2019/02/20 · 본 고에서는 vr/ar에 사용되는 오디오 기술의 특징을 고찰한다....

1884호2019.2.20.

「주간기술동향」은 과학기술정보통신부「ICT 동향분석 및 정책지원」

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ICT 신기술 최신 ICT 이슈

1884호

기획시리즈 2

VR/AR 오디오 기술 및 표준화 동향

[정현주·오현오/㈜가우디오랩]

Ⅰ. 서론

Ⅱ. VR/AR 오디오 기술 개요

Ⅲ. VR/AR 오디오 표준화 동향

IV. 결론 및 시사점

ICT 신기술 16

제조업 혁신을 위한 산업용 사물인터넷 기술 및 플랫폼 동향

[김평수/한국산업기술대학교]

Ⅰ. 서론

Ⅱ. 산업용 사물인터넷 개요

Ⅲ. 대표적 산업용 사물인터넷 플랫폼 동향

Ⅳ. 결론 및 시사점

최신 ICT 이슈 29

Ⅰ. GM의 새로운 경영전략, 자동차 산업 新패러다임 CASE 대응 목적

Ⅱ. 아이폰 동력 상실, 서비스 부문과 인도 시장에 기대 거는 애플

Ⅲ. IBM 100만 명 얼굴 정보 담은 데이터셋 공개, 인식의 공정성이 목표

Ⅳ. 5G 킬러 서비스: 구독형 스트리밍 게임 트렌드

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주간기술동향 2019. 2. 20.

*

정현주 오현오*

㈜가우디오랩 연구원

㈜가우디오랩 대표이사 *

가상현실 및 증강현실(VR/AR)에서 실감 있는 사용자 경험을 제공하기 위해서 음향은 영상 못지

않게 중요한 요소이다. 인간의 청감 특성을 기반으로 재현하는 바이노럴 오디오(Binaural Audio)

는 VR/AR 환경에서 상호작용(Interaction)이 가능한 음향을 실시간 렌더링을 통해 사용자에게

제공하기 때문에 필수적인 기술이다. 본 고에서는 VR/AR에 사용되는 오디오 기술의 특징을

고찰한다. 또한, VR/AR과 관련된 국제표준화 단체의 표준화 진행 동향도 오디오 기술 관점에서

다루고자 한다.

I. 서론

‘가상현실(Virtual Reality: VR)’이라는 용어는 19세기 프랑스의 시인이자 연출가인 앙토냉 아르

토(Antonin Artaud)가 처음 사용한 것으로 알려져 있다. 그는 등장인물과 소품 등이 극장에서 만들

어내는 마치 환영과 같은 속성을 “la realite virtuelle” 즉, “Virtual Reality”로 묘사했다[1]. 감독

의 연출과 배우의 연기가 빚어낸 가상의 세계를 극장에서 수동적으로 감상하는 형태가 아닌, 능동적

으로 보고 듣고 느낄 수 있는 경험으로 가능하게 하고자 하는 열망은 영상, 음향 미디어 기술 발전의

원동력이 되었다.

가상의 세계를 경험하는 방법은 사용자의 태도에 따라 수동적인 경험과 능동적인 경험, 이렇게

두 가지로 나눌 수 있다. 우리에게 가장 익숙한 TV, 극장 스크린, 하이파이 오디오 등과 같이 평면

디스플레이 기반의 미디어 기술은 수동적인 사용자 경험을 기반으로 발전했다. 사실적인 색감, 높은

* 본 내용은 정현주 연구원(☎ 02-562-1968, [email protected])에게 문의하시기 바랍니다.

** 본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 IITP의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.

** 이 논문은 2019년도 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 정보통신기획평가원의 지원을 받아 수행된 연구임(No. 018-0-00863, OTT/ IPTV 서비스를 위한 클라우드 기반 360/VR 오디오 End-to-End 솔루션 개발 및 사업화)

VR/AR 오디오 기술 및 표준화 동향

정보통신기획평가원 3

기획시리즈 – AR·VR·MR

해상도와 명암비의 화면, 다채널의 오디오 등 영상과 음향 기술 분야에서 특히 많은 발전을 이루었

다. 현대 미디어 산업은 영상과 음향, 두 가지가 기술 경쟁의 축으로 근간을 이루게 된다. 한편,

능동적인 경험에서는 사용자가 가상 세계 속에서 얼마나 ‘현실적’으로 상호작용(Interaction)할 수

있는지가 가장 중요하다. 현재의 시공간이 아닌 다른 어딘가에 있는 듯한 경험(Being There)이

충족되어야 하는데, 이는 우리의 오감이 실제처럼 감각할 수 있어야 가능하다. 그러나 인간의 오감

중에서 촉각, 후각, 미각을 완전히 모사하는 기술의 완성도는 아직 사람들에게 착각을 일으킬 만큼

높지 않다. 반면, 앞서 언급한 바와 같이 상대적으로 영상과 음향 기술의 완성도는 기술적 성숙도가

높기 때문에, 적어도 시각과 청각 두 가지를 완전하게 하는 것이 가상현실을 능동적으로 경험하는

데 있어서 선행되어야 한다.

가상공간에서의 능동적인 사용자 경험을 가능하게 하는 기기로 현재까지 가장 대표적인 형태는

HMD(Head-Mounted Display)를 탑재한 헤드셋 형태의 시스템이다. 1968년 이반 서덜랜드

(Ivan Sutheraland)가 그 원형을 고안한 이래 발전을 거듭하여 “VR의 원년”이라고도 불리우는

2016년에는 Oculus, HTC, Sony 등에서 HMD 기기를 연이어 출시하며 시장에 확실히 안착했다.

HMD 기반의 VR 헤드셋은 스테레오스코픽 디스플레이(Stereoscopic Display), 헤드폰/이어폰

기반 입체 음향, 사용자의 머리 방향/위치 추적 센서 및 입력 컨트롤러 등을 주요 기능으로 제공하며

영상, 음향, 상호작용이 사용자 경험에서 중요한 요소임을 증명한다. 일찍이 조지 루카스(George

Lucas)도 영상 경험 못지 않게 소리 경험의 중요성(“I feel that sound is half the experience…”)

을 강조한 바 있다[2]. 그만큼 가상 세계와 현실의 경계를 없애기 위해서 소리 경험은 영상 경험과

함께 없어서는 안 되는 반드시 필요한 요소이기 때문이다.

본 고에서는 가상현실 및 증강현실(Augmented Reality: AR)에서 사용자에게 실감 있는

(Immersive) 경험을 제공하기 위한 기술적 개요를 오디오 관점에서 다루고자 한다. VR/AR에서

필요한 실감오디오 기술의 개요에 대해서 설명하고, 현재 진행 중인 VR/AR 관련 국제표준화 동향

에 대해서 오디오의 관점에서 살펴본다.

II. VR/AR 오디오 기술 개요

1. 바이노럴 오디오 - 인간의 청각 특성

사람은 두 귀를 통해서 3차원 공간의 소리를 인지한다. 따라서 사람의 두 귀에 전달되는 것과

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동일한 특징을 갖는 소리를 시뮬레이션할 수 있다면, 헤드폰/이어폰과 같은 2채널 출력만으로도

입체 음향을 재현할 수 있다. 이러한 오디오 재생 방법을 바이노럴 오디오(Binaural Audio)라고

한다. 먼저 사람이 소리의 위치를 인지하는 원리를 살펴보자.

사람의 양쪽 귀에 들어오는 소리 신호의 차이로부터 얻은 단서를 바이노럴 큐(Binaural Cue)라고

한다. 바이노럴 큐에는 양쪽 귀에 도달하는 신호의 크기 차이를 나타내는 양이 레벨차(Interaural

Level Difference: ILD)와 양이 시간차(Interaural Time Difference: ITD)가 있는데, 이 두 가지는

음원의 주파수 대역에 따라 다른 특성을 지

닌다. ILD는 사람의 머리 모양과 크기에 따

라 좌·우 귀에 도달하는 소리의 크기가 다르

게 나타나는 머리가림효과(Head Shadow

Effect)에 기인하기 때문에 주로 고주파

영역(대략 2kHz 이상)에서 두드러진 차이

를 보인다. 반면, 저주파 영역의 음원은 머

리가림효과를 고려하더라도 회절이 잘 일

어나 좌·우 귀에 도달하는 신호의 크기 차이

가 크지 않다. 하지만 머리 크기에 따른 좌·

우 귀 사이의 경로 차이는 여전히 존재하기 때문에 신호가 도달하는 시간차에서 기인한 ITD가 우세

하게 작용한다. 이 두 가지 단서를 함께 활용하여 사람은 수평면 상의 소리 방향을 인지한다[3],[4].

한편, 3차원 공간상에서 음원을 정확하게 인지하려면 수평면 상의 방향뿐만 아니라 수직면 상의

방향(높이) 또한 필요하다. 이러한 수직 방향

의 음원을 인지하는 데 사용되는 단서는 머리

와 귓바퀴에 의한 필터링 효과이다. 즉, 양쪽

귀에 인지되는 소리는 특정 주파수 영역에서

보강(Peak)과 감쇄(Notch) 경향을 보인다.

음원의 높이에 따라 귓바퀴의 공명 특성과 어

깨에서 반사되는 반사음의 세기가 달라지기

때문이다. [그림 2]와 같이 음원의 높이에 따

라 주파수 스펙트럼의 감쇄 주파수가 변하는

데, 바이노럴 신호의 주파수 특성이 달라지는

현상은 두 귀에 공통으로 존재하기 때문에 모

[양이 시간차(ITD)] [양이 레벨차(ILD)]

<자료> Benedikt Grothe, Michael Pecka, and David McAlpine, “Mechanisms of Sound Localization in Mammals”, Physiological Reviews, Vol.90, No.3, Jul. 2010, pp.983-1012.

[그림 1] 바이노럴 큐(Binaural Cues)

<자료> Benedikt Grothe, Michael Pecka, and David McAlpine, “Mechanisms of Sound Localization in Mammals”, Physiological

Reviews, Vol.90, No.3, Jul. 2010, pp.983-1012.

[그림 2] 모노럴 큐(Monaural Cue): Spectral Notches



노럴 큐(Monaural Cue)라고 부른다. 이러한 주파수 특성의 변화(Spectral Notches)로부터 사람

은 음원의 높이를 인지할 수 있다[4].

음원의 수평 및 수직 방향감과 더불어 음원의 위치를 정의하기 위해 필요한 또 다른 요소는 거리

감/공간감이다. 사람이 음원의 거리를 인지하는 가장 중요한 단서는 소리의 크기일 것이다. 멀리

있는 소리가 더 작게 들리고 가까이 있는 소리가 크게 들리는 것은 자명하다. 그러나 동일한 음원이

멀리서 가까이, 혹은 가까이에서 멀리 움직이는 경우가 아니라면 소리의 크기만으로 거리를 판단하

는 데에는 한계가 있다. 사람은 멀리에서 나는 큰 폭발음과 아주 가까이에서 들리는 작은 모기 소리

를 듣고 그 거리를 쉽게 인지할 수 있다. 즉, 음원의 거리를 인지할 때 소리의 절대적인 크기 이외에

다른 단서를 함께 활용한다.

거리를 인지하는 데 활용하는 단서는 여러 가지이지만 가장 대표적인 것은 직접음(Direct Sound)

과 잔향음(Reverberant Sound)의 에너지 비율(Direct-to-Reverberant Energy Ratio: DRR)

이다[5]. 공간상에서 음원이 공간의 영향을 받지 않고 직접 사람의 귀로 도달하는 성분을 직접음,

공간으로부터 반사되어 직접음이 도달한 이후에 순차적으로 사람의 귀에 도달하는 부분을 잔향음으

로 정의하며, 이 두 성분의 에너지 비율을 통해 음원의 거리를 판단할 수 있다. 같은 공간 상에서

음원의 거리가 가까워지면 직접음 성분의 에너지 비율이 증가하기 때문에 DRR은 상대적으로 커지

게 되고 음원이 멀어지면 DRR은 작아진다.

2. 바이노럴 렌더링

바이노럴 오디오를 이용하여 VR/AR 환경에서 3차원 실감 오디오를 제공하려면 이와 같은 단서

를 오디오 신호에 잘 반영해야 한다. 일반적으로 이 과정은 앞서 살펴본 개별 단서를 분석하여 오디

<자료> Gaudio Lab, Inc., 2018.

[그림 3] 공간 상에서 음원의 거리에 따른 직접음(빨간색)과 잔향음(파란색) 에너지 비율의 예

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오 신호에 반영하기보다는 머리전달함수(Head Related Transfer Function: HRTF)라는 형태로

표현하여 이를 필터링함으로써 이루어진다. HRTF는 3차원 공간의 특정 위치에 음원이 있을 때

음원으로부터 좌, 우 양쪽 귀까지의 공간에 대한 전달함수로, 사람의 머리, 몸통(어깨), 귓바퀴 등의

영향이 모두 반영된다. HRTF는 무향실(Anechoic Chamber)에서 실제 사람의 양쪽 귀에 특수한

마이크를 장착하여 측정하거나, 사람의 상반신 모양을 한 더미헤드(Dummy Head) 형태의 마이크

를 통해 측정하여 데이터베이스 형태로 가공된다.

이렇게 특정 공간에서 양쪽 귀에 입력되는 신호를 바로 취득하는 것을 바이노럴 레코딩(Binaural

Recording)이라고 한다. 무향실처럼 잔향이 없는 공간에서 여러 방향에서 오는 3차원 상의 신호를

실험적으로 취득하는 것은 HRTF 데이터베이스를 얻기 위한 목적이다. 이와는 다르게 실제로 취득/

재현하고자 하는 음향 공간(Sound Scene)의 소리를 직접 바이노럴 레코딩하여 얻을 수도 있다.

바이노럴 레코딩의 경우 마이크가 위치한 공간 전체의 소리를 그대로 녹음하기 때문에 현실감 있는

소리를 취득할 수 있으며, 추가적인 신호처리가 필요하지 않기 때문에 재생 과정도 단순하다. 그러나

녹음하는 당시에 고정된 마이크의 위치와 각도를 재생 시에 변경할 수 없기 때문에 VR 환경에서

상호작용이 가능한 사용자 경험을 제공하는 데에는 한계가 있다.

