산업 특화 AI 구현의 키 테크놀로지, 피지컬AI(Physical AI)

인공지능이 더 이상 서버실에 갇혀 있지 않고 공장과 도시의 구석구석으로 스며들면서, 새로운 AI 패러다임이 주목받고 있다. 바로 피지컬AI(Physical AI)다. 기존 생성형 AI가 텍스트와 이미지 데이터로 학습한 것과 달리, 피지컬AI는 3차원 공간 관계와 물리 법칙에 대한 정보를 추가로 학습해 현실 세계에서 직접 보고, 이해하고, 행동할 수 있는 능력을 갖췄다.

NVIDIA의 젠슨 황 CEO는 “행동하는 AI 시대가 왔다”며 피지컬AI의 중요성을 강조했다. 실제로 공장, 병원, 물류센터, 도로 같은 물리 공간 전체가 AI의 작동 무대가 되면서, 우리가 일하는 방식과 살아가는 공간, 그리고 도시와 공장이 작동하는 메커니즘 자체를 근본적으로 재구성하고 있다.

산업AX 혁신의 핵심동력, 피지컬AI

한국 정부는 2030년까지 제조 AI 전환(M.AX)을 통해 100조원 이상의 부가가치 창출을 목표로 하는 ‘제조 AX 얼라이언스’를 출범시켰다. 1,000여개의 기업·대학·연구기관이 참여하는 이 초대형 협의체에서 피지컬AI는 핵심 기술로 인식되고 있다.

김정관 산업부 장관은 “로봇, 택시, 휴머노이드 관련 글로벌 투자가 급증하면서 피지컬AI는 AI 경제전쟁의 격전지가 되고 있다”며 “제조 AX만이 제조업의 새로운 도약을 위한 유일한 길”이라고 강조했다. 실제로 정부는 2026년 예산에서 피지컬AI 개발에 4,022억원을 배정해 제조, 물류, 건설 등에 활용되는 휴머노이드 로봇 중심의 피지컬AI 개발을 지원한다.

포스코DX의 사례는 피지컬AI의 실제 적용 가능성을 보여준다. 이들은 가상환경에서 AI 모델을 학습·검증한 뒤 실제 현장에 적용하는 방식으로 제조 공정을 혁신하고 있다. 이 과정에서 고품질의 3D 시뮬레이션 환경 구축이 필수적이며, 빠른 3D 생성 기술이 핵심 인프라 역할을 하고 있다.

유통 분야에서도 피지컬AI의 혁신이 두드러진다. Spatial AI는 컴퓨터 비전과 실시간 데이터 처리를 통해 창고의 3차원 공간에서 정확한 재고 관리를 가능하게 한다. AWS의 시뮬레이션과 디지털 트윈 기술을 활용하면 창고 생산성을 40% 향상시킬 수 있으며, 이는

정확한 3D 공간 모델링과 AI 분석의 결합으로 달성된다.

디지털 트윈 기술은 공급망 전체를 가상화해 물류 프로세스를 시뮬레이션하고 최적화한다. 3D 기반 컴퓨터 시뮬레이션 기술을 활용한 동적 디지털 트윈은 스마트 창고 구현의 핵심이며, 이를 통해 실시간 추적, 예측 유지보수, 경로 최적화가 가능해진다.

국방 분야에서 피지컬AI는 자율주행 차량, 무인 항공기, 군사 시뮬레이션 등에 필수적이다. AI와 XR(확장현실) 기술의 결합은 초현실적이고 적응형 훈련 환경을 제공한다. 가상 

현실(VR)은 완전한 디지털 환경에서 도시 전투 시나리오, 항공기 항법, 전술 작전을 연습할 수 있게 하며, 증강 현실(AR)은 실제 환경에 가상 요소를 오버레이해 야전 훈련 중 디지털 단서, 임무 목표, 적 위치를 표시할 수 있다.

글로벌 피지컬AI 시장 전망과 3D 기술의 중요성

글로벌 시장조사 기관인 마켓어스의 최근 리포트에 따르면 로봇공학에서의 공간 컴퓨팅 시장은 2024년 85억 달러에서 2034년 804억 달러로 성장할 것으로 예상되며, 연평균 성장률 25.2%를 기록할 것으로 전망된다. 제조업 부문은 2024년 28.4% 이상의 시장 점유율을 차지하며 주도적 위치를 유지하고 있다. 이러한 성장의 배경에는 3D 기술의 핵심적 역할이 있다. 피지컬AI 시스템이 현실 세계에서 효과적으로 작동하기 위해서는 정확한 3D 공간 이해가 필수적이기 때문이다.

NVIDIA는 피지컬AI 분야의 선두주자로서 Cosmos 월드 파운데이션 모델을 통해 물리 AI 시스템을 위한 사용자 정의 월드 모델을 대규모로 구축하고 있다. Cosmos Transfer 모델은 세그멘테이션 맵, 깊이, 엣지 맵, 라이다 스캔과 같은 다중 제어 입력을 기반으로 월드 시뮬레이션을 생성한다.

