[이영완의 디알로고] “디지털 혁명의 다음은 3D, 가상 세계에서 일하고 노는 세상 온다”

허준 연세대 건설환경공학과 교수
3D 공간정보 기술로 덴마크 비만약 제약사와 손잡아
건설 현장을 3D로 구현, 입체 설계도와 실시간 대조
㎝ 단위까지 오차 잡아내 생산성, 품질 모두 높여
실제 같은 가상 세계는 관광·엔터 산업에도 신시장

허준 연세대 교수가 12일 연구실에서 인터뷰를 갖고 3D 공간정보의 가치를 설명하고 있다. 허 교수는 “인공지능(AI)이 주도하는 디지털 전환의 다음 단계는 AI로 구현하는 3D 가상 세계”라고 말했다./김지호 기자

<갈릴레오 갈릴레이는 1632년 ‘두 우주 체계에 대한 대화’란 책에서 당시 주류 이론이던 천동설을 배격하고 지구가 태양 주위를 돈다는 지동설을 주장했습니다. 갈릴레이의 ‘디알로고(Dialogo·대화)’처럼 심층 인터뷰를 통해 세상의 패러다임을 바꾸는 사람들을 소개합니다.>

요즘 글로벌 제약산업에서 가장 잘 나가는 회사는 단연 덴마크 제약사인 노보노디스크다. 이 회사는 당뇨 치료제로 개발하던 약을 비만 치료제로 바꿔 엄청난 성과를 거뒀다. 지난해 매출은 2323억 덴마크 크로네(한화 45조8528억원)로 전년 대비 31% 급증했다. 주사제에 이어 먹는 약도 개발했는데, 복용 3개월(12주) 만에 체중을 13.1% 줄이는 효과를 거뒀다. 노보노디스크는 매출 증대에 발맞춰 지난해 11월 제조 시설 확충에 450억 덴마크 크로네(8조2832억원)를 투자하겠다고 밝혔다.

허준(54) 연세대 건설환경공학과 교수는 최근 노보노디스크 엔지니어링과 이 프로젝트에 참여하는 계약을 맺었다. 허 교수가 학내 창업한 회사가 계약 주체이다. 그는 2000년 미국에서 위성 정보로 농업과 임업 생산량을 예측하는 회사를 창업해 세계적인 주목을 받았다. 신약이나 바이오와는 아무런 관련이 없는 정보 공학자가 어떻게 글로벌 제약사와 손을 잡았을까. 허 교수는 지난 12일 연세대 제1 공학관 연구실에서 가진 인터뷰에서 “공간정보 기술을 활용하면 어떤 산업이든 3D(입체) 세계로 들어올 수 있다”며 “인공지능(AI)이 주도하는 디지털 전환의 다음 단계는 AI로 구현하는 3D 가상 세계”라고 말했다.

허준 연세대 교수는 “스티븐 스필버그 감독이 만든 영화에서 게이머가 가상 세계에서 실제처럼 사람, 사물과 접촉하면서 경주를 하는 장면이 3D 기술의 최종 목표”라고 말했다./김지호 기자

◇”건설산업의 생산성, 품질 획기적으로 높여”

–노보노디스크가 새로운 공장을 세우는 데 어떤 식으로 참여하나.

“간단히 말해 건설현장을 3D 가상 세계에 구현하는 것이다. 실제 세계를 가상 공간에 똑같이 구현하는 디지털 트윈(Digital Twin)이다. 3D 공장을 역시 3D로 만든 설계도와 대조하면 현장에 가보지 않고도 문제가 없는지 알 수 있다.”

–실제 공장을 가상 세계에 3D로 만들려면 어떤 작업을 해야 하나.

“일종의 레이저 거리 측정계인 라이다(LiDAR)로 공장을 스캔한다. 레이저를 쏘고 물체에서 반사된 빛을 감지해 거리를 측정하는 방식이다. 이 정보로 공장을 이루는 모든 물체를 입체 공간에 구현한다. 공간에 무수히 많은 점을 찍어 입체를 만드는 방식이다.”

–3D 설계도나 레이저 스캔은 이미 건설업에 도입된 기술이다.

“이전에도 3D 설계도가 있었고 레이저로 현장을 스캔했다. 하지만 설계도와 레이저 스캔 결과를 사람이 일일이 대조하기 힘들었다. 워낙 데이터가 크기 때문이다. 우리는 이렇게 큰 레이저 스캔 정보와 고화질 3D 자료를 스마트폰과 같은 일반 장비로 볼 수 있고, 엄청난 데이터를 여러 컴퓨터에 나눠 빠르게 분석하고 계산하는 기술을 개발했다. 화면에 원하는 곳을 띄우고 키보드를 누르면 시공과 설계의 오차가 한눈에 들어온다.”