HRTF 데이터베이스로부터 개별 오디오 신호를 필터링하여 방향감, 공간감을 반영해주는 일련의

신호처리 과정을 바이노럴 렌더링(Binaural Rendering)이라고 한다. 바이노럴 레코딩과는 다르게

개별 오디오 신호의 해당 방향과 위치 정보를 실시간으로 업데이트하여 필터링할 수 있기 때문에

상호작용이 가능한 사용자 경험이 중요한 VR 환경에서 적합하다. 그러나 미리 준비된 HRTF 데이터

베이스 등은 무향실이라는 특수한 공간에서 측정한 결과이기 때문에 적당한 잔향(Reverberation)

이 존재하는 실제 상황과 큰 차이가 있다. 이 차이를 극복하기 위해 무향 공간이 아닌 잔향이 있는

방에서 측정된 별도의 바이노럴 방 전달함수(Binaural Room Transfer Function, Binaural Room

Impulse Response: BRIR) 데이터베이스를 사용하기도 한다. 그러나 이렇게 측정된 BRIR 데이

<자료> 오현오, 손주형, 곽진삼, “UHDTV 방송을 위한 차세대 오디오 기술 표준화 동향 소개”, 표준특허 전문지 SEP Inside Vol.10, 2016.

[그림 4] 바이노럴 렌더링의 기본 개념도



터는 해당 공간의 특정 위치에서만 정의되기 때문에 사용자가 공간 상에서 자유롭게 움직여야 하는

VR 환경에 적용하려면 제약이 따른다. 따라서 공간의 영향에 독립적인 HRTF를 이용하여 음원에

1차적인 방향감을 부여하고, 인공 잔향기(Reverberator) 또는 시뮬레이션(Room Simulation) 등

의 후처리를 통해 추가적인 공간감을 제공하는 방법이 통상적으로 바이노럴 렌더링에 사용된다.

실제 현실과 분리된 가상의 세계를 실감 있게 재현하고자 하는 것이 VR의 특징이라면, 실제 현실

이 그대로 투영되는 상황에서 가상의 객체나 정보를 합성하여 원래 환경에 존재하는 사물처럼 만들

고자 하는 것이 AR의 목적이다. VR 환경에서는 폐쇄형의 헤드폰이나 이어폰을 통한 바이노럴 렌더

링 재생이 이상적이지만, AR 환경에서는 이러한 기기를 통해 음향을 재생하게 되면 차음 효과 때문

에 현실 세계의 소리를 사용자가 듣는데 제약이 생긴다. 이러한 문제를 해결하려면 AR 환경에서는

바이노럴 렌더링 기술을 사용하는 것과 더불어 고려해야 할 사항이 있다. 폐쇄형의 헤드폰/이어폰을

장착한 경우 외부의 주변음을 들을 수 있는 추가적인 신호처리 방법을 생각해볼 수 있다. 이와 같은

기술은 외부 마이크를 통해 입력 받은 주변음을 실제로 헤드폰/이어폰 없이 듣는 것과 유사하게

왜곡 없이 사용자에게 전달하고자 하는 목적을 지닌다[7],[8]. 한편, 폐쇄형의 헤드폰/이어폰 자체를

사용하지 않는 방법은 간단하게 문제를 해결할 수 있는 접근법이다. 가장 널리 알려진 AR 헤드셋인

마이크로소프트사(Microsoft)의 홀로렌즈(HoloLens)나 매직리프원(Magic Leap One) AR 헤드

셋은 헤드밴드에 부착된 형태의 스테레오 스피커를 기본 제공한다. 즉, 외부 주변음의 소리를 그대로

들으면서 가상의 렌더링된 음향이 함께 중첩되어 들리는 형태이다. 이러한 방식은 외부 소리를 잘

들을 수 있다는 장점은 있으나 렌더링된 오디오의 음상 정위(Localization) 성능이나 음질이 상대적

으로 헤드폰/이어폰 재생에 비해 떨어진다는 단점이 있다.

3. VR/AR에서 사용자 자유도

VR/AR 환경에서 실감 있는 사용자 경험이 보장되려면 사용자가 가상공간에서도 현실 세계에서

와 같이 자유자재로 움직일 수 있어야 한다. 사용자가 임의대로 자유롭게 움직일 수 있는 상태를

“6축의 자유도를 가진 상태”라는 의미로 6DoF(Degree of Freedom)라고 한다. 3차원의 x, y,

z축으로의 공간 이동(위치)뿐만 아니라 머리 방향(회전)을 3축(Yaw, Pitch, Roll)에 대해서 움직일

수 있는 상태이다. 반면, 360도 동영상을 감상할 때와 같이 사용자가 임의의 고정된 위치에서 머리

회전만 자유로운 상태를 3DoF라고 정의한다.

진정한 의미의 가상현실을 구현하려면 6DoF가 보장되어야 하지만 아직까지 기술적인 어려움이

따른다. 게임 엔진과 같이 영상과 음향이 실시간 렌더링을 통해 제공되는 경우는 상대적으로 6DoF

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의 가상 환경을 생성하는 것이 수월하지만, 카메라나 마이크 등을 통해 취득된 실사 영상, 음향을

기반으로 6DoF를 재현하기 위해서는 기술적 과제가 많이 남아 있다. 우선 영상 객체의 볼류메트릭

촬영(Volumetric Capture)이 가능해야 한다. 넓은 공간에서 여러 객체를 배경과 함께 고해상도로

6DoF가 가능하게 취득하는 연구가 활발히 이루어지고 있지만 아직 제약이 많은 것으로 알려져

있다. 반면, 오디오의 경우는 각각의 음원을 독립된 오디오 객체(Object)로 미리 녹음하여 렌더링을

통해 6DoF로 재현하는 것이 가능하다.

3DoF는 사용자의 위치가 고정된 상태에서 전방위(Omnidirectional)에 대한 영상, 음향 정보를

취득할 수 있으면 재현이 가능하기 때문에 6DoF에 비해 기술적 난이도가 낮다. 360도 카메라를

이용하면 전방위 영상 취득이 가능하고, 마찬가지로 오디오도 앰비소닉스(Ambisonics) 마이크를

사용하여 360도 음향 공간을 녹음할 수 있다. 현재 유튜브(Youtube), 페이스북(Facebook) 등

유수 기업에서는 자사의 플랫폼을 이용하여 360도 동영상을 제공하고 있으며, 사용자도 360도

카메라와 FOA(First Order Ambisonics) 마이크를 이용하여 간편하게 콘텐츠를 제작/업로드할

수 있다.

3DoF+는 3DoF에서 6DoF로 발전하기 위해서 풀어야 할 기술적인 과제를 단계적으로 풀어나가

기 위해 도입된 과도기적 개념이다. 기본적으로 6DoF와 같이 머리 회전과 위치 이동이 가능한

형태의 자유도이지만, x, y, z 방향의 이동이 매우 제한적인 범위 내에서(수십 cm 이내)만 허용된다.

예를 들면, 사용자가 의자에 앉아서 일어나지 않은 상태로 머리를 돌아보고 움직일 수 있는 정도의

자유도와 같다. 3DoF와 마찬가지로 3DoF+는 고정된 좌석 위치에서 TV나 극장 스크린을 통해

콘텐츠를 소비하는 데 익숙한 사람들에게 가장 친숙하게 다가갈 수 있는 미디어 형태이다. 영상의

경우는 시점의 변환에 따라 달라지는 시차(Parallax), 객체의 가림(Occlusion) 현상을 해결하기

위해 3DoF+를 별도로 정의하여 접근하고 있으나 오디오 기술의 관점에서는 6DoF와 차이가 없다

고 보기 때문에 3DoF+의 문제를 따로 구분해서 다루지는 않고 있다.

[3DoF] [6DoF]


[그림 5] VR/AR 공간에서의 사용자 자유도



4. 오디오 포맷: 채널, 앰비소닉스, 객체

채널은 전통적인 모노, 스테레오, 멀티채널(5.1채널, 7.1채널, …) 등의 오디오 전송/재생 방식이

다. 믹싱 또는 마스터링을 통해 제작 단에서 만들어진 형태 그대로 압축, 전송되고 별도의 오디오

렌더링 없이 동일하게 재생되기 때문에 재생하고자 하는 음향 공간(Sound Scene) 그대로를 사전

정의된 스피커 위치에서 일대일 매핑(Mapping)하여 출력한다. 그렇기 때문에 사전 정의된 스피커

의 위치에서 배치가 벗어나면 제작자가 의도하지 않은 음상(Localization) 왜곡이 나타날 수 있고,

VR/AR에서 필수 요소인 상호작용을 재현하는 데 한계를 보인다.

앰비소닉스 포맷은 음향 공간 상의 특정 위치에서 정의된 모든 방향의 오디오를 획득한 신호이며,

공간의 음장을 구면 조화 함수(Spherical Harmonics) 형태로 표현한 방식이다. 음향 공간의 특성

을 그대로 반영하기 때문에 Scene-based Audio라고 표현하기도 한다. 채널 포맷과 달리 신호

자체가 스피커 신호를 포함하지 않기 때문에 재생하려면 가상의 채널 신호로 변환하는 과정이 필수

적이다. [그림 6]에서는 앰비소닉 신호를 가상의 스피커 레이아웃 신호로 디코딩하고 해당 스피커

신호를 다시 바이노럴 렌더링하여 재생하는 단계를 나타낸다. 또한, 앰비소닉스 포맷은 차수가 올라

갈수록 높은 공간 해상도를 가지는 특성이 있다. 가장 일반적으로 널리 쓰이는 1차 앰비소닉스는

FOA(First Order Ambisonics)라고 하며 B-Format으로도 불린다. 3~4차 이상의 앰비소닉스

형태는 HOA(Higher Order Ambisonics)로 통칭하기도 한다. 구면 조화 함수의 특성 상 신호의

좌표계를 회전시키는 연산이 간단하게 처리되며, 이러한 특성은 Yaw, Pitch, Roll 등, 3DoF의

자유도가 필수적인 VR/AR 또는 360도 동영상에 맞는 오디오 신호로 각광받는 계기가 되었다.

그러나 특정 위치에서 정의되는 음장을 표현할 수밖에 없기 때문에 6DoF의 오디오를 재현하기에는

제약이 있다. 공간 상에서 복수의 위치에 대해서 획득된 표본 신호가 있을 때 임의의 위치를 보간

[Rotatio(3DoF)] [Ambisonics to Channels] [Channels to Binaural]


[그림 6] 앰비소닉스 포맷의 가상 채널 레이아웃을 이용한 바이노럴 렌더링 방법

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(Interpolation)하여 음장을 합성하는 방식이 실험적으로 소개되었으나 아직 상용화되기에는 만족

할 만한 음질과 음상 정위 성능을 제공하지 못하는 것으로 알려져 있다[9].

마지막으로 객체 포맷은 개별 음원을 독립된 오디오 신호로 각각 전송하는 방식이다. 개별 음원이

공간 상의 해당 위치 정보(x, y, z 좌표, 방향) 등을 포함하는 메타데이터와 함께 전송되고 재생

단에서는 사용자의 현재 위치, 방향에 따라 실시간으로 렌더링하여 재생하기 때문에 6DoF를 포함한

VR/AR 환경에서 가장 이상적인 포맷이라고 할 수 있다. 그러나 객체의 수가 증가함에 따라 전송해

야 할 객체 신호의 수가 함께 증가하고, 오디오 렌더링을 위해 필요한 연산량도 선형적으로 증가할

수 있는 단점이 있다. 또한, 거리감, 공간감을 재현하려면 적절한 시뮬레이션(Room Simulation)이

수반되어야 하는데 실제 공간에서 직접 획득한 공간감 대비 아직 완전하지 않다는 한계가 있다.

VR/AR 오디오에서 실감 음향을 재현하기 위해서는 위의 세 가지 오디오 포맷의 상호보완적인

특성을 잘 활용해야 한다. 예를 들면, 믹싱 혹은 앰비소닉스 마이크를 통해 취득한 공간 음향은

채널 또는 앰비소닉스 포맷을 이용하여 3DoF가 가능한 장면에 대해서 표현하고, 심도있는 6DoF

상호작용이 요구되는 음원에 대해서는 객체 포맷으로 전송/렌더링하여 실시간 렌더링을 통해 재생

하는 방법을 고려할 수 있다. 따라서 재생 단에서 제작자의 의도대로 동일한 음향 품질을 제공하기

위해서는 바이노럴 렌더링을 수행하는 오디오 렌더러(Audio Renderer)의 성능이 보장되어야 한

다. 사용자의 움직임에 반응한 소리가 재생되기까지의 지연시간(Motion-to-Sound Latency)이

인지 불가능할 정도로 매우 작어야 상호작용에 문제가 없으며, 렌더링되어 재생되는 음향 역시 각각

의 음원이 공간상의 해당 위치에 잘 정위되어 들려야 영상과 음향 사이의 불일치가 발생하지 않는다.

또한, 가상공간에서 느껴지는 공간감(반사음, 잔향 등의 음향학적 효과)이 잘 표현되어야 한다. 이러한

오디오 렌더러의 중요성 때문에, VR/AR 오디오의 표준화 과정에서 레퍼런스 렌더러(Reference

Audio Renderer)의 선정은 매우 중요하게 다루어진다.

5. VR/AR 오디오 제작 S/W

앞서 설명한 세 종류의 오디오 포맷을 입력으로 VR/AR 미디어의 오디오를 편집/제작하는 방법

은 재생 플랫폼의 형태에 따라 크게 두 가지로 분류된다. 먼저 360도 동영상과 같이 실사 영상

기반의 3DoF 미디어를 제작하는 경우에는 360도 동영상과 합치되는 오디오 편집이 중요하기 때문

에 기존의 평면 디스플레이 기반의 동영상 미디어 제작 방식과 유사하게 DAW(Digital Audio

Workstation) 상에서 VR/AR 오디오 제작을 위한 플러그인 형태의 S/W를 이용한다. 반면에, 현

재까지 6DoF가 가능한 미디어 형태(파일 포맷)의 콘텐츠는 아직 정의되지 않았으며 여러 국제 표준



기구에서 표준화를 진행 중이다. Unity, Unreal 등의 게임 엔진을 통해서 6DoF의 콘텐츠 제작이

가능하며, 관련된 오디오 역시 게임 엔진을 기반으로 제작된다. 게임 엔진에 따라서 사용 가능한

Audio Rendering SDK를 제작자가 선택하여 프로그래밍에 적용할 수 있다.

III. VR/AR 오디오 표준화 동향

VR/AR 헤드셋과 같은 관련 기기들이 연이어 출시되면서 실감 미디어 애플리케이션과 서비스도

점점 더 다양한 형태로 출시되고 있다. 그러나 애플리케이션과 기기 간에 사용되는 플랫폼의 차이로

인해 상호운용성(interoperability) 및 호환성(compatibility)에 아직 제약이 많으며, 이를 가능하게

하는 국제 표준 또한 미흡하다. 관련 표준을 제정함으로써, 재생 플랫폼에 따라 다른 방식으로 제작

을 해야 하는 불편을 해소함과 동시에 시장에서 다양한 애플리케이션의 확산을 기대해볼 수 있을

것이다.

