[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.
 

일부 전문가들에 따르면 ‘피지컬 AI(Physical AI)’는 산업혁명을 넘어서는 인류 역사상 가장 큰 혁명이 될 것이라는 전망이다.

사회, 문화, 경제적으로 큰 영향력을 가지지만 전체를 우리가 예측할 수 없기 때문에 경제적 관점에서 글로벌 시장조사 기관들의 전망에 따르면 피지컬 AI는 2030년 약 1조 달러의 시장을 이룰 정도로 산업 구조를 뒤흔들 핵심 동력으로 자리 잡을 것으로 보인다.

먼저 로봇 시장은 Statista에 따르면 2025년 약 503억 달러 규모에서 2030년 650억 달러로 성장할 전망이다. 연평균 5.2% 성장을 기록할 것으로 보인다.

산업용 로봇은 제조업 자동화의 중심에 서 있으며, 물류와 헬스케어 분야에서는 서비스 로봇과 협동 로봇이 빠르게 확산되고 있다.

자율주행차 시장은 폭발적인 성장세가 예상된다. Statista와 Grand View Research에 따르면 2025년 428억 달러 규모였던 시장은 2030년 2,143억 달러에 이를 것으로 전망된다. 연평균 성장률이 20%에 가까운 이 분야는 센서, AI 칩, 차량용 운영체제 등 다양한 기술이 결합된 복합 생태계다.

스마트 제조 시장 역시 주목할 만하다. Market Research Future에 따르면 2025년 5,000억 달러에서 2030년 8,000억 달러로 성장할 것으로 보이며, 연평균 9%의 성장률을 보일 것으로 전망됐다. 디지털 트윈과 AI 기반 품질 관리, 예측 유지보수 같은 기술이 공정 효율을 극대화하고 있다.

피지컬 AI의 두뇌 역할을 하는 것은 AI 반도체다. Statista에 따르면 시장 규모는 2025년 927억 달러에서 2030년 3,327억 달러로 세 배 이상 커질 전망이다. 연평균 성장률 29.1%는 피지컬 AI 생태계에서 가장 가파른 성장세다.

또 다른 기반 기술인 임베디드 시스템 시장은 Precedence Research에 따르면 2025년 1,867억 달러에서 2034년 2,839억 달러로 확대될 것으로 예상된다. 성장률은 4.8%로 비교적 안정적이지만, IoT 기기, 차량, 의료기기 등 다양한 분야에서 없어서는 안 될 핵심 기술이다.

피지컬 AI는 단일 시장이 아니다. 센서가 데이터를 수집하고, 임베디드 시스템이 이를 처리하며, AI 모델이 의사결정을 내리고, 로봇이나 차량이 실제 행동으로 옮긴다. 이 과정에서 반도체는 모든 기술을 구동하는 엔진 역할을 한다.

즉, 자율주행차의 성장은 AI 칩 수요를 폭발적으로 늘리고, 이는 다시 임베디드 시스템과 스마트 제조의 확산으로 이어진다. 각각의 시장이 따로 움직이는 것이 아니라, 서로 맞물려 성장하는 융합 생태계인 셈이다.

이에 관련 기업들과 국가들의 투자도 발 빠르게 이어지고 있다.

엔비디아(NVIDIA)는 GPU와 AI 칩 시장의 절대 강자로, 자율주행 플랫폼 Drive와 로보틱스용 Isaac을 통해 피지컬 AI 생태계를 확장하고 있다. 최근에는 Omniverse 기반 디지털 트윈 기술을 스마트 제조와 로봇 개발에 접목하며, 산업 전반의 시뮬레이션 인프라를 장악하려는 움직임을 보인다.

오픈AI(OpenAI)는 직접 로봇을 만들지는 않지만, 강화학습과 멀티모달 모델을 통해 로봇 제어와 자율 시스템 연구에 기여한다. 마이크로소프트와의 협력을 통해 클라우드·엣지 연산 인프라를 제공하며, 피지컬 AI의 두뇌 역할을 강화하고 있다.

아마존(Amazon)은 물류 자동화와 로보틱스에 대규모 투자를 이어가고 있다. Amazon Robotics는 이미 수만 대의 창고 로봇을 운영 중이며, AWS는 자율주행·로보틱스용 AI 학습 플랫폼을 제공해 생태계 확산을 지원한다.

구글(Alphabet)은 자율주행 자회사 Waymo를 통해 글로벌 자율주행 시장을 선도하고 있다. DeepMind는 강화학습 기반 로봇 제어 연구를 주도하며, 구글 클라우드는 제조·물류 기업에 AI 기반 스마트 팩토리 솔루션을 제공한다.

국가별로 살펴보면 미국은 민간 중심의 대규모 투자가 특징이다. 자율주행, 로보틱스, 반도체 분야에서 테슬라, 엔비디아, 구글, 아마존 등이 주도권을 쥐고 있으며, 국방·우주 분야에서도 피지컬 AI 기술을 적극 활용한다.

중국은 국가 주도의 ‘중국제조 2025’ 전략을 통해 스마트 제조와 로보틱스에 막대한 투자를 하고 있다. 바이두, 알리바바, 화웨이 등이 자율주행, AI 칩, 스마트 시티 프로젝트를 주도하며, 정부 차원의 보조금과 규제 완화가 생태계 확장을 가속한다.

한국은 삼성전자, 현대자동차, LG전자 등이 각각 반도체, 자율주행, 로보틱스 분야에서 투자를 확대하고 있다. 정부는 K-스마트제조 전략과 AI 반도체 육성 정책을 통해 생태계를 지원하며, 현대차그룹은 보스턴 다이내믹스 인수를 통해 로보틱스와 자율주행을 동시에 강화하고 있다.

전문가들은 앞으로 10년 피지컬 AI가 글로벌 산업의 판도를 바꿀 것이라며, 반도체와 스마트 제조 분야에서 강점이 있는 한국도 글로벌 생태계와 연결을 통해 피지컬 AI 시대 주도권을 잡아야 한다고 조언했다.

다음 편은 피지컬 AI의 핵심 기술인 ‘센서’에 대해서 다룬다.