특히 3D Gaussian Splatting 기술은 고품질 장면 재구성과 실시간 렌더링을 위한 혁신적인 기술로 주목받고 있다. NVIDIA는 이 기술을 현실적인 물리 AI 시뮬레이션에 활용해 물리가 시각적 요소를 움직이고, 시각적 오류가 입자를 다시 정렬로 밀어내는 닫힌 루프를 형성하는 시스템을 구현했다.

NVIDIA Research의 Ming-Yu Liu 부사장은 “피지컬AI는 현실감 있는 가상 환경, 즉 로봇이 시행착오를 통해 안전하게 학습할 수 있는 평행 우주가 필요하다”고 강조했다. 이러한 가상 세계를 구축하기 위해서는 실시간 렌더링, 컴퓨터 비전, 물리적 모션 시뮬레이션, 2D 및 3D 생성 AI, 그리고 AI 추론이 필수적이다.

프랑스의 다쏘시스템은 파리 에어쇼에서 항공기 수명 주기 전반에 걸친 통합된 버추얼 트윈과 AI 기반 생성형 경험을 시연했다. 이 시스템은 모델링, 시뮬레이션, 데이터 과학, AI 기반 콘텐츠를 조합해 항공기 설계, 생산 자동화, 테스트·인증용 기체 최적화, 품질 확보, 유지보수 비용 절감을 가능하게 한다.

국내 유일의 혁신, NC AI의 바르코 3D

이러한 글로벌 트렌드 속에서 국내에서도 주목할 만한 혁신이 등장했다. NC AI의 바르코

3D는 텍스트나 이미지 프롬프트만으로 3D 모델을 자동으로 생성하는 국내 유일의 AI 솔루션이다. 메시(mesh)와 텍스처(texture) 동시 생성, 리깅 및 애니메이션 연동까지 지원하며, 오토 리메시, 텍스처 힐링 등 복합적 3D 작업을 간단히 처리할 수 있다.

가장 주목할 점은 기존 4주 이상 걸리던 3D 그래픽 제작을 10분 이내로 단축한다는 것이다. 이는 실무자의 의사소통·수정·검수 과정까지 혁신적으로 효율화할 수 있는 수준이다. NC AI는 실제 시연에서 인간형 몬스터 캐릭터가 수 분 만에 모델링, 텍스처링, 리깅, 애니메이션까지 완료되는 모습을 보여줬다.

NC AI는 정부의 독자 AI 파운데이션 모델 프로젝트에서 ‘산업 AI 전환(AX)을 위한 확장 가능한 멀티모달 생성용 파운데이션 모델 개발’을 과제로 설정했다. 54개 기업·기관이 참여하는 가장 큰 규모의 그랜드 컨소시엄을 구성해 롯데이노베이트, 포스코DX 등 제조·유통 기업과 고려대, 서울대, 연세대, KAIST 등 주요 대학이 참여하고 있다.

NC AI는 개발 중인 AI가 타깃하는 제조, 유통, 미디어 부문은 세계에서도 톱을 할 수 있는 산업군으로, 이 산업의 AX를 도와 K테크도 글로벌로 진출을 목표로 한다. 이는 한국이 정보화 시대를 선점한 것처럼 AI는 늦었지만 AX는 앞서가는 전략으로 글로벌 경쟁력을 확보하려는 국가 전략과 정확히 일치한다.

피지컬AI 구현을 위한 핵심 인프라

바르코 3D의 빠른 생성 속도와 높은 품질은 피지컬AI 시스템 개발에 필요한 핵심 요구사항들을 충족한다. 대규모 합성 데이터 생성을 통한 피지컬AI 훈련, 제조 현장의 실제 설비와 환경을 가상화한 디지털 트윈 구축, 개인화된 제품 설계와 제작 지원, 3D 모델 기반 결함 탐지와 품질 예측 시스템 구축 등이 모두 가능하다.

특히 EmbodiedGen 플랫폼에서 확인되듯이, embodied AI 연구를 위해서는 물리적으로 정확하고 시뮬레이터에서 직접 사용 가능한 3D 에셋이 필요하다. 바르코 3D의 오토 리메시, 텍스처 힐링 등의 기능은 이러한 요구사항을 충족하는 고품질 3D 에셋을 효율적으로 생성할 수 있게 한다.

한국이 2030년 제조AX 최강국이 되기 위해서는 피지컬AI 기술의 지속적인 발전이 필수적이다. 정부는 2030년까지 제조기업 AI 보급률을 현행 4%에서 40%까지 높이는 목표를 설정했으며, 피지컬AI와 스마트팩토리 확산을 핵심 산업 프로젝트로 제시했다.

이러한 목표 달성을 위해서는 3D AI 기술이 피지컬AI 시스템의 핵심 기반 기술로서 더욱 발전해야 한다. NC AI의 바르코 3D와 같은 혁신적인 기술들이 피지컬AI 생태계의 기반 인프라로 성장해, 제조업뿐만 아니라 유통, 국방, 건설, 의료 등 모든 산업 분야의 AX 구현을 견인해야 할 것이다.

AI가 더 이상 가상 세계에 머물지 않고 물리적 현실 속으로 뛰어드는 시대에서, 3D AI 기술을 기반으로 한 피지컬AI는 단순한 기술 혁신을 넘어 산업 생태계 전체를 재편하는 변혁의 동력이 될 것이다.