자율 시대: 로보택시, 드론 및 물류

새로운 자율 시대

한동안 우리는 인간이 제어하는 자체 추진 기계(도구, 보트, 자동차, 비행기)의 산업 시대에서 자체 작동 기계(산업 로봇, GPS 제어 비행기 또는 트랙터 등)로 전환하고 있었습니다.

하지만 기계가 인간의 감독 없이 행동할 수 있는 능력에는 여전히 많은 제한이 있었습니다. 이는 공장 바닥과 같은 매우 통제된 환경이나, A 지점에서 B 지점으로 기본적인 경로를 따라 이동하는 매우 단순한 명령 집합에 의존했습니다.

이러한 제한은 몇 가지 이유 때문이었습니다:

• 기계는 주변 환경을 볼 수 없습니다.
• 기계는 크고 무겁고 강력하여 매우 제한된 상황을 제외하고는 인간이 제어하지 않으면 위험합니다.
• 기계는 사고할 수 없으며, 따라서 예기치 않은 상황에 대응하지 못해 인간이 필요합니다.

하지만 이제 모든 것이 변하고 있습니다.

머신 비전이 이제 장애물 감지를 대부분 해결할 정도로 발전했습니다. 인간형 로봇, 소형 드론, 농업 로봇은 톤 단위의 산업 로봇이나 트랙터보다 훨씬 덜 위협적입니다. 그러나 더 중요한 것은 AI가 이제 기계에 전례 없는 수준의 지능을 부여하고 있다는 점입니다.

자율 AI 혁명

2023년에 사람들은 ChatGPT와 같은 인간과 유사한 대형 언어 모델(LLM) 시스템의 대화 방식에 충격을 받았습니다. 마찬가지로 AI 아트도 기하급수적으로 발전했습니다.

이미 AI가 작가, 교사, 일러스트레이터와 같은 직업을 완전히 대체할 수 있다는 우려가 제기되고 있습니다.

하지만 AI는 아이디어와 개념의 세계에만 국한되지 않습니다. 지능 수준이 높아짐에 따라 AI는 이제 거리, 창고, 심지어 전쟁터와 같은 현실 세계를 탐색할 수 있게 되었습니다.

배터리(더 긴 자율성), 전기차(EV, 내연기관 불필요), 센서(카메라, 라이다 등) 기술의 진보와 함께, 컴퓨팅 파워와 효율성의 향상이 이제 과학 소설에만 있던 다양한 개념을 현실화하고 있습니다:

• 자율 주행 자동차, 자율 트럭, 자율 운항 선박, 그리고 어쩌면 항공기까지.
• 바퀴와 공중을 이용한 드론 배송.
• 자율 전투 드론.
• AgTech(농업 기술) 드론.
• 기타 등등.

출처: ARK Invest

(이 기사에서는 기술 성숙도 순서에 따라, 이미 배포 중인 것부터 아직 개발 단계에 있는 것까지 다양한 개념을 살펴봅니다.)

자율 물류

셀프-소팅 창고

현대 물류의 첫 단계는 수십만 개의 다양한 품목을 보관하고, 전자상거래 대기업 및 우편 서비스의 분류 시설을 운영하는 거대한 창고에 있습니다.

상품과 소포를 찾아서 올바른 위치로 이동시키는 작업은 점점 로봇이 전담하고 있습니다. 이는 작은 박스 픽킹 로봇부터 포크리프트와 유사한 대형 로봇까지 다양합니다. 아마존(AMZN)은 완전 자율 로봇을 Agility Robotics와 공동 개발하며 창고 업무에 점점 더 많이 의존하고 있습니다. 알리바바(BABA)와 AutoStore Holdings Ltd.(AUTO.OL)도 마찬가지입니다.

이는 가장 확립된 자율 로봇 활용 사례이며, 예를 들어 아마존이 지난 10년간 이 분야를 개발해 왔습니다. 곧 아마존은 인간보다 더 많은 로봇을 “고용”하게 될 수도 있습니다.

출처: ARK Invest

자율 배송

물류에서 노동 집약적인 또 다른 활동은 라스트 마일 배송입니다. 여기에는 전자상거래뿐 아니라 음식 배달 및 지역 트럭 운송도 포함됩니다. 품목에 따라 이러한 활동은 자율 시스템이 처리할 경우 57%에서 94%까지 비용을 절감할 수 있습니다.

출처: ARK Invest

이는 거의 제로에 가까운 현재 시장 규모에서 2030년까지 9천억 달러까지 성장할 수 있는 엄청난 잠재력을 의미합니다. 전체 주소 가능한 시장 규모는 1~2조 달러에 이를 수 있습니다.

출처: ARK Invest

이 분야는 AI 학습을 위한 독점 데이터가 매우 가치가 있습니다. 현재 롤링 로봇 분야의 선두주자는 에스토니아의 스타십 테크놀로지스(스카이프 공동 창업자들)와 중국 전자상거래 거인 알리바바이며, 두 회사 모두 스타워즈의 드로이드와 유사한 작고 무해한 디자인을 채택했습니다.

