[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 텍스트와 이미지를 생성하는 디지털 영역을 넘어, 현실 세계에서 직접 움직이고 상호작용하는 ‘피지컬 AI(Physical AI)’ 시대가 도래하고 있다.

자율주행차, 드론, 휴머노이드 로봇 등 다양한 형태의 피지컬 AI가 산업 현장과 일상으로 확산되는 가운데, 이들의 핵심을 이루는 기술로 센서가 주목받고 있다.

센서는 인간의 오감처럼 피지컬 AI가 외부 세계를 인식하고 반응할 수 있도록 하는 ‘감각 기관’이다.

■ 오감에서 확장된 기술

피지컬 AI에서 활용되는 센서는 크게 시각, 청각, 촉각, 위치·동작, 환경 센서로 구분된다.

시각 센서는 카메라, 라이다(LiDAR), 레이더, 적외선 센서 등이 대표적이다.

카메라는 차선 인식과 객체 탐지에, 라이다는 3차원 지도 작성과 거리 측정에, 레이더는 속도 감지에 활용된다.

청각 센서에는 마이크와 초음파 센서가 포함된다.

음성 인식과 소리 방향 추적, 근거리 장애물 회피에 필수적이다.

촉각 센서는 압력·진동·힘 센서가 로봇 손이나 피부에 적용돼 섬세한 물체 조작과 안전한 인간-로봇 상호작용을 가능하게 한다.

위치·동작 센서는 IMU(가속도계·자이로스코프), GPS, 자기 센서 등이 드론과 로봇의 균형 유지와 항로 추적에 활용된다.

환경 센서는 온도·습도·가스·광 센서가 포함돼 산업 현장이나 생활 공간의 환경 변화를 감지한다.

■ 현실 세계와 AI를 연결하는 다리

센서는 단순히 데이터를 수집하는 장치가 아니라, 피지컬 AI가 자율성과 적응성을 확보하는 출발점이다.

환경 인식 관점에서는 외부 자극을 전기적 신호로 변환해 AI가 처리할 수 있도록 한다.

또한 자율주행차의 충돌 회피, 드론의 고도 유지, 로봇의 균형 제어 등은 센서 입력이 즉각적으로 반영되어야 한다.

이와 함께 센서 데이터는 AI 학습의 원재료로, 환경 적응과 자기 개선을 가능하게 한다.

더불어 여러 센서 데이터를 결합해 더 정확한 인식과 판단을 수행한다. 예컨대 자율주행차는 카메라·라이다·레이더·GPS를 동시에 활용해 도로 상황을 종합적으로 이해한다.

사례별 센서 조합을 살펴보면 자율주행차는 카메라·라이다·레이더·GPS·초음파 센서를 결합해 도로 인식과 충돌 회피를 수행한다.

드론은 IMU·GPS·비전 센서·초음파 센서를 활용해 비행 안정성과 항로 추적을 보장한다.

휴머노이드 로봇은 IMU·RGB-D 카메라·Force-Torque 센서·촉각 센서·마이크를 통해 균형 유지, 물체 조작, 인간과의 상호작용을 가능하게 한다.

■ 피지컬 AI의 경쟁력 좌우

보고서와 전문가들은 공통적으로 센서를 피지컬 AI의 핵심 인프라로 규정한다.

센서가 없다면 AI는 현실 세계와 단절된 채 존재할 수밖에 없다.

특히 센서 퓨전과 지능형 센서의 발전은 피지컬 AI가 단순 자동화를 넘어, 인간과 협력하고 복잡한 환경에서 자율적으로 행동할 수 있도록 하는 기반이 된다.

또한 센서 기술은 국가 경쟁력과 직결된다. 자율주행차·로봇 산업에서 센서의 국산화와 고도화는 필수 과제로 꼽히며, 주요국은 이를 전략 기술로 지정해 연구개발과 투자를 확대하고 있다.

■ 센서의 발전은 곧 피지컬 AI의 진화

피지컬 AI의 시대는 단순히 ‘움직이는 AI’를 넘어, 현실 세계와 유기적으로 상호작용하는 지능형 시스템을 의미한다. 그 중심에는 인간의 오감을 대신하는 센서가 있다. 센서의 발전은 곧 피지컬 AI의 진화이며, 산업과 사회 전반의 혁신을 이끄는 원동력이 될 것이다.