1. MPEG

비디오, 오디오 등을 포함한 멀티미디어 데이터의 국제 표준 개발을 담당하는 MPEG(Moving

Picture Experts Group)은 2015년에 MPEG-H 3D 오디오 기술을 실감 오디오(Immersive

Audio) 기술의 국제 표준으로 제정했다[13]. MPEG-H 3D 오디오 표준은 본래 UHD TV 방송에

도입할 기술로 시작되었으나, 마침 VR 시장의 급부상에 맞추어 VR 오디오 기술에 대응하기 위한

확장을 시도한 것이다. MPEG-H 3D 오디오 기술은 VR/AR에서 필요한 기본 포맷인 채널, 앰비소

닉스(HOA), 객체 오디오에 모두 대응 가능하고 효율적인 연산량으로 처리 가능한 바이노럴 렌더러

[Facebook Spatial Workstation] [Gaudio Works] [Audio Ease 360pan Suite]

[그림 7] DAW 기반의 360도 동영상용 VR/AR 오디오 제작 툴의 예

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주간기술동향 2019. 2. 20.

[14]를 포함하고 있어 VR/AR 오디오로의 확장에 용이하다. 그러나 3DoF의 자유도까지만 재생

가능하다는 점 때문에 완전한 VR/AR 오디오 기술로 사용되기에는 근본적인 한계를 안고 있었다.

MPEG은 당시 시장에서 널리 퍼지기 시작한 360도 동영상 미디어에 대응하기 위해서 우선적으

로 전방위 미디어의 포맷을 다루는 OMAF(Omnidirectional MediA Format) 표준 활동을 2015년

말부터 최초로 시작했다[15]. 이후 이와 관련한 비디오와 오디오, PCC(Point Cloud Compression)

기술 등을 포함하는 새로운 MPEG-I 프로젝트로 확장하며, MPEG-I 사용자 유즈케이스(Use

Case)에 따라 빠른 사업화가 가능하도록 파트별로 서로 다른 타임라인으로 단계적인 표준화를 진행

중이다. 기존의 360도 동영상 서비스를 지원하기 위한 3DoF를 고려하는 유스케이스는 가장 먼저

Phase 1a에서 OMAF(MPEG-I Part 2)를 중심으로 진행하고, 제한된 범위의 이동이 추가된

3DoF+는 Phase1b에서 진행한다. 이와 관련된 오디오 기술은 유스케이스가 3DoF 혹은 3DoF+까

지로 제한되며, 이는 이미 표준화가 완료된 MPEG-H 3D 오디오에서 충분히 다루어졌다. 따라서

MPEG-I Phase1에서의 오디오 표준화는 별도로 진행되지 않고 OMAF의 오디오 기술로는

MPEG-H 3D 오디오의 저연산 프로파일(Low Complexity Profile)이 포함되었다.

MPEG-I의 오디오 기술은 Part 4에서 Immersive Audio라는 제목으로 진행하고 있으며,

MPEG-I Phase2인 6DoF의 유스케이스에 대해 곧바로 표준화가 진행되고 있다. MPEG-I 오디오

분야에서 오디오 압축 코덱으로는 이미 채널, HOA, 객체에 대해 충분한 수준의 압축률을 보이는

<자료> N18158, ISO/IEC JTC1/SC29/WG11, “MPEG-I Audio Architecture and Requirements”, MPEG2019, 2019.

[그림 8] MPEG-I 6DoF Audio Renderer의 아키텍처(Architecture) 구조도



MPEG-H 3D 오디오의 코어 코덱(Core Codec)을 재사용하는 것으로 합의했으며, MPEG-I 오디

오에서는 6DoF를 가능하게 하는 오디오 렌더러의 선정과 메타데이터 정의에 집중하고 있다.

CfP(Call for Proposal) 발행을 위한 요구사항(Requirements)이 2019년 초 확정되었고[16]

2021년경까지 표준화를 완료하는 것이 목표이다.

2. 3GPP

3GPP(3rd Generation Partnership Project) 또한 3GPP 이동통신 규격에 따라 VR/AR 미디

어 서비스용 표준화 작업을 진행 중이다. VR Media Services Over 3GPP라는 주제로 VR 미디어

서비스와 관련된 실감 영상, 음향 기술에 대한 기술 보고서를 발간했다[17]. 해당 보고서에서는

오디오 시스템 및 획득, 렌더링 방법, 음질 평가 방법론에 관해 폭넓게 검토되었다. 3GPP에서 바라

보는 VR을 위한 오디오 시스템은 Production, Distribution, Rendering의 세 가지 범주 안에

➀ Audio Capture System, ➁ Content Production Workflow, ➂ Audio Production Format,

➃ Audio Storage Format, ➄ Audio Distribution Format, ➅ Audio Rendering System의

여섯 가지로 구성된다. 또한, 오디오의 품질을 평가하는 지표(Quality of Experience: QoE)는

음상정위 정확도, 음색 변화, 공간감 등 여섯 가지 인자로 정리했으며 각 요소별로 얼마나 상관관계

가 높은지 음질 평가 방법에 반영했다.

3GPP에서 진행되는 VR 관련 오디오 표준화 연구 과제(Work Item) 중 단방향의 VR 미디어

전송을 위한 VRStream(Virtual Reality Profiles for Streaming Media) 규격은 2018년 10월에

표준이 완료되었다. Release 15로 발간된 VRStream의 오디오 기술은 4개 기관이 참여하여 평가

를 진행했으며, 최종적으로 MPEG-H 3D Audio Low Complexity Profile을 사용하는 OMAF

<자료> 3GPP TR 26.918: “Virtual Reality(VR) media services over 3GPP”, Release 15, 2018.

[그림 9] VR 오디오의 음질 평가를 위한 평가 요소별 상관관계(3GPP)

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3D Audio Baseline Media Profile이 선정되었다[18]-[20]. 양방향의 VR 미디어 전송 및 음성

통신을 위한 IVAS(EVS Codec Extension for Immersive Voice and Audio Services) 표준은

Release 16에서 완료를 목표로 진행 중이다.

3. VRIF

VR 관련 산업체를 중심으로 발족된 VRIF(Virtual Reality Industry Forum)는 VR/AR 서비스

의 상호 호환성을 위한 가이드라인을 제공하는 역할을 담당한다. VRIF에서는 CES 2018에 맞추어

첫 번째 가이드라인 문서를 발행했다[21]. 이 문서는 주로 3DoF를 지원하는 360도 동영상 미디어

의 제작-전송-재생과 관련된 생태계를 다루고 있다. 기본 미디어 포맷을 MPEG의 OMAF로 제안

하기 때문에 관련 오디오 코덱으로는 MPEG-H 3D 오디오를 지원할 수 있다. VRIF에서 발행하는

가이드라인 문서는 의무 사항이라기보다는 관련 산업체가 참고하여 상호운용성을 최대한 만족시킬

수 있도록 제안하는 성격이 강하다. 현재는 실시간 방송 스트리밍 서비스(Live VR Service)와

HDR(High Dynamic Range)을 지원하는 내용을 포함하는 2.0 버전의 가이드라인 문서 작업을

진행 중이다.


2014년 Facebook의 Oculus 인수로 시작된 VR 관련 산업에 대한 투자 확대와 2016년 다양한

VR HMD 출시를 계기로 선도적 수요층에서부터 시장 확대가 이루어졌지만 현재 그 상승세가 다소

소강된 분위기다. 그러나 VR HMD 제작사들은 저렴한 가격으로, 편리하게 사용 가능한 경쟁력

있는 HMD 기기를 출시하며 새로운 수요를 끌어들이려 노력하고 있다. 특히, AR 시장은 VR 시장

규모와 비교하여 더욱 큰 잠재력이 예측되므로 관련 기술 개발의 투자가 지속적으로 확대될 것으로

예상된다. 또한, 5세대 이동통신(5G) 시장 개막을 앞둔 현 시점에서 대용량 데이터 전송을 필요로

하는 VR/AR 시장의 확대는 더욱 가속화될 전망이다. 실감 있는 사용자 경험을 제공하기 위해 필수

적인 오디오 기술 또한 그 중요성이 더욱 부각될 것이다. VR/AR 오디오에서 필요한 통일된 형태의

포맷과 코덱은 아직 정의되지 않았지만, 이와 관련된 국제 표준 기술을 제정하여 서로 다른 플랫폼,

단말기 간의 호환성을 높이고 콘텐츠 제작/소비가 수월해지면 VR/AR 시장 확대에 견인 역할을

할 것으로 기대한다.



[ 참고문헌 ]

[1] Antonin Artaud, The Theatre and its Double Trans. Mary Caroline Richards, New York: Grove

Weidenfeld, 1958.

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Philosophical Magazine and Journal of Science, 1907.

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Mammals”, Physiological Reviews, Vol.90, Mo.3, Jul. 2010, pp.983-1012.

[5] Kolarik, Andrew J. et al. “Auditory Distance Perception in Humans: A Review of Cues, Development,

Neuronal Bases, and Effects of Sensory Loss.” Attention, Perception & Psychophysics, Vol.78,

No.2, Feb. 2016, pp.393-395.

[6] 오현오, 손주형, 곽진삼, “UHDTV 방송을 위한 차세대 오디오 기술 표준화 동향 소개”, 표준특허 전문지 SEP

Inside Vol.10, 2016.

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research in today’s available technologies”, AES Conference on Headphone Technology, Audio

Engineering Society, 2016.

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[9] J. G. Tylka and E. Choueiri, “Soundfield navigation using an array of higher-order ambisonics

microphones”, 2016 AES International Conference on Audio for Virtual and Augmented Reality,

Audio Engineering Society, 2016.

[10] https://facebook360.fb.com/spatial-workstation/

[11] https://www.gaudiolab.com/sol-vr360-sdk/

[12] https://www.audioease.com/360/

[13] International Standard, ISO/IEC 23008-3:2015, Information technology – High efficiency coding

and media delivery in heterogeneous environments – Part 3: 3D audio, ISO/IEC, 2015.

[14] Taegyu Lee, et al. “Scalable Multiband Binaural Renderer for MPEG-H 3D Audio”, IEEE Journal

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[15] Commette Draft, ISO/IEC 23090-2, Information technology – Coded representation of immersive

media – Part 2: Omnidirectional media format, ISO/IEC, 2017.

[16] N18158, ISO/IEC JTC1/SC29/WG11, “MPEG-I Audio Architecture and Requirements”, MPEG2019,

2019.

[17] 3GPP TR 26.918: “Virtual Reality(VR) media services over 3GPP”, Release 15, 2018.

[18] 3GPP TS 26.259: “Subjective test methodologies for the evaluation of immersive audio systems”,

Release 15, 2018.

[19] 3GPP TR 26.818: “Virtual Reality(VR) streaming audio: Characterization test results”, Release 15,

2018.

[20] 3GPP TS 26.118: “3GPP Virtual reality profiles for streaming applications”, Release 15, 2018.

[21] VR Industry Forum Guidelines(Version 1.1), http://www.vr-if.org/guidelines/

16 www.iitp.kr

주간기술동향 2019. 2. 20.

*

김평수

한국산업기술대학교 교수

I. 서론

최근 가장 주목 받고 있는 인터넷 관련 기술 중 하나인 사물인터넷(Internet of Things: IoT)은

다양한 스마트 디바이스와의 연동을 수행하고, 이를 통해 주변 센서로부터 수집된 정보를 처리하여

다양한 인터넷 관련 서비스를 제공할 수 있다. 사물인터넷은 세 가지 분산된 환경 요소인 인간,

사물 그리고 서비스에 대해서 인간이 직접적으로 개입하지 않고 상호 협력을 통한 센싱(Sensing),

데이터 처리(Data processing), 네트워킹(Networking) 등 지능적 관계를 형성하는 사물 공간

연결 네트워크라 할 수 있다. 이러한 지능화된 사물들이 연결되어 구성되는 네트워크 상에서 사람과

사물, 사물과 사물 간에 상호 소통은 물론 상황인식 기반의 지식이 결합되어 지능적인 통신 서비스를

제공하는 글로벌 인프라라고 할 수 있다[1]-[2]. 2017년 3월 글로벌 시장조사기관인 리포츠앤리포

츠가 발표한 자료에 따르면, 2016년 전세계 사물인터넷 시장은 스마트폰, 스마트 정보가전, 스마트

자동차 등의 증가로 데이터 수집을 위한 통신 네트워크 인프라의 수요가 높아져 160억 달러 시장

규모로 성장하였으며, 2023년에는 시장 규모가 2016년의 10배가 넘는 약 2,000억 달러까지 성장

할 것으로 전망되고 있다[3]-[4].

한편, 제조업 측면에서 4차 산업혁명 시대의 스마트팩토리(Smart Factory)는 산업 기기, 제조기

술 및 생산 과정이 새로운 디지털 신기술과 연결되어 기존 공장 자동화의 수준을 훨씬 뛰어 넘어

더 나아가 고객의 요구에 유연히 대응하는 체계를 말한다. 다시 말해서, 스마트팩토리는 단순 공장

자동화가 아닌 제조업과 센서(Sensor), 클라우드(Cloud), 빅데이터(BigData), 정밀 제어(Precision

control), 모바일(Mobile) 등 다양한 ICT와의 융합을 통해 개별 공정이 네트워크로 연결되고 제품

의 기획부터 판매까지의 전 과정에서 모든 정보가 공유되는 지능화되고 협업화된 운영시스템이다

[5],[6]. 현재, 이러한 스마트팩토리 구축을 위해서는 다양한 요소기술들을 필요로 하지만, 그 중

* 본 내용은 김평수 교수(☎ 031-8041-0489, [email protected])에게 문의하시기 바랍니다.


제조업 혁신을 위한 산업용 사물인터넷 기술 및 플랫폼 동향

ICT신기술


대표적인 기술이 산업용 사물인터넷(Industrial IoT: IIoT) 기술과 가상 물리 시스템(Cyber Physical

System: CPS)이라고 할 수 있다.

산업용 사물인터넷이라는 용어는 넓은 의미에서는 제조는 물론 운송, 석유, 화학, 플랜트 등 다양

한 산업 분야에서 활용되는 사물인터넷이라고 할 수 있다[7],[8]. 산업용 사물인터넷 시장을 선도하

는 업체들이 지원하는 사물인터넷 구조는 다양한데, 애플리케이션 및 서비스 플랫폼를 지원하는

기업도 있고, 애플리케이션 및 서비스 계층에 게이트웨이, 네트워크, 사물에 대한 기술까지 지원하는

기업도 있다. 아마존(Amazon), 마이크로소프트(Microsoft), 지멘스(Siemens) 등 몇몇 글로벌 기

업들은 산업용 사물인터넷을 제조 분야 기술혁신의 핵심으로 간주하고 산업용 사물인터넷 플랫폼은

물론 관련 소프트웨어 개발 및 공급에 자사의 기술 역량을 집중시키고 있다. 최근 들어, 사물인터넷

디바이스나 센서가 모두 클라우드에 직접적으로 연결되어 데이터 처리를 수행했던 클라우드 컴퓨팅

(Cloud computing)이 아닌 사물인터넷 디바이스 가까운 거리에 있는 네트워크 엣지에서 데이터를

실시간으로 처리하는 기술인 엣지 컴퓨팅(Edge computing)에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지

고 있다[9]-[16].