출처: Starship

규제상의 이유로 자율 트럭은 아직 인간 입력에 의존하고 있으며, 이 분야를 선도하는 기업은 Kodiak이며, 그 뒤를 Gatik과 Pony.ai가 잇고 있습니다.

또 다른 아이디어는 가볍고 작은 물품을 배송하기 위해 비행 드론을 활용하는 것입니다. 현재 선두주자는 명백히 Zipline이며, 그 뒤를 Wing과 Meituan(3690.HK)이 따르고 있습니다. 이는 진정한 혁명이 될 수 있지만, 자율 배송 트럭보다 더 많은 규제 장벽에 직면해 있어 대규모 배치가 늦어질 수 있습니다.

출처: ARK Invest

특정 상황에서는 비행 드론의 유연성과 이동성이 문자 그대로 생명을 구할 수 있습니다. 예를 들어 Zipline은 15분 이내에 수혈용 혈액을 배송하여 르완다에서 산후 출혈을 80% 감소시켰습니다.

출처: ARK Invest

기타 자율 물류

자율 트럭

자율 장거리 세미 트럭은 물류 체인의 또 다른 부분으로, 자율화될 수 있습니다. 현재까지의 진전은 자율 자동차의 진전이 예상보다 더디게 진행되고, 트럭이 자동차보다 훨씬 크고 무거워 보다 확실하고 안전한 자율 주행 기술이 필요하기 때문에 제한되었습니다.

하지만 고속도로에서는 곧 일정 수준의 자율 트럭을 볼 수 있을 것으로 보이며, Aurora Innovation (AUR ) 은 2024년에 고속도로 최초 자율 트럭을 출시할 계획이라고 발표했습니다.

출처: Aurora

거리와 달리 자전거, 개, 어린이, 보행자가 없는 고속도로는 자율 트럭 출시를 위한 이상적인 환경이며, 인간 운전자가 시간당 급여를 받고 피로가 쌓이는 대부분의 주행 거리를 차지합니다.

자율 선박

바다를 횡단하며 전 세계 무역을 유지하는 선박을 운용하는 일은 인력 집약적인 물류 작업입니다. Rolls-Royce (RRU.DE ) (RYCEY)는 고급 자동차로 유명하지만, 현재는 DNV와 함께 자율 선박 분야의 리더가 되기 위해 노력하고 있습니다. Rolls‑Royce는 2025년에 원격 조종 연안 선박을, 2030년에 원격 조종 원양 선박을, 2035년에 완전 자율 원양 선박을 출시할 계획이라고 제시했습니다.

출처: Rolls Royce

자율 주행 자동차와 로보택시

패키지를 운반하는 일은 확실히 매우 유용하고 수익성이 높지만, 사람을 위한 대규모 교통 수요가 더 큽니다.

선진국 가구 대부분이 하나 이상의 자동차를 보유하고 있으며, 출퇴근, 학교, 여가 등으로 이동하기 때문에 자율 주행 자동차에 대한 미개척 수요가 막대합니다.

개인 소유 차량의 비용은 1934년 포드 자동차 이후 거의 정체되어 마일당 $0.7 수준이었습니다. 하지만 로보택시는 운전자를 없애고 차량 활용률을 크게 높여 24시간 내내 운행할 수 있기 때문에 마일당 $0.25까지 비용을 낮출 수 있습니다.

현재 로보택시 주행 마일은 중국의 바이두가 가장 많으며, 그 뒤를 구글 지원 Waymo가 잇고 있습니다. 한편, 같은 분야의 크루즈(Cruise)는 미국 내 운영을 중단했습니다.

출처: ARK Invest

강력한 경쟁자는 테슬라이며, 기존 차량 플릿에서 데이터를 무료로 수집해 AI 학습에 활용함으로써 경쟁사와 차별화하고 있습니다. 즉, 테슬라 고객은 실제 교통 데이터를 수집하기 위해 사실상 무료로 회사를 돕는 셈입니다.

테슬라의 자율 주행 프로그램은 카메라만을 사용해 인간이 보는 방식을 모방하려 하고 있으며, 이는 차량 가격보다 수배 비싼 라이다 시스템을 대체하려는 시도입니다. 바이두보다 50배 이상 주행 데이터를 보유한 테슬라가 특정 도시에서 사전 정의된 좁은 경로를 넘어 완전 자율 주행을 구현한다면, 아마도 시장을 주도할 것입니다.

자율 주행 안전

자율 주행의 허가와 채택을 위한 핵심 요소는 안전성입니다. 무겁고 위험한 차량을 컴퓨터에 완전히 맡기는 것에 대한 선천적인 회의감 때문에, 로보택시는 인간 운전자보다 최소 한 차수(10배) 이상 안전해야 수용될 수 있습니다.

