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2024 4대 핵심전략산업의 포인트는?

여느 때보다 뜨거웠던 여름과 같이 과학산업도 치열한 속도전이 이어졌다. 새로운 아침을 맞을 때마다 세계 최초의, 최고의 성과들이 발표되고 있는 가운데 이번 D-Report에선 4대 핵심전략산업의 핵심 동향을 살펴봤다.

◆ 하늘을 채우는 저궤도 위성

미지의 공간인 만큼 무한한 가능성을 가지고 있는 우주산업은 뉴스페이스 시대를 맞아 더욱 활발한 연구개발이 진행되고 있다. 특히 그 시작을 알린 스페이스X는 지난 2023년 발사체 ‘팰컨9(Falcon9)’을 90회 이상 발사했으며 착륙 성공률 100%를 보여줬다. 올해 4월 기준 발사횟수도 20회를 넘은 상황이다. 또한 팰컨9을 통해 쏘아올리고 있는 스타링크의 경우 2019년 첫 발사 이후 현재 6,000기가 넘게 발사됐다. 오는 2027년까지 12,000기, 궁극적으론 42,000기를 발사해 저궤도 위성망을 형성한다는 의지다.

발사체 분야에선 과거와 같이 미국과 러시아 기업의 제품들이 주로 활용되고 있다. 러시아는 미국보다 상대적으로 적은 비용을 내세우며 아시아 및 유럽에 발사체를 수출해왔지만 2015년 스페이스X가 등장하며 점유율이 하락한 상태다. 미국의 경우 스페이스X, 로켓랩 등을 중심으로 빠르게 시장을 확보해나가고 있다. 신흥강자는 중국이다. 중국은 자국수요를 바탕으로 꾸준히 성장하고 있으며, 지난해 기준 중국항공우주과학기술공사(CASC)에서 발사한 48개의 로켓이 모두 성공하는 쾌거를 거뒀다.

위성 분야의 경우 1960년 이래로 50년이 넘는 기간 동안 연간 100여 기의 위성이 발사되었으나, 2018년 처음으로 500기를 돌파했고, 지난 2023년에만 2,900여 기가 우주로 발사됐다. 특히 지난해 발사위성 중 소형위성이 97%였으며, 그중에서도 스타링크가 67%를 차지했다. 향후 2029년까지는 스페이스X의 스타링크, 유텔샛원웹의 원웹프로젝트, 아마존의 카이퍼, 텔레셋의 라이트스피드, 중국의 궈왕프로젝트 등 5대 주관기관의 저궤도 통신위성 발사가 지속적으로 늘어날 것으로 전망된다. 이들은 기존 인터넷 서비스의 한계를 뛰어넘는 글로벌 인터넷 서비스를 제공함으로서 꾸준한 수요의 증가를 보이고 있다. 이외에도 지구관측과 항법위성 시장에서 저궤도 위성이 갖는 장점이 더욱 부각될 것으로 기대되고 있다.

그리고 위성의 숫자가 늘어남으로 인해 이에 대한 정보를 실시간으로 주고 받는 지상장비 시장도 커지고 있다. 이 역시 그동안 위성정보를 주로 사용해온 정부가 시장을 주도했으나 점차 민간시장이 커지고 있다. 대표적으로 지상국, 컨트롤센터, 터미널이 해당되며, 운영비용이 부담스러운 고객을 위한 지상국 임대 및 서비스 플랫폼도 등장했다.

현재 우리나라는 지난 2022년 12월 발표된 제4차 우주개발진흥 기본계획을 바탕으로 우주강국 실현을 위한 3대 목표 및 5대 미션을 설정한 상태다. 여기에 지난 5월 27일 경남 사천에서 우주항공청이 개청하며 우주산업 및 정책의 효율적 추진확대가 이뤄지고 있다. 이를 뒷받침할 예산은 2년 연속으로 9,000억원 이상이 배정되었다. 

이 가운데 중점이 되는 기술은 우선 발사체다. 누리호 발사 성공과 실용위성급 운송 성공을 통해 우주 수송 가능성을 열어둔 상황에서 국내 발사체 고도화 작업이 지속되고 있다. 2025년부터 2027년까지 차세대 중형위성 3호, 초소형 군집위성 2~6호, 7~11호가 차례대로 발사체에 실려 발사될 예정이다. 또한 우주 활용 분야인 지구관측, 위성항법시스템 구축, 달탐사 등의 분야의 핵심 기술 확보를 위한 투자를 지속할 예정이다.