본 고에서는 광범위한 사물인터넷 기술 분야 중 제조업 혁신을 위한 스마트팩토리에서 중요한

기술로 여기지는 산업용 사물인터넷 기술을 다루고자 한다. 첫 번째로, 산업용 사물인터넷 개념을

소개하고 스마트팩토리에서의 산업용 사물인터넷의 역할을 기술한다. 두 번째로, 세계 최대 규모의

산업 박람회인 “Hannover Messe”와 세계 최대 규모의 스마트팩토리 전시회인 “SPS IPC Drives”

에서 스마트팩토리 관련 기술을 전시한 마이크로소프트와 지멘스를 중심으로 다양한 솔루션들을

소개한다.

II. 산업용 사물인터넷 개요

1. 광범위한 사물인터넷의 기술 분야

사물인터넷은 표준화 및 연구 개발에서 고려할 것이 매우 많은 복잡한 공간이다. [그림 1]과 같이

현재 너무나도 광범위한 분야에서 다양한 기구와 기업들이 사물인터넷 관련 표준화와 연구 개발을

진행하고 있다. 이 때문에, 사물인터넷은 여전히 개발자와 소비자들에게 있어서 고려해야 할 옵션

사항이 너무 많이 존재하기 때문에 간결하고 편리한 사물인터넷 경험 및 구현이 어려운 상황이며

이러한 상황은 향후 수년은 더 이어질 것으로 예상된다.

18 www.iitp.kr

주간기술동향 2019. 2. 20.

최근 이종 기술 사이의 융합(Convergence)에 따른 사물인터넷의 확산이 단순히 IT 산업뿐만

아니라 다양한 산업 분야에도 영향을 미치면서 산업용 사물인터넷에 대한 연구 개발이 활발히 이루

어지고 있다. 사물인터넷의 원래 큰 흐름이었던 주거, 오피스 및 대형 마트와 같은 한정된 범위에서

의 융합을 넘어 제조는 물론 운송, 석유, 화학, 플랜트 등의 다양한 산업계에서도 많은 관심을 끌고

있다.

2. 제조업 혁신을 위한 산업용 사물인터넷 개요

가. 산업용 사물인터넷의 개요

넓은 의미에서 산업용 사물인터넷(IIoT)은 제조, 운송, 에너지, 플랜트와 같은 다양한 산업 분야에

서 사용되는 디바이스에 장착된 각종 센서와 주변장치들을 네트워크에 연결하여 상호간의 통신 및

데이터 처리를 수행하는 인터넷 환경이다. 기술적으로 산업용 사물인터넷은 기존 사물인터넷 기술과

<자료> Growing Pains: The 2018 Internet of Things Landscape, Posted on January 9, 2018(Categories AI, Internet of Things, Startups, Venture capital).

[그림 1] 사물인터넷 관련 표준 및 기술의 복잡성

ICT신기술


유사한 원리로 작동하기는 하지만 산업용 사물인터넷의 의미는 실제로 다양하다. 산업용 사물인터넷

시스템은 집에 문자를 남기는 수준의 간단한 것에서부터 제조기술과 차세대 디지털 신기술을 기반으

로 자동화·지능화된 대량 생산 라인에서 제품기획부터 생산·유통까지의 많은 양의 정보들을 여러

계층의 네트워크 상에서 통신하고 공유하는 것과 같이 매우 복잡할 수도 있다.

산업용 사물인터넷은 제조, 운송, 에너지, 플랜트와 같은 산업 분야의 장비들과 디바이스를 연결

하는 데 중점을 둔다는 측면에서 기존 한정된 공간에서의 사물인터넷 애플리케이션과 다르다. 산업

용 사물인터넷에서는 기존 주거, 오피스 및 대형 마트와 같은 한정된 범위에서의 사물인터넷에 비해

시스템 오류나 중단 시간이 심각한 결과를 야기할 수 있는 문제점들이 더 많이 발생할 수 있다.

규모 측면에서도 산업용 사물인터넷 환경에는 수백, 수천 또는 수십만 개의 개별 단말 디바이스가

존재할 수 있다.

산업용 사물인터넷 시장을 선도하는 업체들이 지원하는 사물인터넷 구조는 다양한데, 애플리케이

션 및 서비스 플랫폼을 지원하는 기업도 있고, 애플리케이션 및 서비스 계층에 게이트웨이, 네트워

크, 사물에 대한 기술까지 지원하는 기업도 있다. 지멘스(Siemens), 제너럴 일렉트릭(GE)과 같은

기존 공장 자동화 시장의 선두 기업은 물론 아마존(Amazon), 마이크로소프트(Microsoft)와 같은

제조 소프트웨어 시장 신흥 기업과 같은 많은 글로벌 기업이 산업용 사물인터넷 분야에 진출해

있으며 주로 스마트팩토리와 연관된 분야에 집중되어 있다. 국내 기업의 경우 포스코 ICT, 삼성

SDS, LG CNS, SKC&C 등의 IT분야 기업들이 관련 분야에 진출하고 있다.

나. 제조업 혁신을 위한 스마트팩토리에서의 산업용 사물인터넷 역할

최근 들어, 제조업 혁신과 4차 산업혁명의 연관성에 대한 논의가 활발하게 진행되고 있다. 제조업

측면에서 4차 산업혁명 시대의 스마트팩토리는 산업 기기, 제조기술 및 생산 과정이 새로운 디지털

신기술과 연결되어 기존 공장 자동화의 수준을 훨씬 뛰어넘어 더 나아가 고객의 요구에 유연히

대응하는 체계를 말한다. 중소벤처기업부 조사 결과에 따르면 스마트팩토리를 도입한 기업은 지난

3년간 불량률 및 원가 감소를 통해 생산성 및 매출액 향상의 성과를 낸 것으로 확인되었다.

스마트팩토리는 단순 공장 자동화가 아닌 제조업과 센서, 클라우드, 빅데이터, 정밀 제어, 모바일

등 다양한 ICT와의 융합을 통해 개별 공정이 네트워크로 연결되고 제품의 기획부터 판매까지의

전 과정에서의 모든 정보가 공유되는 지능화되고 협업화된 운영시스템이다. 이러한 스마트팩토리

구축을 위한 대표적인 기술로 산업용 사물인터넷 기술과 가상 물리 시스템(CPS) 기술이 우선적으로

고려되고 있다. 산업용 사물인터넷을 통해 실시간으로 제조 장비의 상태나 공정의 진행률 등 다양한

생산 데이터를 실시간으로 수집 및 공유하게 된다. 즉, 산업용 사물인터넷은 사물 객체들을 인터넷

20 www.iitp.kr

주간기술동향 2019. 2. 20.

기반으로 연결하고, CPS는 가상과 현실세계를 통합하여 연결하고, 스마트팩토리는 공장 필드의

사물 역할을 하는 각종 센서, 액추에이터, 설비 등 모든 실제 디바이스 객체들과 이들 상호 간의

네트워킹으로 구성된 가상세계를 제어하고 관리하는 통합 관리 시스템이 된다.

IDC는 2018년 세계 전체 사물인터넷 시장규모가 4조 6,000억 달러에 이르고, 이 중에 제조업

관련 부문이 22.5%를 차지할 것으로 예상하였으며(IDC, 2014. 7.), Accenture는 산업용 사물인

터넷의 GDP 창출 규모가 2030년에 10조 6,000억 달러에 이를 것으로 전망(Accenture, 2015)

한 데서 알 수 있듯이, 향후 제조업 혁신의 기본이 제품에서 플랫폼과 생태계로 옮겨가고 있다.

아마존, 마이크로소프트, 지멘스 등과 같은 글로벌 기업들은 산업용 사물인터넷을 제조 분야 기술혁

신의 핵심으로 보고 산업용 사물인터넷 플랫폼과 소프트웨어 솔루션 개발 및 공급에 자사의 역량을

강화하고 있다.

III. 대표적 산업용 사물인터넷 플랫폼 동향

본 절에서는 지난 2018년 4월 독일 하노버에서 개최된 세계 최대 규모의 산업 박람회인 “Hannover

Messe”와 같은 해 11월 독일 뉘렌베르그에서 열린 세계 최대 규모의 스마트팩토리 전시회인

“SPS IPC Drives”에서 스마트팩토리 관련 기술을 전시한 마이크로소프트(Microsoft)와 지멘스를

중심으로 산업용 사물인터넷 플랫폼 관련 기술을 소개한다.

1. 마이크로소프트

가. 스마트팩토리 솔루션

마이크로소프트는 2018년 4월 독일 하노버에서 개최된 산업박람회인 ‘Hannover Messe

2018’에서 제조업 현장에서 실제로 바로 적용할 수 있는 사물인터넷과 제조 현장 시나리오에 특화

된 산업용 사물인터넷 플랫폼기반 최신 스마트팩토리 솔루션을 발표하였다. 또한, 새로운 가치사슬

(Value chain)과 서비스를 최신 사물인터넷 기술을 바탕으로 구현한 30여 개 파트너 고객사의

실제 구현 사례를 소개하기도 하였다. 마이크로소프트가 발표한 산업용 사물인터넷은 4차 산업혁명

시대에 제조기업의 디지털 전환을 가능하게 하는 다음과 같은 4가지의 솔루션을 적용할 수 있도록

지원한다[9]-[12].

- Automatic Discovery Service for Connected Factory: 기업 자산의 손쉬운 활용을 지원

ICT신기술


- Azure IoT Hub and Device Management on Azure Stack: 실시간으로 데이터를 수집

및 운영

- Azure Sphere: 강력한 보안을 갖춘 최초의 비즈니스 맞춤형 통합 사물인터넷 플랫폼

- Azure Time Series Insights: 대규모 데이터의 저장 및 아카이빙의 비용을 줄여주는 솔루션

또한, 마이크로소프트는 자사의 클라우드 서비스인 Azure와 인공지능을 접목한 다양한 고객 사

례를 소개했다[9]. 스위스 식품처리기업인 뷸러는 마이크로소프트의 클라우드 기술을 활용하여 혁신

적인 광학 분류 시스템을 선보였다. 또한, 토요타 그룹 계열사인 TMHE(Toyota Material Handling

Europe)는 마이크로소프트 Azure, 인공지능 및 혼합현실 등을 활용하여 사람 간의 협업뿐 아니라,

현장에서 사람과 기계가 더욱 긴밀하게 협업할 수 있는 미래의 공장 자동화 시스템을 소개하였다.

나. Azure IOT Edge

사물인터넷은 물론 산업용 사물인터넷 분야에서의 폭발적인 데이터의 증가는 데이터 분석을 통해

업체들에게 어마어마한 기회의 장이 될 것이지만 현재까지 이 같은 데이터의 대부분은 클라우드를

통해 처리되고 있다. 결국 클라우드 컴퓨팅 기반으로 산업용 사물인터넷 데이터 처리가 이루어졌다

고 보면 된다. 하지만 최근 들어, 자율주행차, 산업용 기계와 홈오토메이션과 같은 일부 활용처에서

는 디바이스 또는 게이트웨이 레벨에서의 데이터의 실시간 수집, 처리, 분석에 대한 필요성이 증가하

고 있으며 이는 엣지 컴퓨팅에 보다 가까워진다고 할 수 있다[10]-[12].

엣지 컴퓨팅은 사물인터넷 디바이스의 가까운 거리에 있는 네트워크 엣지에서 데이터를 실시간으

로 처리하는 기술이다. 이는 사물인터넷 디바이스나 센서들이 모두 클라우드에 직접적으로 연결되는

것을 방지하고자 등장한 기술이다. 예를 들어, 스마트팩토리에 수십만 개의 센서가 있는데 이들

모두가 네트워크를 통해 클라우드에 연결되는 것은 사실상 어렵다. 네트워크 대역폭이 버티지 못하

고 데이터처리 시간도 길어진다. 사물인터넷 가까이에서 먼저 데이터를 처리하고, 그 다음 엣지가

클라우드와 연결되어 데이터를 저장·처리·분석을 수행한다. 최근 들어, 산업용 사물인터넷 환경에서

의 데이터 처리는 클라우드 컴퓨팅에서 엣지 컴퓨팅으로 전환되고 있다고 보면 된다. 엣지 컴퓨팅을

통해 인텔리전스(intelligence)를 디바이스에 보다 가깝게 가져옴으로써 일반적인 클라우드 컴퓨팅

에 비해 훨씬 더 빠르게 데이터 처리를 한다는 특징을 가지고 있다.

클라우딩 컴퓨팅 기반으로 사물인터넷 솔루션과 제품을 제공해오던 대표적인 여러 기업들 가운데

에서도 사물인터넷 플랫폼의 일부분으로 엣지에서의 분석 기능을 통합시키려는 연구개발 동향이

나타나고 있다. 예를 들어, 최근 들어 아마존과 마이크로소프트는 엣지 컴퓨팅을 위한 소프트웨어

솔루션과 서비스를 기본적으로 제공하고 있다. 이는 자신들이 보유하고 있는 기존의 클라우드 데이

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주간기술동향 2019. 2. 20.

터 저장 공간과 분석 플랫폼에 매우 밀접하게 통합되어 있다.

지난 2017년 6월 런칭했으며, 클라우드 컴퓨팅의 상징과 같은 존재인 아마존웹서비스(AWS)가

엣지 컴퓨팅 분야에서 출시한 ‘그린그래스(Greengrass)’는 디바이스의 데이터 로컬 처리와 분석이

가능하도록 AWS 클라우드 기능을 로컬 디바이스로 확장했다. 즉, [그림 2]와 같이 그린그래스는

AWS 클라우드 서비스의 일부 기능을 로컬 디바이스에 옮김으로써 AWS 클라우드 컴퓨팅 기능을

로컬 디바이스로 확장하는 소프트웨어라 할 수 있다. 로컬 디바이스에 AWS가 제공하는 임베디드

디바이스용 실시간 운영체제인 ‘FreeRTOS’를 설치하여 올리고, 그린그래스가 그 위에 설치되어

올라간다. 이를 통해, 그린그래스는 로컬 디바이스로부터 데이터를 수집·분석하고, 로컬 네트워크에

연결되어 있는 디바이스들이 서로 안전하게 통신할 수 있도록 한다[12],[13].

비록 마이크로소프트의 엣지 플랫폼은 AWS의 그린그래스보다 거의 1년 늦게 런칭되었지만,

<자료> AWS IoT Greengrass - Developer Guide, AWS IoT Greengrass Version 1.5.0, AWS, March 2018.

[그림 2] AWS Greengrass 개념도

<자료> Azure IoT Edge란?, Microsoft Azure, 2018. 6.

