초판발행 2026. 9. 15

챗GPT 3.5가 세상에 등장한 지 3년여가 지났습니다. 그 시간 동안 우리는 얼마나 다른 세계에 살게 되었을까요? 생성형 AI의 등장은 인류를 역사상 가장 빠른 기술혁신의 변곡점 위에 올려놓았고, 단순한 기술 혁신을 넘어, 인류의 사고와 노동, 그리고 산업의 작동 방식을 근본적으로 재편하는 계기가 되었습니다. 생성형 AI는 인터넷보다 5배 이상 빠른 속도로 확산되며 산업과 일상 전반에 깊숙이 침투하였고, 모든 경쟁력의 기준을 새롭게 정의하는 AI 대전환, 즉 AX(AI Transformation)의 한복판에 서 있습니다.

그러나 지금의 변화는 아직 시작에 불과합니다.

AI는 더 이상 ‘무언가를 만들어내는 도구’에 머물지 않고, 스스로 판단하고 계획하며 실행하는 ‘행동 주체’로 진화하고 있습니다. 텍스트를 넘어 이미지 · 음성 · 영상까지 이해하는 멀티모달 AI, 그리고 목표를 설정하고 복합적인 작업을 수행하는 에이전틱 AI, 피지컬 AI는 또 다른 거대한 변곡점의 신호탄입니다. “생성 중심”의 AX 1.0 시대를 지나, 이제는 “행동 중심”의 AX 2.0, 즉 새로운 생산성 혁명이 본격화되는 시대에 진입하고 있는 것입니다. “행동”은 생산성에 직접적으로 영향을 주고, 이는 산업과 국가 경쟁력의 본질을 바꾸게 됩니다. 노벨 경제학상 수상자 폴 크루그먼의 말처럼, “생산성은 모든 것은 아니지만, 장기적으로는 거의 모든 것입니다.” 결국 국가 경쟁력은 개인과 조직의 생산성을 얼마나 높일 수 있는지에 달려 있습니다. AX 2.0은 국가의 미래를 좌우하는 핵심 변수가 될 것입니다.

AX 2.0 생산성 혁명의 전개

AX 2.0은 화면 안과 밖, 두 개의 세계에서 동시에 전개됩니다. 화면 안의 디지털 영역에서는 ‘AI 에이전트’가 핵심 생산성 도구로 자리잡고 있습니다. 글로벌 빅테크 기업들은 공통적으로 AI 에이전트를 중심 전략으로 제시합니다. 특히 최근에는 다수의 AI 에이전트가 서로 연결되어 협업하고 분업하는 ‘멀티 에이전트 시스템’으로 발전하며, 이는 기존의 업무 방식 자체를 근본적으로 재설계하고 있습니다. AI는 더 이상 도구가 아니라 ‘일을 수행하는 주체’로 자리 잡고 있습니다.

또한, 화면 밖 현실 세계에서는 피지컬 AI가 빠르게 확산되고 있습니다. 휴머노이드, 자율주행을 포함한 자율 모빌리티, 그리고 무인화된 제조 시스템이 대표적인 사례입니다. 피지컬 AI는 단순한 자동화 기술이 아니라, 월드 모델, 행동 모델, 온디바이스 AI, 센서, 액추에이터, 배터리 기술이 결합된 ‘종합예술’인 복합 시스템으로 발전하고 있습니다. 이미 휴머노이드는 제조 현장에서 실증 단계에 들어섰으며, 서비스 영역에서도 인간과 자연스럽게 상호작용하는 수준으로 진화하고 있습니다. 이러한 변화는 제조 · 물류 산업뿐만 아니라 간병, 가사, 돌봄 등 일상 전반의 서비스 시장에서의 파급력이 더욱 클 것입니다.

AX 2.0 시대의 핵심 주권기술

AX 2.0 시대의 경쟁력은 단순히 AI 모델에만 있지 않습니다. AI 모델, AI 반도체, 네트워크, 사이버 보안, 그리고 시스템 소프트웨어가 상호작용하며 함께 진화하는 ‘공진화(Co-evolution)’ 구조 속에서 경쟁력이 결정될 것입니다. 어느 하나만으로는 경쟁력을 확보할 수 없으며, 전체를 통합적으로 바라보는 시각이 요구됩니다.

AI 모델은 AI 에이전틱 플랫폼과 범용인공지능(AGI, Artificial General Intelligence)을 지향하면서도 적은 데이터와 낮은 전력으로 높은 성능을 구현하는 경량화 · 고효율 모델로 발전하고 있습니다. 온디바이스 AI의 확산 또한 이러한 흐름을 가속화하고 있습니다.