–건설현장에서 3D가 필요한 이유는.

“도로를 닦는데 설계도와 3㎝ 차이가 나도 큰 문제가 없다. 하지만 아파트 창문이 3㎝ 틀어졌다면 문제가 다르다. 첨단 제조공장이라면 그보다 더 심각하다. 3년간 10조원을 들여 공장을 만든다면 하루에 대략 100억원씩 쓰는 셈이다. 그런데 현장이 설계도와 다른 게 나중에 밝혀지면 그 돈을 모두 날리는 일이 된다. 예를 들어 직진으로 설계된 파이프가 몇 ㎝ 꺾이면 유체 속도와 압력, 밀도까지 바뀐다. 그런 곳에서 첨단 신약을 균일하게 만들 수 없다. 노보노디스크가 우리와 손잡은 것도 그 때문이다.”

–토목공학이 전공이니 건설 분야 창업이 당연하지만 쉬운 일은 아니었다고 들었다.

“2017년 글로벌 컨설팅업체인 매킨지가 디지털 전환과 생산성의 상관관계를 분석한 보고서에 따르면 건설산업은 전 세계 국내총생산(GDP)의 13%를 차지할 만큼 규모가 크지만, 디지털화 지수는 6% 정도에 그쳤다. 농업이나 어업, 임업과 같은 1차산업 분야도 디지털화 수준이 10%이다. 그래서 지난 20년간 건설산업의 생산성 향상률은 고작 1%에 머물렀다. 건설 산업의 디지털 전환이 어려운 이유는 건설에서 생산되는 데이터는 대부분 3D인데, 그 규모가 워낙 크고 계산도 어렵기 때문이다.”

공장 건설 현장을 레이저로 스캔하고 3D로 구현하면 공장 설계도와 실제 시공 사이의 오차를 눈으로 확인할 수 있다. 사진에서 붉은색으로 표시된 부분이 설계도와 달리 시공된 부분이다./컨워스

◇국내 반도체, 화학산업에서 기술력 입증

–이전에도 창업한 경험이 있다고 들었다.

“미국 위스콘신대에서 박사학위를 마치고 2000년 동료들과 포리스트 원(Forest One)이라는 회사를 창업했다. 인공위성 정보로 나무의 나이를 측정하는 지도를 만들었다. 전 세계 목재의 25%가 미국에서 생산될 만큼 미국의 임업 규모는 막대하다. 그래서 임업을 먼저 공략했다. 나중에는 더 큰 시장인 농작물 작황 분석으로 사업을 확장했다.”

–어떻게 위성 사진으로 작황을 분석하나.

“위성에 찍힌 농지가 갈색이면 가뭄으로 곡물이 제대로 자라지 못했고, 초록색은 싱싱하게 자라고 있다고 판단한다. 당시 우리가 예측한 작황이 미국 농무부보다 정확해 투자자들에게 인기가 높았다. 옥수수 작황이 나쁘다고 정보를 주면 선물(先物) 시장에서 연말 수확할 옥수수를 대량으로 사전 구매해 엄청난 이익을 거둘 수 있다. 그런 성과로 글로벌 정보 서비스업체인 톰슨 로이터가 2011년 회사를 인수했다.”

–위성 지도업계에서 큰 성과를 보였는데 이번에는 3D로 사업영역을 바꿨다.

“2000년대 초 지도 정보의 가치가 높아지면서 노키아, 구글, 애플, 마이크로소프트 같은 글로벌 IT(정보기술) 기업들이 지도 업체를 잇달아 인수했다. 모바일 환경에서 모든 정보는 공간 정보와 함께 제공되기 때문이다. 자동차 내비게이션도 그 하나이다. 그런데 이후 2D(평면) 지도의 한계가 드러났다. 대표적인 예가 자율주행차이다. 3D 공간정보가 있어야 자동차가 스스로 길을 갈 수 있다. 로봇도 마찬가지이다. 이후 이곳저곳에서 3D 공간정보에 대한 수요가 폭발적으로 늘었다. 건설업계의 수요에 대응해 2020년 컨워스(Conworth)를 창업했다.”

–창업한 지 몇 년 되지 않은 한국의 스타트업(신생 벤처기업)이 어떻게 글로벌 기업의 눈에 들었나.