[그림 3] Azure IoT Edge 개념도

ICT신기술


마이크로소프트의 Azure IoT Edge는 훨씬 더 포괄적인 사물인터넷 엣지 솔루션이라고 할 수 있다.

Azure IoT Edge는 [그림 3]과 같이 조직에서 데이터 관리 대신 비즈니스 통찰력에 집중할 수

있도록 클라우드 분석 및 사용자 지정 비즈니스 논리를 디바이스로 이동한다. 사물인터넷 소프트웨

어를 구성하고, 표준 컨테이너를 통해 디바이스에 배포하고, 클라우드에서 모니터링하여 솔루션을

확장한다.

다. Azure Sphere

점점 더 많은 산업용 사물인터넷 디바이스들이 엣지 컴퓨팅을 활용하게 되면서, 외부 공격에 쉽게

노출될 수 있는 것은 물론 민감한 데이터가 훼손될 우려도 동시에 증가하고 있다. 마이크로소프트는

이러한 보안 문제에 대한 솔루션으로 Azure Sphere를 런칭했다[10],[11]. Azure 사물인터넷을

부품 및 디바이스 레벨에서 통합시킴으로써 마이크로소프트는 마이크로컨트롤러(Micro Controller

Unit: MCU) 시장까지 침투할 수 있게 되었다. 즉, 클라우드는 물론 하드웨어 레벨에 대한 보안

솔루션까지 확보하게 되었다.

[그림 4]와 같이 Azure Sphere는 인터넷에 연결된 장치를 위한 기본 제공 통신 및 보안 기능을

갖춘 안전한 고급 응용 프로그램 플랫폼으로 Azure Sphere MCU, 운영체제, 응용 프로그램 개발

용 SDK, 그리고 응용 프로그램이 클라우드와 웹에 안전하게 연결할 수 있게 만드는 Azure Sphere

Security Service로 구성된다. Azure Sphere는 새로운 클래스의 안전하고 연결된 교차 MCU를

도입했다. MCU에는 내장형 마이크로소프트 보안 테크놀러지와 연결성이 포함되어 있으며 실시간

처리 기능을 고급 운영체제 실행 기능에 통합한다. Azure Sphere 운영체제는 사물인터넷 실행을

위한 강력한 플랫폼을 제공하는 최적화된 리눅스 커널을 포함하며 보안 기능에 특화된다. 운영체제

보안 모니터 레이어와 온-칩 연결성 서비스를 포함하고 있기 때문에 클라우드와 직접 연결된 보다

안전성이 향상된 연결성을 제공한다. 개발자는 Azure Sphere를 위해 마이크로소프트 Visual

Studio 개발 도구를 사용하여 응용 프로그램을 개발하고, Azure 클라우드에 연결해서 애저 사물인

<자료> Developing an Azure Sphere experience with Visual Studio, Microsoft Azure, 2018. 5.

[그림 4] Azure Sphere 개념도

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주간기술동향 2019. 2. 20.

터넷 허브에 접근할 수 있다. 운영체제 및 애플리케이션 플랫폼과 함께 Azure Sphere MCU를

활용하면 제품 제조업체에서 원격으로 업데이트, 제어, 모니터링 및 유지·관리할 수 있는 보안 인터

넷 연결 디바이스를 만들 수 있다. 기존 MCU와 함께 또는 기존 MCU 대신, 연결된 디바이스에

MCU를 포함하여 제품 제조업체는 향상된 보안, 생산성 및 영업 기회를 얻을 수 있다. 모든 디바이

스들을 제어할 수 있는 클라우드 서비스이며, 디바이스 간, 디바이스와 클라우드 간 통신을 위한

인증인 Azure Sphere Security Service를 제공한다. 이 서비스를 사용하여 Azure Sphere

MCU는 안전하게 클라우드 및 웹에 연결하여 승인된 정품 소프트웨어 버전으로만 디바이스가 부팅

되도록 한다. 또한, 마이크로소프트가 현장의 배포된 디바이스에 운영체제 업데이트를 자동으로 다

운로드하여 설치함으로써 보안 문제를 완화할 수 있는 보안 채널을 제공한다. 제조업체와 최종 사용

자 모두 개입할 필요가 없으므로 일반적인 보안 허점이 방지된다.

2. 지멘스(SIEMENS)

가. 스마트팩토리 솔루션

인더스트리4.0 추세에 맞춰 제조업 환경에 사물인터넷과 관련 서비스가 도입되면서 글로벌 자동

화 요소부품 및 솔루션 제공업체이며 하드웨어 기반의 제조 기업이었던 지멘스는 소프트웨어 역량

강화를 위해 인수합병(M&A)를 추진했다[14]. 하드웨어 솔루션은 물론 소프트웨어 솔루션까지 갖춘

지멘스는 단순히 조립 라인의 자동화에 목표를 둔 스마트팩토리가 아니라 생산성과 효율을 올리는데

집중하였다. 이를 통해, 지멘스의 독일 암베르크 디지털 공장은 세계를 대표하는 스마트팩토리로

알려지게 되었다. 1,000여개의 사물인터넷 센서로 각각의 공정 단계마다 제품의 이상 유무를 점검

함으로써 불량품 발생을 최소화하는 것은 물론 축적된 데이터를 통해 생산라인에서 발생할 수 있는

위험 요소를 사전에 제거함으로써 생산 효율성을 극대화시키는 암베르크 디지털 공장은 전 세계

스마트팩토리의 벤치마킹 모델이기도 하다.

나. MindSphere

클라우드 컴퓨팅이 사용되기 이전에는 대부분의 제조업이 그렇듯이 지멘스 역시 스카다(SCADA)

를 데이터 수집 및 처리에 활용하였다. 적은 비용으로 데이터를 분석하고 활용하기 위해서 클라우드

컴퓨팅을 도입하였으며, 이를 통해 지멘스 제품은 물론이고 타사 제품에서도 데이터를 용이하게

가져올 수 있다.

MindSphere는 지멘스의 대표적인 클라우드 컴퓨팅 기반 산업용 사물인터넷 플랫폼이다[14]-

ICT신기술


[16]. MindSphere는 데이터 분석, 연결 기능, 개발자 도구, 애플리케이션, 서비스를 갖추고 있다.

오늘날 제조 기업에서는 데이터 처리량 및 처리 시간의 단축, 개인화된 대량 생산, 자원 및 에너지

소비 절약 등과 같은 여러 가지 도전 과제와 마주하고 있다. 이제 제조업체들도 설계, 생산 계획,

엔지니어링에서 서비스에 이르기까지 가치사슬 전체를 최적화해야 한다. 또한, 제조 경쟁력을 확보

하기 위해서는 이렇게 수집한 빅데이터를 분석 및 처리하고 생산현장에 적용하여 생산관리시스템을

최적화시키는 과정도 함께 진행해야 한다. 지멘스는 데이터를 활용하여 개별 제조 장비와 공장 및

전체 시스템은 물론 전 세계에 분산된 제조 장비의 가용성을 제고하는 동시에 생산성 및 효율성을

향상시키기 위해 MindSphere를 통해 디지털 서비스를 제공하고 있다.

MindSphere는 업종이나 규모와 관계없이 제조 기업의 디지털 혁신을 지원하며, 다양한 제조환

경에서도 클라우드 컴퓨팅 서비스를 이용한 연결성을 실현하여 중소기업의 스마트팩토리 구축에

기여할 수 있다. MindSphere 산업용 클라우드 컴퓨팅 플랫폼에 의한 생산공정의 관리, 운영 및

통제를 통해 기존에 설치된 제조 장비와 시스템을 상호간에 연결시켜줄 뿐만 아니라 CPS 기술을

이용하여 가상 공장과 물리적인 현실 공장을 연결해 준다. 과정을 상세하게 살펴보면, 먼저 Mind

Connect Nano 등을 이용하여 사용자가 정의한 모든 데이터를 수집하고 이를 정의된 일정한 시간

<자료> MindSphere - The cloud-based, open IoT operating system, MindSphere Brochure, Siemens, 2018.

[그림 5] MindSphere 개념도

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주간기술동향 2019. 2. 20.

간격으로 MindSphere에 전송한다. MindSphere는 이 데이터를 분석하고 검증한 다음 규격화된

권장 사항 형태의 데이터로 제공한다. 이렇듯 분석과 검증을 통해 규격화된 데이터는 가공 프로세스

를 최적화시키게 되며, 이를 통해 생산효율을 향상시키고 스마트팩토리의 잠재력을 키우게 된다.

3. 산업용 사물인터넷 플랫폼 솔루션에 대한 국내 도입의 제약점

실제 공장 필드에서 사용하는 디바이스와 가정 및 오피스 환경에서 사용하는 디바이스는 규모면

에서 큰 차이가 있다. 가정에서는 가전제품마다 각각 센서를 연결하는 것이 가능하다. 공장의 경우,

엣지 레벨에서 센서가 많이 붙으면 좋기는 하지만 액추에이터, 모터, 실린더 등과 같은 디바이스에

모두 개별적으로 센서를 연결하는 것이 현실적으로 어려운 문제이다. 국내 기업들이 신규 공장을

만드는 단계부터 센서를 연결하면 되지만 센서가 많을수록 투자 비용이 상승하게 된다. 센서들은

디지털 제어기에 연결되어 있는데 이 제어기들이 Azure Sphere나 Mind Sphere와 같은 산업용

사물인터넷 플랫폼에 연결되면 데이터 수집이 완료되며, 별도의 엔지니어링 및 코딩 작업 없이 데이

터를 클라우드로 올리면 되지만, 문제는 서버가 마이크로소프트 혹은 지멘스 것이라는 것이다. 중소

제조기업은 자사 데이터를 솔루션 업체에 넘겨준다는 것에 부담감을 가지며 이 때문에 거부감이

발생할 수 있다[14].

마이크로소프트 혹은 지멘스 서버를 사용하고 자사의 데이터를 제공해야한다는 거부감 이외에도

국내 중소 제조기업의 솔루션 도입에는 투자 측면에서의 제약 사항도 존재할 수 있다. 대기업들은

이미 자체적으로 필드에 있는 센서로부터 데이터를 수집하고 서버까지 조작·관리할 수 있는 수준에

있다. 대기업들의 실질적인 투자 규모가 크지 않다 보니 이를 바라보는 중소기업들은 필요성에 대해

서는 동의를 하나 투자를 하는데 주저하게 되는 것이다[14]. 결국, 투자대비 성과가 명확하게 보이지

않다 보니 중소 제조기업의 경우 스마트팩토리로의 변환 및 투자에 고민할 수밖에 없는 현실이다.

또한, 마이크로소프트 혹은 지멘스와 같은 솔루션 업체들이 고객들인 중소기업과의 컨설팅을 통해

현재 상태를 확인하고 적합한 솔루션을 단계적으로 제시해야 하는데, 우리나라 대부분의 중소기업들

은 기술지도·경영상담 등은 다양한 정부지원 사업을 통해 무상으로 받을 수 있다는 인식이 강하기

때문에 컨설팅 비용에 대한 부담으로 인해 첫 단계부터 진행이 어려운 상황이다.

지난해까지 정부는 이와 같은 중소 제조기업의 스마트팩토리로의 변환에 대한 부담을 덜어주기

위해서 클라우드 기반의 스마트팩토리 도입에 관해서 지원을 해왔다. 한 기업당 최대 지원 금액이

얼마 되지 않고 지원대상 역시 10개 이상의 중소·중견 제조기업들이 개별적으로 컨소시엄을 구성해

야 하는 등 크지 않은 규모의 재원임에도 불구하고 민간중심·지역주도의 스마트팩토리 생태계 조성

ICT신기술


에 적지 않은 성과를 거두어 왔다. 더욱이 지난 2018년 12월 정부는 “중소기업 스마트 제조혁신

전략”을 발표하며, 제조업 전반으로 스마트팩토리를 확대하여 제조업 혁신을 이루겠다는 정부주도

의 활성화 추진 의지를 보였다. 이에 따라 2019년부터 중소·중견기업에 대한 스마트팩토리 도입

및 고도화 지원을 위한 지원금이 상당히 증가하였으며, 특히 스마트팩토리 도입을 희망하는 기업은

거의 모두 지원을 받을 수 있게 되었다. 이러한 기회를 통해 중소·중견 제조기업들의 스마트팩토리

를 위한 산업용 사물인터넷 플랫폼 솔루션 도입에 대한 인식변화는 물론 투자에 대한 부담이 줄어들

것으로 기대한다.


본 고에서는 광범위한 사물인터넷 기술 분야 중 제조업 혁신을 위한 스마트팩토리에서 중요한

기술로 여기지는 산업용 사물인터넷 기술을 다루었다. 첫 번째로, 산업용 사물인터넷 개념을 소개하

고 스마트팩토리에서의 역할을 기술하였으며, 두 번째로, 산업용 사물인터넷 플랫폼 기술과 관련하

여 대표적 기업인 마이크로소프트와 지멘스를 중심으로 다양한 솔루션들을 소개하였다.

지난 2018년 12월 SK텔레콤과 스마트제조혁신센터는 총 19개 기업과 기관이 참여하는 “5G

스마트팩토리 얼라이언스(5G-SFA)”를 출범했다[17]. 5G 스마트팩토리 얼라이언스에는 SK텔레콤

을 비롯하여 삼성전자, 마이크로소프트, 지멘스, 보쉬 등 다양한 분야에서 스마트팩토리를 선도하고

있는 기업들이 참여하며, 이를 통해 기술·규격의 표준화를 이끌어 내고, 호환성을 보장하는 범용

솔루션을 만들고자 한다. 최근 화두가 되고 있는 5G를 활용한 스마트팩토리 상용 기술 및 사업

모델도 공동 개발한다. 표준화된 규격이 만들어져 적용되면 5G 기반 스마트팩토리 솔루션 개발

속도 역시 빨라지게 되고 이를 통해 비용이 절감될 것으로 기대한다. 또한, 표준화된 규격을 통해

스마트팩토리의 최대 수혜자가 되어야 하는 중소기업에게 솔루션 업그레이드가 용이할 수 있다.

본 고의 주제와 관련하여 5G-SFA 얼라이언스 출범에서 관심을 끄는 부분은 SK텔레콤이 스마트팩

토리 솔루션을 중앙화·가상화하여 비용을 줄이고, 효율을 높이는 엣지 컴퓨팅 솔루션인 “심플 엣지

(Simple Edge)”를 추진하는 것이다. 본 고에서 이미 소개한 스마트팩토리를 위한 산업용 사물인터

넷 플랫폼 솔루션 개발 기업인 아마존, 마이크로소프트, 지멘스 등에 비하면 다소 늦은감은 있지만

5G 기반의 스마트팩토리라는 새로운 개념은 제조업 혁신을 이룰 수 있는 기회가 될 수 있을 것으로

기대된다.

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주간기술동향 2019. 2. 20.