AI 반도체 분야에서는 GPU(Graphics Processing Unit) 중심 구조에서 NPU(Neural Processing Unit), PIM(Processing In Memory)과 CXL(Compute Express Link), DPU(Data Processing Unit) 등 다양한 아키텍처가 부상하며 성능과 에너지 효율 혁신이 동시에 요구되고 있습니다.

네트워크와 사이버 보안 또한 더 이상 보조적 요소가 아니라, AI 시대의 신뢰와 연결성을 지탱하는 핵심 인프라로 자리 잡고 있습니다. AI-RAN(Radio Access Network)과 같은 지능형 네트워크, 그리고 AI 기반 사이버 보안 체계의 병행적 발전은 이제 필요조건이 되었습니다. 이는 단순한 기술 경쟁을 넘어 국가 안보와도 직결되는 영역입니다.

따라서 AI 기반 소프트웨어와 하드웨어, 그리고 이를 연결하는 인프라 전반을 아우르는 통합 역량이 국가의 미래를 결정짓게 될 것입니다. 이를 위해서는 과감한 연구개발 투자, 인프라 구축, 그리고 체계적인 실증과 사업화, 조달 등의 연계와 AI 네이티브 창업과 스케일업 시스템 구축은 필수적입니다.

인재와 리더십의 중요성

미래의 변화에 가장 확실하게 대응하는 방법은 인재를 육성하는 것입니다. 특히, AI 대전환 시대에는 다양한 수준의 인재가 필요합니다. 최고 수준의 연구를 이끌 ‘핵심 인재’, 산업 현장의 변화를 주도할 ‘AX 융합 인재’, 그리고 실제 현장에서 AI를 적용하는 ‘실전 인재’까지 촘촘한 인재 스펙트럼이 요구됩니다. 기술 변화의 속도가 매우 빠른 시기일수록, 기술 리더십을 중심으로 방향을 설정하고 지속적으로 조정해 나가는 역량이 무엇보다 중요합니다.

함께 만들어 가는 AX 2.0 전략 지도

이 책을 집필하는 과정은 결코 쉽지 않았습니다. AI 기술의 발전 속도가 너무 빠르기 때문에, 원고를 정리하는 순간에도 새로운 기술과 개념이 등장하며 기존의 흐름이 끊임없이 재편되었습니다. 그럼에도 불구하고, 이러한 격변의 시기에 중간 지점을 정리하는 일은 다음 도약을 준비하는 데 있어 반드시 필요한 과정이라고 판단하였습니다. 이 책은 정보통신기획평가원에서 AI · ICT 연구개발과 인재양성 프로그램을 기획하고 운영하면서 축적한 경험과 고민을 담은 기록입니다. 답을 제시하기보다는, 기술 격변기를 항해하는 여러분들에게 관련 흐름 전반을 통합적으로 바라보면서 각 분야별로 기본적인 방향성을 제시하고자 하였습니다.

AX 2.0 미래 지도를 함께 그려준 정보통신기획평가원의 소중한 직원들에게 감사의 마음을 전하고 싶습니다. 전체 내용의 기초와 방향을 함께 작업해 준 IITP 임진국 단장, 배성환, 이승민 팀장과 각 기술 분야에서 원고를 충실히 보충해 준 방성식, 이민경, 백선경, 조경욱, 강호석, 이규환, 양성빈, 박성연, 이재흥 팀장께 감사를 전하며, 깊이 있는 전문성으로 검토해 주신 오윤제, 최성호, 정혜동, 김욱, 김태호 PM 등 IITP PM실에도 감사드립니다. 그 외 자신의 역할을 다해준 직원들 덕분에 이 책이 온전히 완성될 수 있었습니다. 돌이켜보면, 지난 시기의 무분별한 R&D 예산 삭감은 AI와 ICT 분야의 도전적 연구 생태계에도 큰 어려움을 남겼습니다. 기술패권 경쟁이 한층 격화되는 시점에 연구개발 투자의 위축은 미래 경쟁력의 시간을 잃게 만드는 것입니다. 다행히 이번 정부 들어 AI와 전략기술에 대한 재정 투입이 대폭 확대되면서, AX 2.0을 뒷받침할 기술개발, 인재양성에도 다시 탄력이 붙고 있습니다. 이제 이 흐름을 흔들림 없는 국가적 축적으로 이어가야 합니다.

