[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 더 이상 디지털 공간에 머물지 않고 물리적 세계로 확장되는 흐름 속에서 ‘피지컬 AI(Physical AI)’가 차세대 기술 패러다임으로 급부상하고 있다.

특히 인간과 가장 닮은 형태의 로봇인 휴머노이드는 피지컬 AI의 집약체라 할 수 있으며, 그 발전 방향은 곧 피지컬 AI의 미래와 직결된다.

■ 휴머노이드와 피지컬 AI의 만남

휴머노이드는 단순히 사람의 외형을 모방하는 로봇이 아니다.

인간과 유사한 감각·지능·행동을 구현해야 하며, 이를 가능케 하는 핵심 기술이 바로 피지컬 AI다.

보고서에 따르면 피지컬 AI는 △AI 기반 모델(두뇌) △컴퓨터 비전·센서(감각) △엣지 컴퓨팅 및 네트워크 인프라(연결) △제어 및 액추에이터(행동)라는 네 가지 축으로 구성된다.

휴머노이드가 사람처럼 보고, 듣고, 판단하고, 움직일 수 있는 것은 이 네 가지 요소가 유기적으로 결합할 때 비로소 가능하다.

예컨대 구글 딥마인드의 Gemini Robotics는 비전-언어-행동(VLA) 모델을 통해 로봇이 언어 명령을 해석하고 실제 물리적 행동으로 연결할 수 있도록 설계됐다.

테슬라의 옵티머스(Optimus)는 자율주행차에서 축적한 방대한 데이터와 AI 슈퍼컴퓨터 ‘도조(Dojo)’를 활용해 휴머노이드의 두뇌를 고도화하고 있다.

엔비디아는 시뮬레이션 플랫폼 Isaac Sim과 범용 휴머노이드 모델 GR00T를 통해 ‘피지컬 AI의 운영체제’를 자처한다.

이처럼 글로벌 기업들은 휴머노이드 개발을 피지컬 AI의 최적 시험장으로 삼고 있다.

■ 지능의 일반화·감각의 정교화·행동의 자연화·연결성의 확장

피지컬 AI가 휴머노이드에 미친 영향을 살펴보면 우선 지능의 일반화다. 과거 로봇은 특정 작업만 반복 수행했지만, 피지컬 AI는 멀티모달 기반모델을 통해 다양한 상황을 이해하고 대응할 수 있게 했다. 휴머노이드가 단순 조립을 넘어 사람과 대화하며 협업할 수 있는 것은 이러한 지능의 확장 덕분이다.

둘째, 감각의 정교화다. 카메라와 LiDAR, 촉각 센서가 결합된 인식 시스템은 휴머노이드가 사람처럼 공간을 이해하고 섬세한 물체 조작을 가능케 한다. 특히 ‘인공 피부’와 같은 소프트 로보틱스 기술은 인간과의 안전한 상호작용을 보장한다.

셋째, 행동의 자연화다. 액추에이터의 발전은 휴머노이드가 인간과 유사한 보행과 동작을 구현하는 데 필수적이다. 보스턴 다이내믹스의 ‘아틀라스’가 유압식에서 전동식으로 전환한 것은 상용화를 향한 중요한 이정표다.

넷째, 연결성의 확장이다. 5G·6G 통신과 엣지 컴퓨팅은 휴머노이드가 단독 개체를 넘어 다수의 로봇과 협업할 수 있도록 한다. 네이버랩스의 ARC처럼 클라우드 두뇌가 로봇 군단을 지휘하는 시대가 열리고 있다.

■ 휴머노이드 발전을 위한 피지컬 AI의 과제

휴머노이드가 본격적으로 사회에 투입되기 위해서는 피지컬 AI가 몇 가지 방향으로 더 발전해야 한다.

우선 현실 격차(Sim-to-Real)를 해소해야 한다.

시뮬레이션에서 완벽히 작동하던 모델이 실제 환경에서는 실패하는 문제는 여전히 크다. 도메인 무작위화, 디지털 트윈 등 현실 적합성을 높이는 기술이 필수적이다.

또한 에너지 효율과 하드웨어 혁신이 필요하다.

액추에이터와 배터리의 한계는 휴머노이드 상용화의 병목이다.

소음이 적고 유지보수가 용이한 전동식 액추에이터, 고밀도 배터리 기술이 발전해야 한다.

윤리·법제 정비도 시급하다.

휴머노이드가 인간과 유사한 행동을 수행할수록 법적 책임과 윤리 기준 문제가 대두된다. 피지컬 AI의 발전은 기술뿐 아니라 제도적 기반 마련과 병행돼야 한다.

인간-로봇 협업 최적화도 중요하다.

휴머노이드의 목표는 인간을 대체하는 것이 아니라 협력하는 것이다.

안전한 상호작용을 위한 센서 융합, 직관적 인터페이스, 사회적 수용성 확보가 중요하다.

■ 인간과 로봇 공존

피지컬 AI는 휴머노이드의 두뇌이자 신경망이며, 휴머노이드는 피지컬 AI의 가장 상징적인 구현체다.

두 기술의 결합은 단순 자동화를 넘어 인간과 로봇이 공존하는 사회로의 전환을 예고한다.

피지컬 AI가 지능·감각·행동·연결성의 네 축에서 지속적으로 진화할 때, 휴머노이드는 산업 현장뿐 아니라 일상생활 속에서도 진정한 동반자로 자리매김할 것이다.