[편집자주]기존의 AI가 디지털 데이터 속에서 추론과 생성에 집중했다면 피지컬 AI(Physical AI)는 센서, 엣지 컴퓨팅, 로봇, 제어 시스템 등을 통해 현실 세계에서 직접 행동하고 반응한다. 피지컬 AI의 구현은 현실 세계에서 AI가 직접 행동하고 문제를 해결하기 때문에 산업 혁신과 자동화를 크게 진화 시킬 수 있으며, 현실 세계와 직접 상호작용한다. 이에 따라 엔비디아, 테슬라, 구글을 비롯해 글로벌 기업들은 피지컬 AI에 막대한 투자를 진행 중이며, 관련 시장도 폭발적으로 증가할 전망이다. 이러한 피지컬 AI를 구현하기 위해서는 센서 등 인식 기술을 비롯해서 실시간 데이터 처리를 위한 로컬 연산 등 엣지 컴퓨팅 및 임베디드 시스템, 로보틱스 및 제어기술이 필수다. 이에 e4ds news는 연재 기획을 통해 피지컬 AI의 개념에서부터 시장 전망, 관련 기술, 실제 사례 등 핵심 기술과 구현 전략을 살펴보는 자리를 마련했다.
 

인공지능(AI)이 디지털 공간을 넘어 물리적 세계로 확장되는 ‘피지컬 AI(Physical AI)’ 시대가 도래했다.

휴머노이드 로봇, 자율주행차, 드론, 물류 자동화 로봇 등 다양한 구현체가 산업 현장에 등장하면서, 단순히 데이터를 분석하는 AI를 넘어 현실에서 ‘행동하는 AI’가 주목받고 있다.

반면에 확산의 과정에서 가장 큰 걸림돌은 통합운영체계(Integrated Operating System)의 부재다.

전문가들은 “피지컬 AI의 미래는 결국 누가 운영체계를 선점하느냐에 달려 있다”고 입을 모은다.

■ 통합운영체계, 중앙 신경 시스템

통합운영체계는 피지컬 AI가 현실 세계에서 작동하기 위해 필요한 하드웨어·소프트웨어·네트워크·센서·액추에이터를 아우르는 표준화된 플랫폼이다.

기존의 로봇 운영체제(ROS)가 소프트웨어 개발을 위한 미들웨어 역할을 했다면, 통합운영체계는 이를 넘어 다양한 기기와 서비스가 하나의 공통 언어와 인터페이스로 연결되도록 하는 ‘중앙 신경 시스템’이다.

엔비디아는 GPU·엣지 컴퓨팅·시뮬레이션·AI 모델을 통합해 ‘피지컬 AI의 운영체제’가 되려는 전략을 추진하고 있다.

PC 시대의 윈도우, 모바일 시대의 안드로이드처럼, 피지컬 AI 시대에는 범용적이고 확장 가능한 운영체계가 필요하다는 것이다.

■ 단순한 기술적 편의 아니라 모두가 함께 참여하는 플랫폼

① 호환성과 확장성
현재 각 기업과 연구기관은 독자적인 제어 시스템을 개발해 로봇을 구동하고 있다.

반면에 이 방식은 상호 호환성이 떨어지고, 새로운 기기를 추가할 때마다 막대한 개발 비용이 발생한다.

통합운영체계가 구축되면 다양한 로봇과 디바이스가 동일한 플랫폼 위에서 작동할 수 있어 산업적 시너지가 극대화된다.

② 산업 생태계 형성
통합운영체계는 단순한 기술적 편의가 아니라, 기업·연구기관·정부가 함께 참여하는 플랫폼 생태계를 만든다.

ROS가 오픈소스 커뮤니티를 통해 방대한 패키지를 공유하며 로봇 개발의 민주화를 이끌었듯, 피지컬 AI 전용 OS는 글로벌 협력과 표준화를 촉진해 시장을 선점하는 핵심 인프라가 될 수 있다.

③ 보안과 안전성
피지컬 AI는 현실 세계에서 인간과 직접 상호작용하기 때문에 안전 문제가 치명적이다.

통합운영체계는 데이터 처리와 권한 관리, 실시간 제어를 일원화해 보안성을 높이고, 예측 불가능한 환경에서도 안정적인 대응을 가능하게 한다.

■ 엔비디아, 통합 스택 전략으로 선순환 구조 구축

피지컬 AI 운영체계 경쟁에서 가장 두드러진 행보를 보이는 기업은 엔비디아다.

엔비디아는 GPU 시장에서의 성공 방정식을 로보틱스에 그대로 이식하며, 하드웨어·소프트웨어·시뮬레이션을 아우르는 수평적 플랫폼을 구축하고 있다.

하드웨어에서 젯슨(Jetson) 플랫폼은 소형 드론부터 휴머노이드 로봇까지 확장 가능한 엣지 AI 컴퓨팅 성능을 제공한다.

시뮬레이션에서 옴니버스(Omniverse) 기반의 Isaac Sim은 물리적으로 정확한 디지털 트윈 환경을 제공해 ‘Sim-to-Real’ 문제 해결의 핵심 도구로 자리매김했다.

AI 모델에서 프로젝트 GR00T는 범용 휴머노이드 파운데이션 모델로, 시뮬레이션에서 생성된 방대한 합성 데이터를 학습해 실제 로봇으로 전이된다.

데이터 생성에서 생성형 AI 플랫폼 코스모스(Cosmos)는 텍스트나 이미지 프롬프트만으로 다양한 시뮬레이션 환경을 만들어 GR00T 학습을 가속화한다.

이처럼 엔비디아는 하드웨어와 소프트웨어, 데이터 파이프라인을 긴밀히 결합해 강력한 선순환 구조를 구축했다.

이는 단순한 제품 경쟁을 넘어, 피지컬 AI 시대의 운영체제를 선점하려는 전략적 포석으로 평가된다.
 

■ 국제적 통용 표준 마련 必

피지컬 AI에 적합한 통합운영체계를 발전시키기 위해서는 몇 가지 전략이 필요하다.

우선 국제적으로 통용되는 표준을 마련하고, 개방형 플랫폼을 통해 다양한 기업과 연구자가 참여할 수 있도록 해야 한다.

또한 텍스트·음성·영상·3D 공간 데이터 등 다양한 입력을 처리할 수 있는 멀티모달 구조가 필수적이다.

여기에 초저지연·초고속 통신(5G·6G)과 엣지 AI 칩을 결합해 실시간 제어와 분산처리를 지원해야 한다.

더불어 현실 격차(Sim-to-Real)를 줄이기 위해 고충실도 시뮬레이션과 디지털 트윈 기술을 운영체계에 통합해야 한다.

■ 피지컬 AI 시대의 승자

피지컬 AI는 단순한 기술 유행이 아니라, 인공지능이 물리적 환경과 결합하며 진화한 복합적 결과물이다.

반면에 이 거대한 흐름이 산업 전반으로 확산되기 위해서는 통합운영체계라는 보이지 않는 인프라가 반드시 필요하다.

한국을 비롯한 주요국이 피지컬 AI를 국가 전략기술로 지정하고 막대한 투자를 이어가는 지금, 통합운영체계 개발과 표준화는 단순한 기술 과제가 아니라 산업 패권을 좌우할 전략적 선택이 되고 있다.

피지컬 AI 시대의 승자는 결국, 가장 먼저 그리고 가장 넓게 확산 가능한 운영체계를 구축한 국가와 기업이 될 것이다.

엔비디아가 보여주는 통합 스택 전략은 그 방향성을 선명하게 드러내고 있다.