대전은 우주항공청 개청과 함께 본격화 되는 우주산업 3각 클러스터의 인재양성축을 맡아 전문 핵심인력 양성에 돌입한다. 또한 대전 기업들의 기술력을 모은 대전SAT 위성 발사를 목표로 하고 있으며, 이를 통해 기업들의 글로벌 시장진출 및 글로벌 경쟁력 확보에 기여할 계획이다.

◆ 환자와 의사, 모두를 위한 의료로봇

바이오헬스분야에선 AI와 로봇 등의 혁신기술과의 접목을 통한 신기술 개발이 이어지고 있다. 새로운 의료기기의 개발뿐만 아니라 기존 의료 서비스의 획기적인 향상을 통해 질 높은 의료서비스를 제공하는 등 산업 패러다임의 변화가 이어지고 있다. 특히 아폴로 리서치 리포트(Apollo Research Reports)의 분석에 따르면 글로벌 의료 로봇 시장의 경우 2023년 277억 달러(한화 약 30조 7,390억 원)로 추산되었으며, 2033년까지 1,270억 달러(약 171조 9,770억 원)까지 성장할 것으로 예측하고 있다. 

의료로봇은 수술로봇뿐만 아니라 원격 의료 등에 활용가능한 텔레프레전스 로봇, 무균 환경을 위한 살균 로봇, 재활을 돕는 재활로봇, 환자의 간병 및 감정적 보살핌을 담당하는 소셜로봇 등으로 다양하다. 대표적으로 수술로봇은 인튜이티브 서지컬(Intuitive Surgical)의 ‘다 빈치 서지컬 시스템(da Vinci Surgical System)’ 4개의 수술팔로 외과 수술을 돕고 있다. 살균로봇으론 제넥스(Xenex)의 ‘라이트 스트라이크(LightStrike)’, 텔레프레전스 로봇으론 인텔(Intel)의 ‘리얼센스 딥 카메라’, 소셜로봇으론 AIST의 ‘파로(PARO) 치료 로봇’ 등이 시장에서 활약하고 있다.

이러한 의료로봇은 환자와 의료전문가 모두에게 안전한 환경을 제공하고 의료행위 및 행정시스템을 보다 간소화, 효율화할 수 있다는 점에서 이점이 있다. 다만 초기 높은 비용이 소요되는 점과 기술 교육이 필요하다는 점, 규제가 명확하지 않은 부분이 있고, 로봇에 대한 인식과 신뢰가 낮다는 점이 문제점으로 자리잡고 있다. 이를 위해 각국에선 로봇의 시장의 보급화를 위한 대책마련이 이뤄지고 있다.

디지털헬스케어 역시 다양한 서비스가 등장하고 있다. 미국 기업 아방 테크놀로지스(Avant Technologies)는 AI와 머신러닝을 활용해 환자에게 맞춤형 의료상담을 제공하고, 생성되는 대량의 의료데이터 및 건강기록을 분석하는 기능을 가진 AI기반 헬스케어 플랫폼을 출시했다. 해당 플랫폼 기술은 데이터를 바탕으로 맞춤형 치료계획을 제공하고, 약물복용 등을 도와주는 지원기능도 포함하고 있어 환자들의 편의를 높일 수 있을 것으로 보고 있다. 또한 비비드 헬스(Vivid Health)는 홈 헬스케어 및 재택의료 시장에 활용 가능한 생성형 AI 솔루션의 도입계획을 발표했다. 해당 솔루션을 활용하면 의료진의 작업을 효율화하여 환자 수용력을 높일 수 있어 업무환경 개선과 인력 부족의 문제를 동시에 해결할 수 있을 것으로 보고 있다.

팬데믹 이후 해외 출입국이 다시 활성화되며 의료관광산업 역시 다시 성장세를 보이고 있다. 특히 태국, 말레이시아와 같은 동남아시아 국가들이 저렴하면서도 수준 높은 의료서비스를 제공함으로써 새로운 의료관광 인기국가로 부상하고 있다. 