현재 테슬라의 FSD(Full Self‑Driving)는 수동 제어 시보다 5배 더 안전하다고 평가되고 있습니다. 이는 Waymo보다도 더 안전하다는 점을 의미합니다. 전반적으로 AI가 더 많은 진전을 이룰수록 자율 주행은 개선될 것이며, LLM 덕분에 자연어와의 상호작용도 가능해질 것입니다.

출처: ARK Invest

마일당 비용을 낮춤으로써 자율 주행은 자동차 소유에 대한 계산 방식을 바꾸고 라이드 헤일링 시장을 크게 촉진할 것입니다. 마일당 $0.25라는 예측을 적용하면 라이드 헤일링 전체 주소 가능한 시장(TAM)은 현재 $4~100억(가격에 따라)에서 $5조까지 성장할 수 있습니다. 이는 대부분의 사람들이 자동차 소유를 포기하고, 사용하지 않을 때는 로보택시로 “렌트”하는 형태로 전환하게 만들 것입니다.

출처: ARK Invest

자율 및 정밀 농업

농업은 위성 이미지, 대형 기계, 유전적으로 최적화된 종자, 복잡한 화학 처리, 정밀 소프트웨어 등에 크게 의존하는 고기술 활동으로 점점 변모하고 있습니다.

이러한 추세는 고급 농업 로봇의 등장으로 계속될 것으로 보이며, 이미 트랙터, 콤바인 등 장비에 제한적인 자율 주행 기능이 일부 구현되고 있습니다. John Deere(DE)가 이 분야의 선두주자 중 하나입니다.

다음 단계는 훨씬 더 작고 가벼운 로봇이 될 것입니다. 이는 레이저를 이용한 잡초 제거(Carbon Robotics와 같은)부터 파종, 수확, 급수 등에 이르기까지 개방된 들판에서 활용될 수 있습니다. 또 다른 노동 집약적인 작업인 과일 수확도 자동화가 진행 중이며, Advanced.farm의 6축 로봇 팔 사과 수확 시스템이 그 예입니다.

이 농업 혁신에 대한 자세한 내용은 “투자자들은 주목해야 합니다: 로봇이 농업을 장악하고 있다”와 “농업 혁신: 생산성과 지속 가능성을 높이는 로봇의 역할”에서 확인할 수 있습니다.

자율 무기

기계가 스스로 움직이고, 발사하고, 인간을 살해하도록 결정할 수 있다는 생각은 매우 불안합니다. ‘터미네이터’와 같은 수십 년간의 SF 이야기가 도움이 되지는 않습니다.

그럼에도 불구하고 전 세계 군사 지휘부는 이 옵션을 검토하고 있습니다. 이는 드론과 로봇이 인간 병사보다 더 수용 가능하고(그리고 냉소적으로는 종종 저렴한) 손실을 초래하기 때문입니다.

또한 AI가 현재 인간 파일럿 능력을 능가하고 있기 때문에, 전투 효율성 면에서도 더 나을 수 있다는 기대가 있습니다.

출처: ARK Invest

AI에 자율성을 부여하면 군대의 효율성도 높아집니다. 우크라이나 전쟁이 좋은 예이며, 러시아 군은 탄약 전달 및 부상자 구조를 위한 자율 트랙터 로봇과 AI 표적 식별 시스템을 갖춘 랭셋 자살 드론을 배치했습니다. 한편, 우크라이나군은 잠수형 드론을 이용해 흑해 목표물을 타격했습니다.

따라서 많은 혁신과 마찬가지로, 자율 차량과 AI의 진전은 어두운 면을 가질 가능성이 높으며, 인간 간 파괴력을 증대시킬 수 있습니다.

휴머노이드 로봇

현재까지 자율 시스템은 자동차, 드론, 배송 시스템 등 기존 시스템을 자율화하는 데 초점을 맞추고 있지만, 궁극적인 목표는 인간과 원활히 상호작용할 수 있는 휴머노이드 로봇을 만드는 것입니다.

이는 우리 세계와 인프라가 인간 신체에 맞춰 설계되어 있기 때문에, 자율 시스템의 전체 잠재력을 실현하는 핵심 요소입니다.

ARK Invest는 2030년까지 “휴머노이드 로봇의 연간 판매량이 제조업 인력의 10%에 달한다”라고 예상하고, 2040년에는 “기존 인프라와 역호환 가능한 휴머노이드 로봇의 비용이 많은 응용 분야에서 인간 제조 노동 비용보다 낮아진다”라고 전망했습니다.

이는 공상 과학이 아니라 현실이며, Boston Dynamics의 Atlas는 인간처럼 움직이고 점프할 수 있습니다(Boston Dynamics는 Hyundai–HYMTF에 인수되었습니다).

출처: Boston Dynamics

테슬라도 휴머노이드 로봇 개발에 착수했지만, 기대보다 진행이 더딘 상황입니다.

음식 배달 로봇이 이미 현실화되었고, 자율 주행 자동차도 곧 실현될 것이므로, 인간과 “드로이드”가 공존하는 세계가 10~15년 이내에 도달할 수도 있습니다.