈는 해당 분야의 전문가는 물론이고, 미래를 준비하는 입문자들이 첨단 과학 기술의 기초 원리와 다양한 응용 가능성을 확인하고 실력을 다질 기회를 제공할 것이다. 시리즈 첫 번째 책으로는 대한민국 제일의 권위자 이해웅 유니스트 교수가 KAIST 학생들에게 가르쳤던 내용을 그대로 담은, 양자 정보 이론의 기초부터 최전선까지 꼼꼼히 정공법으로 접근하는 국내 유일의 양자 정보학 교과서인 『양자 정보학 강의』가 2017년 출간되었다.

머리말: 미래 지식 문명의 신대륙을 찾아서 5

1장 사이버 물리 공간의 등장
1 사이버 물리 공간이란 무엇인가? 13
2 사이버 물리 공간의 등장 배경 18
도구(하드웨어)의 진화 | 기술(소프트웨어)의 진화 | 플랫폼의 진화

2장 사이버 물리 공간과 산업
1 AI 생태계와 즐거움 45
우리 사회는 어떻게 진화할 것인가 | AI 생태계의 도래 |
즐거움, 모든 문화 현상의 기원
2 사이버 물리 공간을 활용한 산업별 발전 현황 69
산업의 변화, 그리고 ‘즐거움’ | 즐거움이 더해지는 산업 | 즐거움이 극대화되는 산업
3 사이버 물리 공간을 활용한 산업 발전 방향 89
즐거움의 가치: 게임화되거나, 도태되거나 | 경험적 가치: 소비와 공유 |
감각적 가치: 인지의 극대화, 경험의 확장

3장 사이버 물리 ‘공간’
1 경험과 감각을 공유할 수 있는 사이버 공간: 메타버스 107
2 경험과 감각을 공유할 수 있는 물리 공간: 인공 지능 체험 공간 115
3 사이버 물리 공간과 플랫폼의 미래 120
편리한 플랫폼 | 즐거움이 있는 플랫폼 | 똑똑한 플랫폼: 지식 플랫폼 |　
시너지 효과를 내는 플랫폼: 클라우드 플랫폼

4장 사이버 물리 공간과 기술
1 사이버 물리 공간을 위한 플랫폼 131
CPS | CPS 기술의 주요 특징 | CPS, IoT 및 디지털 트윈 | CPS 플랫폼
2 사이버 물리 공간을 위한 플랫폼 기술 요소 142
컴퓨팅 | 네트워크 | 새로운 도구들 | AI와 빅 데이터
3 CPS 플랫폼 구현의 기술적 고려 사항 187
안정성 | 디지털 미디어 표준 | 데이터 형식 표준과 공유
트러스트 | 실시간성 | 동기화 | 인간 상호 작용

맺음말: 사이버 물리 공간에서 살아남기 199
1 미래 경험 생태계를 맞이하기
2 미래의 산업, 기업 생태계에서 살아남기

후주 212
도판 저작권 215
찾아보기 216