“국내에도 세계적인 반도체, 화학, 건설 기업들이 있다. 그들에게 실제 현장에서 우리 기술의 우수성을 검증받았다. 대규모 3D 데이터를 여러 컴퓨터에서 나눠서 빠르게 처리하고, 컴퓨터이든 모바일 기기든 원하는 기기로 막대한 3D 자료를 볼 수 있는 독자 기술을 개발했다. 이제 국내 성과를 발판으로 본격적으로 해외에 진출하는 것이다. "

현실과 다를 바 없는 가상 세계를 그린 영화 '매트릭스(위)'와 '레디 플레이어 원(아래)'의 장면. 3D 공간정보 기술이 발전하면 영화처럼 가상 세계에서 교수와 학생이 교감하면서 공부하고, 사물의 촉감을 느끼며 게임을 할 수 있다./워너 브러더스

◇3D는 실제 세상과 같아 쉽게 수용

–요즘 디지털 전환에서 디지털 트윈, 메타버스(Metaverse)가 화두이다.

“디지털 트윈은 실제 세계를 3D로 가상 세계에 구현한 것이다. 건설현장을 그대로 3D로 만드는 식이다. 메타버스는 실재하지 않지만, 현실과 구분이 힘들 정도로 비슷한 가상 세계를 만드는 것이다. 디지털 트윈은 현재 산업의 디지털 전환을 실현하는 것이고, 메타버스는 인간에게 현실과 거의 같은 새로운 세상을 제공하는 것이다.”

–왜 디지털 트윈, 메타버스가 중요한가.

“2D 지도는 독도법을 배우지 않으면 쉽게 이해하기 어렵다. 실제 세상과 다르기 때문이다. 3D는 우리가 보는 현실과 같아 직관적으로 이해가 된다. 따로 배우지 않아도 자연스럽게 사물과 정보를 다룰 수 있다. 현재의 2D 방식은 대부분 3D로 대체될 것이다. 지금 영화에 나오는 3D 그래픽은 진정한 3D가 아니다. 겉만 입체감을 줄 뿐이다. 목표는 물결이나 바람 같은 물리현상을 그대로 구현하고 사용자가 그 속에서 사물과 상호작용을 할 수 있어야 한다. 스티븐 스필버그가 2018년 발표한 영화 ‘레디 플레이어 원’에서 게이머가 촉감 슈트를 입고 가상 세계에서 만난 사람과 악수를 하면서 체온과 악력을 느끼는 식이다.”

–기술적으로 가능한 일인가.

“물론 촉감을 효과적으로 전달하려면 기초 연구가 더 많이 필요하다. 엄청난 데이터를 다룰 컴퓨터도 있어야 하고, 대규모 정보가 실시간으로 오가려면 광대역 통신도 발전해야 한다. 새로운 에너지도 개발돼야 컴퓨터에 필요한 전력을 원하는 대로 공급할 수 있을 것이다. 하지만 가능성은 벌써 확인됐다. 애플이 올 초부터 판매한 비전프로 고글을 쓰면 3D 공간에서 손으로 파일을 열고 동영상 안으로 들어갈 수 있다. 또 요즘 엄청나게 발전한 AI를 이용하면 사진 여러 장으로 3D 모습을 만들 수도 있다. 2022년 타임지가 최고 발명품으로 선정한 AI 기술이다. AI를 이용해 3D 가상 세계를 만드는 것은 이제 시작 단계이다. 메타버스의 광풍이 지나갔지만 진정한 메타버스는 AI가 3D 가상 세계를 손쉽게 생성하게 되는 시대에 다시 실현될 것이다.”

–3D 가상 세계가 구현되면 어떤 일이 가능한가.

“지금은 건설 현장을 검수하거나 사회 인프라, 공장을 로봇으로 감시, 관리하는 데 활용되고 있다. 하지만 실제 세상이 가상 세계 속으로 들어가거나 세상에 없던 세상이 가상 세계에 만들어지면 할 수 있는 일이 무궁무진하다. 한때 무크(MOOC·Massive Open Online Course, 대규모 인터넷 공개 강의) 바람이 불었지만, 교수와 학생이 교감을 나누기 어려워 기대에 비해 시들해졌다. 만약 3D 가상 강의실에서 무크를 한다면 상황이 달라질 것이다.”

◇소수 기업의 기술 독점 우려도

–영화 매트릭스처럼 세계적인 교수와 직접 만난 것처럼 언어 장벽 없이 배울 수 있겠다.

“엔터테인먼트나 관광산업에도 새로운 기회가 생긴다. 3D 가상 세계는 지금 3D 그래픽과 달리 내부도 만든다. 예를 들어 절을 볼 때 겉모습뿐 아니라 문 안쪽의 불상과 천장의 단청까지 다 볼 수 있다는 것이다. 이 점에서 관광이나 엔터테인먼트 업계에서 새로운 시장을 열 수 있다. 멸종 위기 동물이 자유롭게 돌아다니는 동물원도 만들 수 있다. 사자 갈기를 만지고 하늘에서 독수리와 같이 날 수 있다. 연세대 캠퍼스를 가상 세계에 만들고 청춘 영화를 만들 수도 있다.”