대전은 우수한 기술력을 바탕으로 민간주도 성장을 이어가고 있는 가운데 글로벌 제약기업 머크(Merck)가 합류함에 따라 기업 및 연구기관, 대학 등과의 시너지가 발생할 것으로 전망하고 있다.

◆ AI반도체 시장, 막을 수 없는 엔비디아의 독주

반도체산업은 현재 가장 화두가 되는 분야다. 특히 AI반도체 기술 및 기업에 따라 시장 경제 및 산업 발전이 흐름을 같이하고 있다. 시장규모는 향후 2028년 1,330억 달러로 연평균 21.6%씩 성장할 것으로 보고 있다. 

역시 가장 선두에 있는 기업은 엔비디아(NVIDIA)다. 엔비디아는 반도체기업에서 AI 서비스 개발에 필요한 하드웨어, 소프트웨어, 플랫폼을 제공하는 종합 AI 기업으로 도약했다. 이를 따라오는 후발주자들의 거센 추격에도 아랑곳하지 않고 기술, 생태계, 재무적 우위 등을 바탕으로 앞으로 상당기간의 시장 주도가 예상되고 있다. 특히 직접 반도체 생산 등이 어려운 기업들에게 맞춤형 AI반도체 설계 및 서비스를 제공함으로써 시장 지배력을 유지하고 있다. 뒤를 따라가고 있는 AMD의 경우 기존 CPU에서 GPU, FPGA 등으로 사업을 확대한 데 이어 Pervasive AI 전략 하에 향후 5년 이내 출시되는 모든 제품에 AI엔진을 탑재할 계획이다. 인텔 역시 GPU, FPGA로 사업을 확장하며 데이터센터 강화를 추진한다. 뿐만 아니라 아마존, 마이크로소프트, 구글, 메타 등과 같은 빅테크 기업과 Carebras Systems, 삼바노바, Groq, Graphcore 등의 스타트업이 각자의 위치에서 저마다의 기술력을 보여주고 있다.

미국이 우수한 기업들과 함께 시장을 선도하는 가운데 중국이 성장하고 있다. 중국은 2017년 ‘차세대 인공지능 발전계획’을 통해 2030년 세계 1위 AI 국가로의 도약을 목표로 했으나 미국의 반도체법(Chips & Science Act)을 바탕으로 한 제재를 강화하며 어려움을 겪고 있다. 특히 고성능 AI반도체 구매가 제약을 받으며 자국 AI반도체를 활성화할 수 있는 지원방안을 모색하고, 동시에 기업 육성 강화를 꾀하고 있다. 

우리나라의 경우 AI반도체 기업 10여 개가 모바일, 가전 등 온디바이스 부문에서 제품 상용화 등의 성과를 보였으며, 데이터센터 부문은 레퍼런스를 구축하고 사업을 본격화하는 단계에 있다. 데이터센터용 AI반도체 기업으론 퓨리오사AI, 사피온, 리벨리온 등이 NPU를 개발해 클라우드에 시범 적용한 상황이며, 20204~2025년에 본격적인 매출활동이 이어질 것으로 전망된다. 엣지용 AI반도체는 DeepX, 텔레칩스, 삼성전자, LG전자 등이 시장을 구성하고 있다.

AI반도체의 선도국가인 미국의 기술수준을 100으로 봤을 때 우리나라는 80의 기술수준을 보유하고 있는 것으로 분석된다. 기술격차로는 2.5년에 해당하는 수준이다. 이러한 차이를 줄여나가고 경쟁력을 높이기 위해 정부가 지난 2020년 ‘인공지능 반도체 산업 발전전략’을 발표한 가운데 오는 2030년까지 글로벌 시장점유율 20% 달성을 위한 체계적인 생태계 지원이 이어질 계획이다. 

대전은 우수한 연구기반을 바탕으로 AI반도체와 시스템반도체를 육성하기 위한 지원 전략을 펼치고 있으며 우주, 바이오, 국방 등 타 핵심전략 산업과의 연계를 통해 미래 반도체 시장 진출에 기여할 계획이다.