[ 참고문헌 ]

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[12] 카운터포인트리서치, “클라우드에서 엣지로의 전환 트랜드를 공략! 마이크로소프트 야심작 애저 스피어 공개”,

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[13] AWS IoT Greengrass - Developer Guide, AWS IoT Greengrass Version 1.5.0, AWS, Mar. 2018.

[14] 김지혜, “산업용 IoT를 말하다-지멘스, 국내 스마트팩토리, 과도기 지나면 투자 늘 것”, e4ds News, 2017.

9.

[15] “자동화 솔루션 최신 트렌드-4차 산업혁명의 세상을 움직이는 힘”, SIMTOS 산업정보, 2017. 11.

[16] MindSphere - The cloud-based, open IoT operating system, MindSphere Brochure, Siemens,

2018.

[17] SKT, “5G로 스마트팩토리 확산시킨다 - 올인원 패키지·심플 엣지·표준화주도 전략”, ZDNet Korea, 2018.

12.

최신ICT이슈


I. GM의 새로운 경영전략, 자동차 산업 新패러다임 CASE 대응 목적

자동차 산업이 CASE(커넥티드, 자율운전, 공유와 서비스, 전기동력)의 시대로 급속히 전환함에

따라 미국 자동차 산업을 대표하는 제너럴 모터스(GM)는 최근 북미 공장 생산 중단, 대형차 중심

의 전기차 전략으로 선회, 자율운전차에 대한 대대적 투자라는 3가지 결정을 내렸음. 새로운 사업

전략 발표에 대해 트럼프 정부가 보조금 지급 중단을 거론하는 등 강력히 비판하고 있지만, GM은

CASE 시대 자동차 산업의 주도권 경쟁을 위해 새로운 경영전략을 강력 추진할 것으로 보임

◾ 지난 1월 디트로이트 모터쇼에서 GM의 메리 바라 CEO는 자신들의 새로운 경영 전략이 미국

정부로부터 비판을 받고 있지만 올바른 방향임을 확신한다고 밝혔음

▸ 바라 CEO는 자동차 산업의 발전 속도가 아주 빠르기 때문에 지속적 성장을 위해서는 신속한

경영적 판단이 필요하다고 강조하였음

▸ 바라가 말하는 「올바른 전략」은 2018년

11월 발표한 미국 사업 재편 계획을 가리

키는데, 북미 지역에 있는 3개 조립 공장

과 2개 부품 공장의 생산 활동을 2019년

내에 중단하고, 6천 명 이상의 직원을 감

원한다고 밝힌 것

▸ 재편 계획에 따라 생산 중단되는 차종에는

뷰익 브랜드의 라크로스(LaCrosse)와 쉐

보레 브랜드의 임팔라(Impara), 캐딜락

브랜드의 CT6 등 세단 모델들이 다수 포함되었으며, 2011년 판매를 시작한 쉐보레 브랜드의

하이브리드 전기차인 볼트(Volt)도 포함

* 본 내용과 관련된 사항은 산업분석팀(☎ 042-612-8296)과 최신ICT동향 컬럼리스트 박종훈 집필위원([email protected] ☎ 02-576-2600)에게 문의하시기 바랍니다.


최신 ICT 이슈*

<자료> AFP

[그림 1] GM의 감원 계획을 비판하는 트럼프

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주간기술동향 2019. 2. 20.

▸ 이 같은 GM의 계획은 미국 내 일자리, 특히 자동차 등 전통적 제조업에 종사해 온 백인

남성 노동자들의 일자리 확보에 공을 들이고 있는 트럼프 행정부의 기조와 정면으로 배치되는

것으로 트럼프는 GM에 대한 모든 보조금 지급 중단을 경고하는 등 강하게 비판

[표 1] GM의 미국 사업 재편 계획에 따른 구조조정안

◾ 바라 CEO는 2014년 취임 이후 선택과 집중 전략에 따라 유럽과 인도 시장에서 철수한 바

있으며, 이번 미국 사업 재편 계획도 그 연장선상에 있는 것

▸ 바라는 리먼 쇼크로 인해 경영파탄에 허덕이던 GM의 구원투수로 2014년에 CEO로 취임

했으며, 이후 수익 기반을 되살리기 위해 사업의 “선택과 집중”을 추진해 왔음

▸ 미국과 중국을 핵심 시장으로 자리매김하면서, 2017년에는 산하에 있던 독일 오펠(Opel)을

프랑스의 그룹 PSA에 매각하였고 판매 부진을 겪던 유럽시장에서 철수하였음

▸ 2017년에는 또한 스즈키가 약 50%의 시장점유율을 장악하고 있는 소형차 중심의 인도 시장

에서도 철수했는데, 이번 미국 사업 재편 계획은 그간의 자동차 사업부문 구조조정 흐름이

결국 핵심 시장이라던 미국 시장에까지 불어 닥친 것이라고 볼 수 있음

▸ 차이점이 있다면 미국 시장에서 선택과 집중은 사업 철수가 아니라 기존 사업에서 수익성

있는 부분만 남기고, 전기차와 자율운전 등 차세대 기술에 중점적으로 투자하는 움직임을

공장 생산종료 모델 생산종료시기 인력감축안

디트로이트 햄트램크조립공장(미시간주)

- 뷰익 라크로스(대형 세단)- 쉐보레 볼트(하이브리드 EV)

2019. 3. 1.정직원 194명계약직 1,348명- 쉐보레 임팔라(대형 세단)

- 캐딜락 CT6(플래그십 세단)2019. 6. 1.

로즈타운 조립공장(오하이오주)

- 쉐보레 크루즈(소형 세단) 2019. 3. 1.정직원 183명계약직 1,435명

오샤와 조립공장(캐나다 온타리오주)

- 쉐보레 임팔라(대형 세단)- 캐딜락 XTS(대형 세단)- 구형 쉐보레 실버라도(대형 픽업트럭)- 구형 GMC 시에라(대형 픽업트럭)

2019년 4분기정직원 300명계약직 2,600명

워렌 변속기 공장(미시간주)

- 6단 변속기(XTS, 임팔라, 말리부, 볼트, 아카디아)- 구동용 모터(볼트)

2019. 8. 1.정직원 70명계약직 265명

볼티모어 부품공장(메릴랜드주)

- 대형 픽업트럭용 변속기 2019. 4. 1.정직원 57명계약직 253명

합계정직원 804명계약직 5,901명

<자료> GM, IITP 정리

최신ICT이슈


가속하는 것이라는 점

▸ 이러한 미국 사업 전략은 GM에 고유한 것은 아니며, GM의 발표 이후 포드 자동차도 동일한

전략을 공표했고, 닛산 자동차 역시 미국 내 완성차 공장에서 인원을 정리할 계획임을 밝혔음

◾ GM이 미국 사업 재편 계획을 세우게 된 것은 현재 미국 자동차 시장이 4개의 불안정 요인에

의해 거대한 전환기에 직면해 있다고 판단했기 때문

▸ 첫 번째, 불안정 요인은 시장 성장이 둔화되고 있다는 것인데, 자동차 정보 포털 마크라인즈에

따르면 2018년 미국 신차 판매대수는 1,727만 대로 전년대비 0.3% 증가

▸ 트럼프 정부의 대대적 감세 등의 효과로 전년 수준의 실적을 유지한 것이지만 시장이 정점을

지나 하강 국면에 들어선 것은 명확해 보이며, 대출금리 상승 등으로 인해 2019년의 판매대

수는 1,700만 대 밑으로 떨어질 것으로 전망

▸ 두 번째, 불안정 요인은 미국 시장의

수요가 세단 승용차에서 픽업트럭과

다목적스포츠차량(SUV) 등 라이트

트럭으로 빠르게 전환되고 있다는 것

으로, 총 판매대수에서 승용차의 비

율은 2018년에 31.7%까지 떨어졌

으며 앞으로도 판매 감소는 지속될

공산이 큼

▸ 세 번째, 불안정 요인은 트럼프 정부

의 “미국 제일주의” 정책으로, 북미

자유무역협정(NAFTA)을 재검토하여

미국, 캐나다, 멕시코 간 새로 합의한

“USMCA 협정”이 발효되면 캐나다와 멕시코에서 미국에 무관세로 수출할 수 있는 조건이

엄격해짐

▸ USMCA 협정은 관리 무역이라 할 수 있는 수량 규제도 포함되어 있으며, 미국 자동차 업체의

수익을 악화시키는 요인이 될 것으로 보임

▸ 네 번째, 불안정 요인은 트럼프 정부가 내세운 연비규제 완화 정책인데, 미국의 도로교통안전

국(NHTSA)과 환경보호국(EPA)은 2018년 8월 연비규제 완화를 위해 새로운 제안을 했으

며, 규제 완화가 결정되면 전기자동차 보급에 제동이 걸릴 것은 확실함

<자료> Marklines

[그림 2] 미국 신차판매 대수 및 승용차 비율 추이

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주간기술동향 2019. 2. 20.

◾ 시장 불안정 요인에 대응하기 위한 GM 사업 재편 계획의 한 축은 세단 생산을 줄이는 대신

라이트 트럭 사업에 경영 자원을 집중하는 것

▸ 제1 요인에 대응하기 위해 GM은 북미에서 세단의 생산을 중단하는 전략을 세웠는데, 세단

생산 공장의 평균 가동률이 30%대로 떨어지고 생산 중단이 불가피하다고 판단하였음

▸ 바라 CEO는 미국 경제가 현재 괜찮기 때

문에 해고된 직원들의 재취업이 상대적으

로 용이할 것으로 보았다며, 지금이 인원

감축을 결정할 최적의 시기였다고 설명

▸ 세단의 생산을 중단하는 반면, 향후 성장

이 기대되는 SUV 등 라이트 트럭 사업에

는 경영 자원을 중점적으로 투입한다는 계

획인데, 지난 1월 디트로이트 모터쇼에서

공개한 캐딜락 브랜드의 대형 SUV ‘XT6’

모델은 라이트 트럭 사업 강화를 위한 중요 차종 중 하나

◾ 기존 사업의 수익 기반을 재정립하는 한편 GM은 전동화 및 자율운전 등 차세대 기술에 대한

투자 강화에 주력할 방침이며, 전기차 사업에서는 고급 차종을 전동화하는 것이 특징

▸ 이동수단이 전기 동력으로 전환하는 메가 트렌드와 관련하여 2018년 1월 바라 CEO는 GM도

이런 흐름을 적극 공략해 2021년까지 전기자동차(EV) 사업을 흑자로 전환시키겠다고 선언

▸ 이 목표의 실현을 위해 GM은 지금까지의 전략에서 방향을 전환하기로 결정했는데, 2019년

디트로이트 모터쇼에서는 캐딜락 브랜드의 EV 투입을 결정했다고 밝혔음

▸ GM은 모터쇼에서 SUV 형태의 “캐딜락 컨셉 EV”를 공개했으며, 이 모델은 GM이 자체 개

발해 온 차세대 EV 플랫폼을 적용한 최초의 차량이 됨

▸ 이전까지 GM의 전략은 대량생산 차종에 EV를 도입한다는 것이었으며 이런 기조 하에 쉐보레

브랜드의 소형 EV인 볼트를 2016년에 출시하였음

▸ 차량 가격을 억제하여 EV의 보급을 촉진하려 한 것이나, 트럼프 정부의 연비규제 완화라는

시대를 거스르는 정책에 역풍을 맞아 볼트의 판매는 당초 전망대로 늘어나지 않고 있음

▸ 물론, 연비규제 완화가 판매부진의 모든 원인은 아니며, 그 밖에도 주행거리가 짧고 충전

설비의 보급이 더딘 점, 리튬이온 전지 등의 비용이 높아 차량 가격이 고가에 형성되어 있는

점 등이 EV 확산의 걸림돌로 지적되고 있음

<자료> GM

[그림 3] GM의 대형 SUV 신차종 XT6

최신ICT이슈


▸ 이러한 상황에 대응하기 위해 GM은 테슬

라나 독일의 고급차 메이커와 비슷한 전략

을 선택하여 수익성이 좋은 고급 자동차

브랜드인 캐딜락에 EV를 도입하는 전략

으로 선회한 것인데, 바라 CEO는 고급차

에서 EV 도입을 시작하여 비용이 하락하

면 양산 차량에도 적용할 것이라고 설명

▸ GM이 개발 중인 차세대 EV 전용 플랫폼

은 유연성이 높아 다양한 차체 모양과 구

동방식, 배터리팩의 배치 등에 대응할 수 있다고 하는데, 즉 캐딜락뿐만 아니라 향후 쉐보레와

뷰익 등 GM의 다른 브랜드에도 적용할 수 있다는 의미

▸ 새 플랫폼을 이용하여 GM은 2023년까지 20차종 이상의 신형 EV를 출시한다는 계획이며,

또한 향후 10년 이내에 모든 자사 브랜드에 EV 투입을 목표로 하고 있음

▸ GM은 또한 혼다자동차와 공동으로 새로운 리튬이온전지를 개발 중이며, 소형화와 충전시간

단축을 구현하여 배터리팩의 제조단가를 낮추는 동시에 주행거리를 향상시킨다는 계획

◾ 자율운전 분야에서는 완전 무인 자율주행차량인 ‘크루즈 AV(Cruise AV)’를 2019년에 양산하기

시작하여 2018년 말 자율주행차 상용화를 시작한 구글 웨이모에 대항한다는 전략

▸ 크루즈 AV는 GM이 사람이 운전하는 것보다 안전한 자율주행차의 실용화를 목표로 개발한

자율주행차로, 볼트를 기반으로 개발했으며, 자율운전 수준은 미국 자동차기술협회(SAE)가

정한 등급 중 ‘레벨 4’에 해당함(SAE의 최고 등급은 레벨 5)

▸ 차량의 주변을 모니터하는 센서로 LIDAR(레이저 레이더) 5개, 단안 카메라 16개, 밀리파

레이더 21개를 탑재하고 있으며, 제한된 조

건이지만 무인 운전을 실현하기 위해 핸들

과 액셀 및 브레이크 페달 등 조작 계통 부

품은 장착되어 있지 않음

▸ GM이 상정하고 있는 것은 크루즈 AV가 차

량 공유 등 배차 서비스에 이용되는 것인

데, 자율운전차 개발을 담당한 자회사인

‘GM 크루즈’가 MaaS(서비스 방식의 모빌

리티) 사업의 주체가 되기를 원하고 있음

<자료> GM

[그림 4] 캐딜락 컨셉 전기자동차

<자료> GM

[그림 5] GM의 자율주행자 크루즈 AV의 내부

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▸ 2019년 1월 1일부터 GM 크루즈의 CEO는 GM의 전 사장 댄 아만이 맡고 있는데, 바라

