AI에 진심인 韓, '피지컬 AI'로 글로벌 주도권 잡을까

인공지능(AI) 시대에 접어들며 로봇, 자율주행과 결합해 실제 물리적 환경을 인지하고 제어하는 '피지컬 AI'가 글로벌 빅테크뿐 아니라 각 나라별 격전지로 떠오르고 있다. 제조 분야에서 글로벌 역량을 갖춘 우리나라가 피지컬 AI 시장의 퍼스트 무버가 될 수 있다는 기대 속에 최근 정부와 기업이 하나가 돼 경쟁력을 높이기 위해 분주히 움직이는 모습이다.

특히 정부는 '피지컬 AI 1등 국가'를 목표로 공공과 제조, 방산을 중심으로 한 AI 대전환 전략을 제시했다. 이의 일환으로 과학기술정보통신부는 '피지컬 AI 글로벌 얼라이언스'를 출범, 삼성·현대차 등 120개 기업과 함께 산·학·연 역량을 총결집하며 대한민국을 피지컬 AI의 글로벌 허브로 도약시키기 위한 청사진을 공개했다.

LG전자가 자동화 생산·AI 기술 기반의 스마트팩토리 기술을 사업화한다 . 사진은 창원 소재 LG전자 스마트파크에서 로봇 팔이 냉장고 문을 조립하는 모습.(사진=LG전자)

소프트웨어를 넘어 '행동하는 AI'로...피지컬 AI의 부상

챗GPT로 대표되는 생성형 AI가 텍스트와 이미지 등 가상 세계의 혁신을 이끌었다면 이제는 피지컬 AI를 중심으로 실제 현실 업무의 혁신을 주도할 전망이다.

딜로이트 등에 따르면 피지컬 AI는 AI 시스템이 물리적 환경을 스스로 인지하고 상황을 이해하며 최적의 판단을 추론해 직접 행동하는 기술 전반을 일컫는다. 이는 갑자기 등장한 유행이 아니라 로봇공학, 센서 기술, 고도화된 AI 모델이 오랜 기간 축적돼 비로소 융합 단계에 이른 '복합 기술 트렌드'의 산물이다.

이러한 흐름에 방점을 찍은 것은 엔비디아다. 젠슨 황 최고경영자(CEO)는 2025년 CES에서 "AI의 다음 프론티어는 피지컬 AI"라고 단언하며 로봇 훈련을 위한 시뮬레이션 플랫폼 '코스모스(Cosmos)'를 공개해 업계의 이목을 집중시켰다.

월드 파운데이션 모델로 구현하는 엔비디아의 피지컬 AI 플랫폼 '코스모스' (이미지=엔비디아)

코스모스는 로봇과 자율주행 시스템을 위한 '월드 파운데이션 모델(WFM)' 기반 플랫폼으로 텍스트, 이미지, 영상 입력을 바탕으로 가상 환경을 만들고, 다양한 미래 시나리오를 예측하며 합성 데이터로 학습을 확장하는 방식이다. 현실 데이터를 무한히 모으기 어려운 로보틱스의 병목을 '시뮬레이션, 합성 데이터, 월드 모델'로 해결하고 피지컬 AI를 본격화한다는 전략이다.

삼정KPMG 역시 2026년 CES의 핵심 키워드로 주저 없이 피지컬 AI를 꼽으며, 이 흐름이 일시적 현상이 아님을 시사했다.

피지컬 AI에 대한 시장 전망은 이미 '우상향'을 가리키고 있다. 글로벌 주요 연구 기관들의 분석에 따르면, 피지컬 AI의 핵심 적용 분야인 AI 로보틱스 시장 규모는 2020년 약 50억 달러 수준에서 2025년 225억 달러로 5년 만에 350% 이상 급성장했다.

성장세는 앞으로 더 가파를 전망이다. 업계는 2030년 관련 시장이 약 643억 달러(한화 약 90조 원)에 이를 것으로 내다보고 있다. 이는 향후 5년간 연평균 성장률(CAGR) 23.3%에 달하는 수치다. 빅테크 기업들이 소프트웨어 경쟁력을 넘어 하드웨어와의 결합에 사활을 거는 이유가 여기에 있다.

로봇 밀도 세계 1위 한국, '테스트베드' 넘어 리더로 주목

전문가들은 피지컬 AI 시대야말로 한국이 글로벌 리더십을 발휘할 '골든타임'이라고 입을 모은다. 피지컬 AI는 똑똑한 소프트웨어(SW)만으로는 구현될 수 없으며 이를 담아낼 고도화된 제조 기반과 하드웨어 인프라가 필수적이기 때문이다.

한국은 이 분야에서 준비된 리더로서 독보적인 경쟁력을 갖췄다. 이미 세계 최고 수준인 반도체, 자동차, 조선 등 제조 역량을 보유하는 등 개발된 피지컬 AI 기술을 즉각 실제 환경에 적용하고 검증하여 완성도를 높일 수 있는 최적의 조건을 갖추고 있다.

특히 피지컬 AI가 공장과 물류, 설비 현장에서 대규모로 상용화되며 성장하는 구조라는 점은 한국에 큰 기회다. 제조 현장이 촘촘하게 구축된 한국은 초기 시장에서 빠르게 성공 레퍼런스를 확보하고 이를 바탕으로 글로벌 산업 확산을 주도할 가능성이 매우 높다는 분석이다.

실제로 국제로봇연맹(IFR)의 '2023년 로봇 밀도' 통계에 따르면 한국은 노동자 1만 명당 로봇 대수가 1천12대에 달해 압도적인 세계 1위를 기록했다. 이는 2위 싱가포르(730대)나 전통의 제조 강국 독일(415대)을 크게 앞서는 압도적인 수치다.

높은 로봇 밀도는 단순한 설치 대수 이상의 의미를 갖는다. AI 학습과 운영에 필요한 '현장 데이터가 축적될 비옥한 토양'이 이미 다져져 있다는 뜻이기 때문이다.

로봇을 배치할 공정, 이를 운용할 운영기술(OT) 조직, 유지보수와 안전 프로세스까지 이미 존재하는 만큼 피지컬 AI 확산의 핵심 열쇠인 '현장 적용 능력'에서 한국은 출발선 자체가 다르다는 평가를 받고 있다.

과기정통부·120개 기업 '원팀' 가동...'피지컬 AI 밸리' 조성 박차

이러한 산업적 기회를 현실로 만들기 위해 정부와 민간이 손을 잡았다. 과학기술정보통신부 주도로 한국인공지능·소프트웨어산업협회(KOSA), 정보통신산업진흥원(NIPA)와 함께 지난 9월 공식 출범한 '피지컬 AI 글로벌 얼라이언스'는 대한민국 피지컬 AI 생태계의 구심점이 될 전망이다.

이 얼라이언스에는 삼성전자, 현대자동차, LG전자 등 하드웨어 제조 강자뿐만 아니라 네이버, 카카오 등 AI 플랫폼 기업, 혁신적인 로보틱스 스타트업 등 120개 이상의 기업이 참여했다.