◆ 드론이 바꾼 국방산업의 모습

러시아-우크라이나 전쟁에 이어 이스라엘-팔레스타인 분쟁으로 인해 세계평화의 균형이 깨지고 있다. 이에 국방분야의 이목이 쏠리고 있는 가운데 우리나라가 전 세계 속 ‘K-방산’이라는 브랜드를 새롭게 각인시키고 있다.

국방산업에 있어 브랜드화는 강력한 이점이다. 국방산업의 경우 ‘시간’이 시장의 흐름을 좌우한다. 대표적으로 무기체계의 경우 초기 도입한 제품 및 체계를 다른 체계로 변경하는 것이 어려울뿐더러 그 기간도 오래 걸린다. 이러한 ‘잠금(Lock-in) 효과’로 인해 신규 국가 및 기업들의 진입 문턱이 상대적으로 높다. 반대로 말하면 진입에 성공한 경우 대체로 30년 이상에 걸친 장기간 MRO(Maintenance·Repair·Overhaul) 비즈니스가 가능하다. 이러한 특성이 존재하는 가운데 최근 발생한 국제 분쟁으로 인해 무기체계 수요가 늘어났고, 그 시장을 우리나라가 빠르게 진입함으로써 브랜드를 각인시킬 수 있었다.

또한 보수적일 것 같았던 국방산업엔 새로운 시장이 열리고 있다. 최근 러시아-우크라이나 전쟁에서 활용된 드론과 같이 ‘무인 무기체계’가 각광 받으며 연구개발이 활발하게 이루어지고 있다. 특히 우리나라의 경우 급격한 인구감소로 인해 군사 규모의 감소도 예상되고 있다 보니 무인화 기술이 필수적으로 필요한 상황이다. 

이에 무인정찰기, 전투기, 전투개로봇 등의 개발이 이어지고 있지만, 현재 국내산업 현황에 가장 적합하고 강점을 보이는 분야는 드론이다. 실제 러시아-우크라이나 전쟁도 기존 병력 규모의 차이로 인해 빠른 종전이 예상됐으나, 전투 드론으로 인해 판도가 뒤바뀌는 경우가 발생했다. 글로벌 드론 시장은 올해 353억 달러에서 2029년 676억 달러까지 연평균 14%의 성장이 예상되는 가운데, 군용 드론은 2023년 141억 달러에서 2030년 356억 달러에 이를 것으로 전망되고 있다. 

현재 우리나라는 국방부가 지난 2023년 발표한 ‘국방혁신 4.0’ 기본계획을 통해 AI 기반 유·무인 복합 전투체계 등 핵심 첨단전략 확보에 적극적 투자를 이어가고 있다. 한국항공우주, 대한항공 등에선 무인 무기체계 드론도 개발됐다. 가성비를 앞세운 중국산 드론 제품도 하나의 선택지로 제시됐지만 국방분야 특성상 안전성과 보안이 강조되기에 지원을 통한 국내 기업들의 활약을 기대하고 있다.

국방분야 기술은 무기체계에서만 활용되지 않는다. 대표적으로 국방기술을 활용해 개척이 이뤄지고 있는 분야는 우주다. 미국의 스페이스X, Planet Labs 등은 미군 및 우크라이나군과 협력해 우주의 영상정보를 활용해 군사작전을 진행하기도 했다. 다만 아직 우리나라가 우주산업 분야에 있어 상대적으로 뒤쳐진 상황이기에 유망기술을 보유한 스타트업 등을 적극적으로 지원하고 육성하며 글로벌 시장의 게임체인저로서 진입이 필요하다.

현재 대전시의 국방산업 역시 우주, 반도체, 바이오산업 등 핵심전략산업과 연계하여 융합기술 확보를 이어가고 있다. 여기에 지난해 방위사업청이 대전으로 이전함에 따라 향후 산·학·연·관의 유기적 협력을 통한 국방산업 발전이 기대되고 있다.

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참고문헌

민성희(2024). 우주산업 현황 및 시사점. KDB미래전략연구소. 

한국보건산업진흥원(2024). 글로벌 보건산업 동향 Vol.525.

이미혜(2024). AI반도체 시장 현황 및 전망. 2024 이슈보고서. 한국수출입은행.

삼일PwC경영연구원(2024). W.E.A.P.O.N 키워드로 보는 방위산업의 현재와 미래. Industry Focus.