CEO는 자율운전차의 실용화가 중요한 테마이기에 아만이 GM 크루즈의 CEO로 최적임자라

고 설명

▸ 구글의 웨이모로 대변되듯, 자율주행차를 포함한 미래형 모빌리티 비즈니스는 타 업종까지

포함해 대규모로 경쟁이 진행될 것이며 승부의 관건은 ‘스피드’인데, GM의 사업에 대한 이해

를 바탕으로 빠른 의사결정을 내릴 수 있는 댄 아만을 재등용했다는 것

◾ 기존 사업을 재설계하면서 신기술에 대한 투자를 강화해간다는 전략은 GM에만 고유한 것이

아니며, 현재 경쟁업체들도 GM의 뒤를 이어 유사한 전략을 실행하고 있음

▸ 포드 자동차 역시 기존 사업을 정비하며 북미 세단 시장에서 철수할 방침이며, 향후 세단

신차는 개발하지 않고 대형 SUV인 익스플로러와 대형 픽업트럭 F 시리즈 등 라이트 트럭에

경영 자원을 집중한다는 계획

▸ 포드는 유럽 시장에서도 판매가 부진한 미니 밴 등의 생산을 중단한다는 방침

▸ 한편, 포드는 2019년 1월 독일 폴크스바겐(Volkswagen: VW)과 글로벌 비즈니스를 위한

업무 제휴에 합의했는데, 우선 픽업트럭 및 상용 밴 등을 상호 공급함으로써 양사의 개발

및 생산 비용 절감을 추진키로 하였음

▸ 협업 내용을 구체적으로는 살펴보면, 중형

픽업트럭 및 상용 밴은 포드가 생산하고

2022년부터 VW에 공급을 시작하며, 소

형 밴은 VW이 생산하여 2023년부터 포

드에 공급키로 하였음

▸ 포드 자동차의 짐 해킷 CEO와 VW의 헤

르베르트 디스 CEO는 이번 포괄적 제휴

를 통해 양사의 약점을 상호 보완할 수 있

을 것이라며 기대감을 표출

▸ 양사는 전기차의 개발에도 협력 체제를 구

축하기로 합의했으며, VW이 자체 개발한 EV 전용 플랫폼인 ‘MEB(전기차용 모듈 매트릭스)’

는 유연성이 뛰어나 소형차부터 SUV, 대형차까지 다양한 차종에 대응할 수 있다는 이점이

있어 이를 공동 활용키로 하였음

▸ VW의 이 새로운 플랫폼을 포드가 개발 중인 EV에 적용한다면 양산 효과에 의해 대폭적인

비용 절감이 가능해짐

<자료> Ford

[그림 6] 포드자동차와 폴크스바겐의 포괄적 제휴

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◾ GM을 필두로 한 미국 자동차 업계의 전략 변화는 자동차 산업의 패러다임 전환에 대응하기

위한 것으로 향후 수년간 자동차 업계의 사활을 건 경쟁과 협력이 치열하게 전개될 것임을 시사

▸ 현재 자동차 산업은 소위 CASE라 불리는 패러다임 전환에 직면해 있는데 CASE는 커넥티드

(Connected), 자율운전(Autonomous), 차량 공유(Sharing & Services), 전동화(Electric)

를 의미

▸ 자동차 업계는 CASE 대응에 기업의 사활이 걸려 있다고 보고 있으며, 이는 CASE가 단지

자동차 기술의 개선 혹은 새로운 기술을 뜻하는 것이 아니라 자동차 산업의 비즈니스 모델,

산업 생태계의 파괴적 변화를 뜻하기 때문

▸ CASE 패러다임은 비단 자동차 업체들 간

의 경쟁만 촉발하는 것이 아니라 타산업,

새로운 기술과 사업모델 기반의 혁신적 스

타트업들과의 경쟁을 요구하고 있기 때문

에 자동차 산업은 그 어느 때보다 긴장감

속에 생존 전략을 수립하고 있음

▸ 2018년 말 웨이모의 자율주행 상용 택시

사업이 제한적으로나마 시작됨에 따라

2019년부터 본격적인 패러다임 전환이

가속화될 것으로 예상되며, GM을 위시해 포드, 폴크스바겐 등의 대대적인 구조조정과 신기술

투자 움직임은 이런 흐름 속에서 전개되고 있음

▸ 디지털 혁신의 결과 전통 산업이 일거에 몰락할 수 있고 그 진공상태에 새로운 산업 생태계가

들어섬을 목격해 온 자동차 산업이기에 CASE 시대에도 성장을 지속하기 위한 자동차 업체들

간의 경쟁과 협력은 전에 없던 수준과 방향으로 전개될 것으로 예상됨

[ 참고문헌 ]

[1] Forbes, “Pickups Pay The Freight For GM’s Tech And Mobility Transition”, 2019. 2. 6.

[2] Economic Times, “Volkswagen, Ford to announce automotive alliance”, 2019. 1. 14.

[3] Detroit Free Press, “Cadillac shows photo of its first electric car of the future”, 2019. 1. 13.

[4] Observer, “Trump Threatens to Cut All GM Subsidies—But He Doesn’t Seem to Know What They

Are”, 2018. 11. 28.

<자료> HackerEarth

[그림 7] 자동차 산업의 새로운 패러다임 CASE

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II. 아이폰 동력 상실, 서비스 부문과 인도 시장에 기대 거는 애플

◾ 여러 시장조시기관들의 보고서를 종합하면 애플이 2018년 가을에 출시 한 신형 아이폰 모델들의

판매 실적이 예년에 비해 신통치 않은 것으로 보임

▸ 애플은 2018년 9월에 신형 아이폰 시

리즈의 상위 모델인 ‘아이폰 XS’와

‘아이폰 XS 맥스’를 출시했고, 이어

10월에는 하위 모델인 ‘아이폰 XR’을

출시하였음

▸ 홍콩의 시장조사기관 카운터포인트

(Counterpoint Technology Market

Research)의 보고서에 따르면, 이

세 모델의 2018년 11월 기준 총 판매

대수는 2017년 발표 모델(아이폰 X,

아이폰 8, 아이폰 8 플러스)의 2017년

11월 기준 총 판매량보다 20% 이상

적음

▸ 2018년 라인업의 최저가 모델인 아이폰 XR과 2017년 라인업의 최저가 모델인 아이폰 8의

발매 초기 판매량을 비교하면 XR이 8보다 5% 적으며, 2018년 최상위 모델인 XS 맥스의

판매량은 2017년 최상위 모델 X에 비해 46%나 적다고 함

◾ 월스트리트저널 등 미국 언론들은 세계 최대 스마트폰 시장인 중국에서 많이 판매될 것으로

예상되었던 신형 아이폰의 하위 모델 XR이 기대와 달리 판매 부진에 빠졌다고 보도

▸ 아이폰은 중국에서 일종의 사회적 지위를 나타내주는 상품으로 인식되어 인기가 있었기 때문

에, 지금까지는 아이폰 7과 8 등 하위 모델이라도 잘 팔렸음

▸ 하지만 현재 중국 시장에서는 화웨이(Huawei), 오포(Oppo), 비보(Vivo) 등 로컬업체들이

아이폰의 하위모델보다 가격은 낮으면서 스펙이 나은 고급 모델을 판매하고 있음

▸ 아이폰 XR의 중국 내 판매 가격은 약 950달러임에 비해 화웨이의 고급 모델은 30% 이상

저렴한 약 600달러에 판매되고 있으며, 뉴욕타임스는 최근 중국 제조업체들의 스마트폰은

기능이 크게 향상되어 가격과 성능 모두 아이폰을 앞서고 있다고 전하고 있음

<자료> Counterpoint Technology Market Research

[그림 1] 신형 아이폰 2017년 11월 vs 2018년 11월

최신ICT이슈


▸ 월스트리트 저널은 중국에서 아이폰이 지위의 기호로서 갖는 의미가 희석되고 있음을 지적하

고 있는데, 현재 과시를 원하는 소비자는 가장 비싼 아이폰 XS 맥스만을 선택하고 있으며

이제 아이폰 모델 중 사회적 기호의 역할이 남아 있는 것은 XS 맥스 밖에 없음

▸ 애플이 중국 시장에서 기대했던 아이폰

XR은 가격에 민감한 소비자층과 사회적

지위의 기호에 민감한 소비자층 모두에

게 어필하지 못하는 어중간한 제품이 되

어버렸음

▸ 이러한 통계 및 언론의 보도를 인정하듯,

애플의 팀 쿡 CEO는 2019년 1월 투자

자들에게 보내는 레터에서 2018년 10~

12월 기간의 실적 예상을 하향 조정한다

고 전했으며, 그 이유로 중국 스마트폰 시장의 위축에 따른 매장 방문 고객의 감소 등을 꼽았음

◾ 카운터포인트에 따르면 중국 스마트폰 시장의 최근 상황은 그동안 애플의 매출 실적을 유지해

주던 두 가지 전략을 동시에 무력화시키고 있어 애플에 심각한 고민을 안겨주고 있음

▸ 애플의 매출에서 아이폰이 차지하는 비

중은 약 60%, 그리고 애플의 매출에

서 중국이 차지하는 비중은 약 20%

정도임

▸ 스마트폰 시장의 성장이 둔화하는 가운

데서도 애플은 판매 저하의 문제를 단

말기 가격 인상과 서비스 사업의 강화

등으로 상쇄하는 전략을 취해 왔음

▸ 앞서 말한 것처럼 “HOV(Huawei,

Oppo, Vivo)”라 불리는 중국의 3대

로컬 제조업체가 미들 레인지부터 하이엔드 가격대의 제품을 출시하고, 중국 소비자들이 이에

반응하면서 애플의 사업을 위협하고 있음

▸ 한때 중국 시장을 지배하던 삼성전자는 로컬업체들에 패배하면서 현재 중국시장 점유율이

1%까지 떨어져 있는데, 카운터포인트는 현재 점유율 7%로 내려앉은 애플도 삼성전자와 비

슷한 길을 가게 될 가능성이 높다고 지적하고 있음

<자료> New York Times

[그림 2] 중국 스마트폰 시장 벤더 점유율(2018.11.)

<자료> Statista

[그림 3] 애플 매출에서 중국이 차지하는 비중

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▸ 최근 애플의 매출에서 점차 비중이 높아지고 있는 서비스 부문 사업 역시 중국 시장에서는

힘겨운 경합을 해야 한다는 점도 애플의 고민거리

▸ 애플의 서비스 사업은 검색 서비스 기업들로부터 받는 수수료, 앱스토어, 음악과 영상을 전달

하는 아이튠즈, 애플뮤직, 모바일 결제(애플페이) 등으로 구성되며, 최근 수년간 지속적으로

매출이 급등하며 성장하고 있음

▸ 그러나 중국에서는 이 중 앱스토어를 제외하면 수익 창출이 어려운데, 중국 대다수 이용자들은

소위 BAT로 불리는 Baidu(바이두), Alibaba(알리바바), Tencent(텐센트)의 서비스들을 이

용하고 있기 때문

▸ 카운터포인트는 아이폰 판매량도 줄고 애플 서비스 이용도 부진한 이런 상황에서 애플의 생태

계로 중국 소비자들을 끌어들이는 것은 매우 어려운 일이라 분석하고 있음

◾ 이런 이유로 중국 시장에서 고전하는, 나아가 전체 실적에 타격을 받고 있는 애플은 13억의

거대한 인구를 가진 인도 시장에 주목하고 있음

▸ 인도의 스마트폰 보급률은 아직 24%로 낮은 수준이나 그만큼 시장 성장률이 높고 결국에는

중국에 이어 거대 시장으로 발전할 가능성이 높음

▸ 현재 아이폰의 인도 스마트폰 시장점유율은 1% 정도이며 제조업체별 판매대수 순위에서 애플은

11위에 머물고 있으며, 이의 가장 큰 요인은 아이폰의 가격이 인도에서 너무 높다는 데 있음

▸ 인도에서 판매되는 스마트폰의 95%는 500달러 이하이며 약 75%는 250달러 이하인데, 이

에 비해 아이폰의 최신 모델인 XS는 1,400달러이기 때문에 애플의 제품은 인도에서 부유층

이 아니라면 손에 넣기가 쉽지 않은 상황

<자료> Statista

[그림 4] 애플 서비스 부문의 매출 증가 추이

최신ICT이슈


▸ 아이폰의 가격이 인도에서 높게 형성되는 이유 중 하나로는 중국에서 생산된 아이폰이 인도에

수입될 때 부과되는 20%의 관세가 지적되기도 함

▸ 이 때문에 현재 아이폰의 대부분을 중국 공장에서 조립하고 있는 수탁생산업체 홍하이정밀공

업은 인도에 아이폰 공장 설립을 검토 중이라고 월스트리트저널은 전하고 있음

▸ 일찍이 애플은 대만의 전자기기 제조 수탁업체 위스트론(Wistron)과 제휴하여 아이폰의 저가

모델인 ‘SE’를 인도 공장에서 조립한 적도 있어 홍하이의 인도 공장 설립은 어느 정도 가능성

이 있는 것으로 분석되고 있음

▸ 애플은 2017년 말 사내에서 평판이 좋은 베테랑 간부 미셸 쿨롬을 인도 사업 책임자로 임명하

고 지방 유통업체에 대한 영업지원 및 브랜드 전략의 쇄신, 소매업자와 관계 재설정을 도모했

으며, 2018년 11월에 그 후임으로 노키아의 전 고객운영 책임자 아쉬쉬 초우드리를 임명

▸ 애플은 아직 인도에 직영 매장인 애플 스토어가 하나도 없지만 뉴델리, 벵갈루루, 뭄바이

등 주요 도시에 개설을 원하고 있으며, 지금까지 성장을 지탱해온 중국 사업이 부진에 빠진

지금 인도에서 다음 성장동력을 물색하고 있음

[ 참고문헌 ]

[1] Counterpoint, 1. 5, https://bit.ly/2TH0uvw

[2] XTECH, 2. 4, https://nkbp.jp/2URHfzQ

III. IBM 100만 명 얼굴 정보 담은 데이터셋 공개, 인식의 공정성이 목표

◾ IBM 기초연구소는 최근 얼굴인식 기술의 공정성과 정확성 향상을 목표로 “얼굴의 다양성

(Diversity in Faces: DiF)”이라는 데이터셋을 공개

▸ 카메라와 알고리즘을 이용해 얼굴을 인식하여

개인을 식별하는 기술의 실용화는 최근 급속

히 확대되고 있으며, 스마트폰의 잠금 해제에

Face ID 등의 얼굴 인식 시스템이 이용되기도

하고, 경찰의 수사 및 경비에 얼굴 인식 시스

템이 도입되어 일부 성과를 올리고 있기도 함

▸ 그러나 얼굴 인식 시스템의 정밀도는 아직 완

벽함과는 거리가 있는데, 가령 영국 경찰이 도

입한 얼굴 인식 시스템의 경우 오판정률이

<자료> BBC

[그림 1] 축구장에 설치된 자동 얼굴인식 시스템

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주간기술동향 2019. 2. 20.