–AI가 현실 같은 3D 가상 세계를 만들려면 무엇보다 학습할 정보가 많아야 하지 않나.

“바로 그 점이 3D 공간정보가 미래를 준비하는 기술인 이유이다. AI가 학습할 3D 정보가 턱없이 부족하기 때문이다. 이 점에서 미국 AI 반도체 기업인 엔비디아(NVIDIA)가 구축하고 있는 옴니버스(Omniverse) 플랫폼을 주목해야 한다. 옴니버스는 3D와 관련된 다양한 전문가들이 갖가지 소프트웨어를 사용해 시간과 장소에 상관없이 편리하게 협업하도록 지원한다. 반도체 칩 만드는 회사가 그런 플랫폼을 만드는 것은 거기서 AI가 학습할 3D 정보가 마구 쏟아질 것이기 때문이다. 엔비디아가 하드웨어에서 AI 소프트웨어까지 모두 장악할 가능성이 있다. 앞서 마이크로소프트가 깃허브(GitHub)라는 소프트웨어 코드 공유 사이트를 수십억 달러 주고 인수해 챗GPT와 코파일럿 같은 생성형 AI를 개발하는 것과 비슷한 상황이다.”

–그렇게 보면 우리나라가 AI처럼 3D 공간정보에서도 미국이나 유럽을 쫓아가기 바쁜 상황이 될지 모르겠다.

“우리가 앞서가지 못하는 것은 연구개발 투자와 인력, 인프라 등 기초 체력이 뒤지는데, 모험을 회피하고 의사 결정도 느리기 때문이다. 어느 정도 알려진 기술을 따라가면 실패할 가능성은 적겠지만 늘 뒤에 설 수밖에 없다. 기술 스타트업이 대기업을 이기려면 앞으로 다가올 기술을 빠르게 선택하고 모든 재원을 집중해서 투입해야 한다. 마찬가지로 우리나라 같은 작은 국가가 초강대국을 기술적으로 앞서려면 기술 스타트업과 유사한 전략을 사용해야 한다.”

–3D 기술이 집중적인 투자를 할 만한 분야인가.

“챗GPT를 개발한 오픈 AI가 내놓은 새로운 생성형 AI인 소라(Sora)는 사용자가 상황을 글로 입력하면 바로 진짜 같은 동영상을 만들어준다. 그림에 이어 동영상까지 만들 만큼 AI가 발전했다. 하지만 진정한 3D 기술은 아직 태동기에 있다. AI로 3D 가상 세계를 개인의 취향에 맞게 생성해 낼 수 있는 기술이 실현되려면 꽤 많은 시간이 필요할 수도 있다. 2D 와는 말 그대로 차원이 다른 계산 능력과 저장장치 크기, 상호작용 기술, 통신 인프라, 새로운 AI 알고리즘, 대규모 3D 자료 확보 등이 필요하기 때문이다. 하지만 시기의 문제일 뿐 직관적인 3D 방식은 우리 생활 곳곳에서 2D 방식을 대체할 것이다. 그리고 그 과정에서 큰 가치가 생산될 것이다. 왜냐하면 인간은 기본적으로 3D 공간에 사는 존재이기 때문이다.”

허준 교수는 "3D 분야에서 앞서 가려면 인공지능(AI)처럼 기술이 성숙할 때까지 기다리지 말고 그 전에 과감하게 투자해야 한다고 말했다. /김지호 기자

☞허준 교수

서울대 토목공학과에서 도시공학을 전공했으며, 미국 위스콘신 메디슨대에서 공간정보공학 연구로 석·박사 학위를 받았다. 박사 과정을 밟던 2000년에 위성 영상으로 농작물과 나무의 성장을 예측하는 포리스트 원(Forest One)이란 회사를 공동 창업했다. 이 회사는 나중에 랜워스(Lanworth)로 이름을 바꿔 2011년 글로벌 정보 서비스업체인 톰슨 로이터에 인수됐다. 2005년부터 연세대 건설환경공학과 교수로 일하면서, 대학의 인터넷 공개 강의를 지원하는 오픈 스마트 에듀케이션(Open Smart Education) 센터장과 창업지원단 부단장을 역임했다. 2020년 두 번째 학내 창업으로 3D 공간정보 전문업체인 컨워스(Conworth)를 세웠다. 사명은 건설(construction)과 가치(worth)를 의미하는 영어 단어를 합친 것이다.

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