90%가 넘는 일도 있었음

▸ 2017년 6월 영국 카디프에서는 UEFA 챔피언스리그 결승전이 열렸는데, 대규모 스포츠 이벤

트는 테러의 표적이 될 가능성이 높아 당시 뉴 사우스 웨일즈 경찰은 감시 카메라를 이용한

자동 얼굴인식 시스템으로 범죄 용의자를 탐지해 내겠다는 계획을 세웠음

▸ 결승전 당일 자동 얼굴인식 시스템에 의해 범죄 용의자로 지목된 사람은 모두 2,470명에

달했는데, 이 중 2,297명이 잘못된 판정으로 드러났음

▸ 웨일즈 경찰의 사례에서 오판정률이 높았던 원인은 인터폴에서 제공한 용의자 사진의 화질이

떨어졌기 때문인데 그 외에도 얼굴인식 시스템의 정확도는 여러 요인에 의해 영향을 받음

▸ 오인식 비율이 높아지는 원인 중에는 “얼굴인식 시스템의 편향성”도 있다는 지적이 있는데,

실제로 아프리카계 미국인은 백인보다 5~10% 정도 정확도가 떨어진다는 연구 결과가 있음

▸ IBM 기초연구소의 연구팀은 실제 얼굴인식 시스템의 성능에 영향을 미치는 것은 “내재적인

얼굴의 다양성”이지 인식의 정확도가 개인이나 집단에 따라 달라질 수는 없다는 입장이며,

DiF 데이터셋의 공개 목적이 얼굴인식 기술의 ‘공정성’ 향상이라고 한 것은 이런 연유임

◾ 이번에 IBM이 공개한 DiF에는 다양한 성별과 인종의 얼굴 이미지와 그에 대한 주석이 포함되어

있으며, 약 100만 명분의 데이터가 포함되어 있다고 함

▸ IBM 연구소는 만일 인종이나 성별에 따라 얼굴인식의 정확도에 차이가 발생한다면, 이는

알고리즘을 학습시킬 데이터셋이 특정 성별이나 인종에 편중되어 있기 때문이므로, 데이터셋

의 표본을 늘리고 인종과 성별의 샘플링을 균형있게 함으로써 해결 가능하다고 보았음

▸ DiF 데이터셋의 각각 이미지에는 머리

모양과 얼굴의 대칭, 코의 길이, 이마의

높이 등 얼굴의 객관적 척도와 함께 연

령이나 성별 등의 주석 데이터가 라벨링

되어 있다고 함

▸ 연구팀에 따르면 주석 데이터에는 얼굴

부위 47곳 이상의 크기와 특징이 정리

되어 있으며, 이것이 얼굴인식 시스템의

공정성과 정확성을 향상시키고 알고리

즘의 성능을 더욱 강력하게 만드는 학습

교사의 역할을 하고 있음

▸ 연구팀은 IBM 기초연구소에서 보다 공

<자료> IBM

[그림 2] DiF 데이터셋의 정보 라벨링

최신ICT이슈


정하고 정확한 얼굴인식 시스템을 개발하기 위한 연구 노력을 계속하고 있지만, 단지 자신들

의 연구만으로는 얼굴인식 시스템이 발전할 수 없다고 판단하였음

▸ DiF를 공개한 것은 이를 통해 다른 곳에서 진행되는 얼굴인식 시스템의 연구에도 기여하는

것이 중요한 과학적 의제를 진전시키는 일이라고 보았기 때문이며, 이번에 공개된 DiF가 얼굴

인식 시스템 연구의 새로운 첫 걸음이 되기를 희망하고 있음

▸ DiF 데이터셋은 전세계에 있는 얼굴인식 시스템 연구 커뮤니티에 제공되는데, DiF에 접속을

원하면 IBM 기초연구소의 설문 조사에 응하고 이메일로 신청하면 됨

▸ Diversity in Faces Dataset - Trusted AI - IBM Research AI

(https://www.research.ibm.com/artificial-intelligence/trusted-ai/diversity-in-faces/)

◾ 한편, DiF를 기반으로 한 시스템 개발 연구를 통해 얼굴인식의 공정성과 정확성 개선이라는

목표는 달성될 수 있겠지만, 그에 비례해 기술에 대한 통제 요구도 커질 것으로 보임

▸ 2017년 뉴 사우스 웨일즈 경찰의 얼굴인식 시스템이 2,000명 이상의 시민을 범죄 용의자로

오판한 것이 알려지자, 영국에서는 즉각 시스템 폐지 운동이 전개된 바 있음

▸ 영국의 시민단체 ‘빅브라더 워치(Big Brother Watch)'는 실시간 얼굴 인식은 시민의 자유에

대한 위협일 뿐만 아니라 위험하고 부정확한 정치적 도구라며 강력히 비판하고 있는데, 기술

의 정확성 여부와 상관없이 얼굴인식 기술에 대한 근원적 문제제기는 지속될 것으로 보임

[ 참고문헌 ]

[1] IBM, 1. 29, https://ibm.co/2Bbr6hc

[2] TechCrunch, 1. 29, https://tcrn.ch/2UrEuVp

IV. 5G 킬러 서비스: 구독형 스트리밍 게임 트렌드*

◾ 5G의 저지연성, 초고용량 특징은 고사양의 콘솔 게임과 유사한 반응속도, 영상품질을 가능하게

함으로써 주요 통신사와 IT 업체들도 본격적으로 스트리밍 게임 사업 검토에 나서기 시작함

▸ 스트리밍 게임은 기존 앱으로 설치하는 게임과 달리, 별도의 설치의 노력 없이 어느 디바이스

에서든 바로 클라우드에 연결하여 게임을 할 수 있어, 고객에게 게임의 편리성을 제공할 뿐만

* 본 내용과 관련된 사항은 산업분석팀(☎ 042-612-8296)과 최신ICT동향 컬럼리스트 김범수 집필위원([email protected] ☎ 010-7230-7901)에게 문의하시기 바랍니다.

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아니라, 구독형 비즈니스 모델을 채택하여 수많은 종류의 AAA급 게임들을 낮은 비용(게임팩

1개 정도의 가격)에 즐길 수 있는 기회도 함께 제공함

▸ 일반적으로 콘솔 게임의 반응속도(입력 후 화면반응까지의 시간)는 대략 30~100ms 정도이

고 초당 60프레임 정도로 부드러운 고화질의 영상을 즐길 수 있으나, 네트워크를 통해 제공되

는 스트리밍 게임은 이 정도의 성능을 발휘할 수 없어, 플레이 경험을 반감시키고 있는 것이

현실임

▸ 즉, 음악, 비디오 스트리밍과 달리, 기존의 스트리밍 게임은 고객의 입력과 화면 출력상의

시간 간극(지연)으로 서비스 가입을 주저하게 만들었으며, 이를 해결할 방법으로 그래픽 화질

이나 프레임 수를 줄이는 방식으로 전송량을 줄이는 방식을 택하였지만 이 역시 고퀄리티를

요구하는 고객들을 만족시키기에는 역부족이었는데, 특히 슈팅, 레이싱, 격투 게임과 같이

빠른 속도로 진행하는 장르의 게임이 이에 해당되었음

▸ 그러나 4G보다 10배 빠른 반응속도와 20배 빠른 전송 성능을 지닌 5G는 스트리밍 게임을

위한 최적의 환경을 제공할 것임이 분명함

◾ 버라이존, 구글, 마이크로소프트 등 IT 기업들이 스트리밍 게임에 대한 최적의 플랫폼 구축 기술

을 개발, 테스트 중에 있으며, 2019년 5G 확산 시점에 맞춰 상용화될 것으로 예상

▸ 미국의 최대 통신사 버라이존이 넷플릭스 스타일의 버라이존게이밍(Verizongaming)을 테스

트 중인데, 현재는 엔비디아 실드(Nvidia Shield) 셋톱박스를 활용한 스트리밍 게임 서비스만

을 테스트 중이지만 앞으로 안드로이드 버전으로 업그레이드하여 테스트할 것으로 알려짐

▸ 조정기(컨트롤러)는 Xbox one 컨트롤러를 활용하고, 최근 슈팅게임으로 핫한 Fortnite,

배틀필드 등이 제공될 예정임

[그림 1] 버라이존게이밍에서 제공하는 게임들

최신ICT이슈


▸ 마이크로소프트는 프로젝트 엑스클라우드(Project xCloud)라는 고사양 스트리밍 게임을 계

획 중이며, 어떠한 단말(저사양)에서도 고성능의 게임을 즐길 수 있도록 하고 넷플릭스처럼

월정액으로 AAA급 게임들을 맘껏 즐길 수 있도록 할 예정임

▸ 특히, MS는 클라우드와 모바일 디바이스 사이의 협업 랜더링 기술을 통해 낮은 네트워크

성능에서도 고화질의 그래픽 전송이 가능하게 하였음

▸ 구글 역시 프로젝트 스트림(Project Stream)이라는 스트리밍 게임 테스트를 완료하여 조만간

런칭할 것으로 예상되고 있으며, 프로젝트 스트림은 크롬 브라우저만 있으면 비디오 게임을

인터넷을 통해 즐길 수 있는 서비스임

▸ 유비소프트(Ubsoft)의 어쎄신 크리드 오딧세이(Assassin’s Creed Odyssey)를 서비스하여

단말 성능과 관계 없이 25Mbps의 네트워크 속도만 만족되면, 크롬이 있는 랩탑, 데스크톱에

서 콘솔과 동일한 서비스를 제공할 수 있음

▸ 요컨대, 통신사 입장에서는 향후 5G 요금제가 본격적으로 출시될 경우, 결합 요금제 또는

고가 요금제에 따른 무료 부가서비스화 함으로써 가입을 유도시키는 촉매제가 될 것으로 예상

되며, 마이크로소프트, 구글, 아마존과 같은 클라우드, 콘솔 사업자 입장에서는 본인 사업과

연계한 시너지 창출이 가능할 것으로 보여짐

▸ 집에서는 하드웨어(콘솔)가 없어도 고사양의 AAA급 게임을 즐길 수 있을 뿐만 아니라, 모바일

환경에서도 동일하게 즐길 수 있다는 강점, 그리고 무제한으로 어떤 단말에서나 AAA급 게임

을 할 수 있다는 강점들이 있으므로 스트리밍 게임 서비스는 고객들에게 분명히 매력적이라고

할 수 있어 시장성도 충분히 있을 것으로 예상됨

◾ 2014년 유선 기가인터넷 등장 당시, 집에서 즐기는 콘솔을 스트리밍 게임이 대체할 것으로

예상했지만, 큰 효과를 거두지 못한 사실을 직시하여, 이에 대한 교훈을 가지고 만반의 준비가

필요할 것으로 보임

[그림 2] XCloud 협업랜더링 전후 비교

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▸ 국내 통신사 LGU+의 C-Games, CJ 헬로의 X-게임, KT의 KT 위즈게임 등이 기가인터넷

상용 시점에 맞춰 런칭되었지만, 기가인터넷의 킬러 서비스로 자리잡기에는 역부족이었는데,

이의 주요 원인으로는 게임 콘텐츠 확보와 게임 콘솔을 대체하기 위한 컨트롤러(조이스틱

등)의 보급이 어려웠던 것으로 알려짐

▸ 좀 더 자세히 살펴보면 게임 콘텐츠의 경우, 소니, 닌텐도 등의 콘솔업체가 콘솔을 판매하기

위해 독점적 제휴로 타 업체들에게 제공하지 않으므로 스트리밍 게임 플랫폼사 입장에서는

한물간 콘텐츠로만 고객에게 서비스할 수 밖에 없었으며, 그리고 콘솔 게임의 주요 장르인

슈팅, 레이싱, 액션 등의 게임은 조이스틱 등의 전용 컨트롤러가 없다면 재미가 반감되기 때문에

컨트롤러가 없는 고객의 가입을 유도하기 어렵다는 점이 핵심 원인이었음

▸ 해외 통신사뿐만 아니라 국내 통신사들이 5G의 킬러 서비스 중 하나로 고려 중인 스트리밍

게임 서비스 역시, 유선 기가인터넷 때의 전철을 밟지 않으리라는 보장이 없으며, 앞서 언급된

AAA급 게임 콘텐츠 제휴와 전용 컨트롤러의 보급이 마찬가지로 가입 및 서비스 확대의 허들

이 될 것으로 예상됨

▸ 구글과 같이 크롬을 통해 별도 앱 설치 없이 플레이 가능한 게임 환경을 제공하는 플랫폼업체

나, 마이크로소프트(MS)처럼 X-box를 통한 게임 컨트롤러나 콘텐츠를 제공할 수 있는 게임

업체들에게는 오히려 5G에 의한 안정적인 네트워크가 기회가 될 수 있을 것이지만, 버라이존

같은 통신사는 가정용 셋톱 이외에, 스트리밍 게임을 확산시킬 동력이 없기 때문에 통신사의

5G 킬러 서비스로 자리잡을 수 있을지 미지수임

▸ 그러나 최근 넷플릭스가 2019년 1월 17일 공개한 자료에서 넷플릭스의 경쟁자를 동종의

OTT 업체가 아닌 슈팅게임 Fortnite로 지목(일반인들이 일상에서 넷플릭스 대신 게임을 위해

시간을 투자하므로 대체제로서의 경쟁상대로 지목)했다는 점에서 향후 스트리밍 게임이 넷플

릭스에 위협적인 존재가 될 정도로 매력적인 산업임은 확실 시 되므로 구글과 같은 글로벌

플랫폼업체, MS와 같은 글로벌 콘솔게임업체와의 적극적인 제휴도 필요하리라 판단됨

[ 참고문헌 ]

[1] https://www.theverge.com/2019/1/11/18179048/verizon-gaming-video-game-streaming-service-vzg-

nvidia-shield-android - 버라이존게이밍 사례

[2] https://www.windowscentral.com/xbox-project-xcloud-technology-explained - MS의 Project Xcloud 사례

[3] https://www.theverge.com/2018/10/8/17950998/google-project-stream-gaming-assasins-creed-odyssey

-first-impression - 구글 스트림 사례

사업책임자: 최 령 (기술정책단장)

과제책임자: 이성용(산업분석팀장)

참여연구원: 변화성, 이재환, 이효은, 이상길, 안기찬, 김용균, 박혜영, 김우진, 전영미(위촉)

통권 1884(2019-06)

발 행 년 월 일 : 2019년 2월 20일발 행 소 : 편집인겸 발행인 : 석제범등 록 번 호 : 대전 다-01003등 록 년 월 일 : 1985년 11월 4일인 쇄 인 : ㈜승일미디어그룹

(34054) 대전광역시 유성구 유성대로 1548(화암동 58-4번지)전화 : (042) 612-8296, 8214 팩스 : (042) 612-8209

2019/02/20 · 본 고에서는 vr/ar에 사용되는 오디오 기술의 특징을 고찰한다....

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