지은이 정보통신기획평가원(IITP)

대한민국이 AI G3가 될 수 있도록 AI·ICT 전략 수립과 연 2조 원 수준의 AI·ICT 핵심 기술개발, 인재양성, 기술사업화를 기획·지원하는 기관이다.

대한민국 최고의 정보통신 분야 연구개발 전담기관으로 지난 30여 년간 국가 정보통신 산업 발전과 경제 성장의 길에 함께해 왔다.

AI·ICT 변혁을 이끄는 R&D와 혁신 인재양성의 든든한 가교가 되어 모두가 더욱 행복할 수 있는 미래를 만들어 나가고 있다.

대표집필: 홍 진 배 원장

고려대학교 무역학과를 졸업하고, 런던정경대(LSE)에서 MIS 석사, 맨체스터대학교에서 기술경영학 박사 학위를 받았다. 행정고시 38회로 1995년 공직에 입문해 과학기술정보통신부에서 인터넷정책과장, 정보보호기획과장, 정책총괄과장, 통신정책관, 정보보호네트워크정책관, 네트워크정책실장 등을 거치며 인공지능, 데이터, 사이버 보안, 인터넷 및 무선망 고도화, 스타트업 육성 정책 등을 담당했다. 2024년 2월부터 정보통신기획평가원장을 맡고 있다.

공동집필

임 진 국 단장　　방 성 식 팀장　　백 선 경 팀장

배 성 환 팀장　　강 호 석 팀장　　이 규 환 팀장

이 승 민 팀장　　이 민 경 팀장　　박 성 연 팀장

이 재 홍 팀장　　양 성 민 팀장

서문 AX 2.0 우리의 준비 1

P A R T 01

범용기반기술로서 생성형 AI와 생산성

01 생성형 AI와 범용기반기술 13

1.1. 왜 범용기반기술(GPT)이 중요한가 13

1.2. 생성형 AI는 범용기반기술인가 16

02 AX 2.0으로의 진화 20

2.1. AX 1.0과 AX 2.0 20

2.2. AX의 생산성과 산업의 영향 25

2.3. AI 중심의 재구조화 38

2.4. 생성형 AI의 생산성 효과는 자동적(Automatic Process)이지 않다 45

2.5. 장기적 AI 생산성 증대를 만들기 위한 조건 47

P A R T 02

AI 모델의 진화

01 AI 모델 진화의 동인 59

1.1. 빅테크의 천문학적 투자 60

1.2. 데이터 기반 사회로 전환 61

1.3. 컴퓨팅 파워의 비약적 성장 62

1.4. 알고리즘 혁신 64

1.5. 산업 · 사회적 수요의 확산 64

02 AI 모델의 분류 66

2.1. 붉은 여왕 패러독스: AI 모델 혁신 경쟁 66

2.2. 생성형 AI의 기본 작동 원리 68

2.3. AI 모델의 종류 80

2.4. 에이전틱 AI 84

2.5. 피지컬 AI 94

P A R T 03

직면한 문제들

01 AI가 직면한 문제들 113

1.1. 모든 AI는 전기를 먹고 자란다 113

1.2. AI 시대의 거대한 장벽, 메모리 월(Memory Wall) 116

1.3. 창과 방패의 새로운 전쟁, 사이버 보안 118

1.4. AI의 안전과 지속가능한 혁신 120

P A R T 04

핵심 주권기술

01 AI 생태계 핵심 주권기술 129

1.1. AX 2.0과 핵심 주권기술 129

02 AI 모델 138

2.1. AI 모델 경쟁의 가속화, 다원화 138

2.2. ‘양(量)’에서 ‘질(質)’로: 고효율 · 고성능 AI에 도전 140

2.3. 도구에서 행동 주체로: 자율행동하는 에이전틱 AI 142

2.4. 통제에서 지속가능성으로: AI 안전(Safety)이 경쟁력 145

2.5. AGI 시대를 향한 도전 146

03 AI 반도체 152

3.1. AI 인프라 경쟁의 심장, AI 반도체 152

3.2. 엔비디아의 AI 반도체 혁신: GPU와 AI해자(垓字) CUDA 154

3.3. 엔비디아 대 脫엔비디아 경쟁 156

3.4. 추론 시대의 본격화, NPU의 부상 158

3.5. 차세대 반도체 혁신을 위한 우리의 준비 163

04 피지컬 AI 170

4.1. 왜 피지컬 AI인가? 170

4.2. 피지컬 AI를 서둘러야 하는 이유 171

4.3. 피지컬 AI는 전주기(풀스택) 경쟁력의 대결 172

4.4. 피지컬 AI의 두뇌: 파운데이션 모델과 특화 모델 175

4.5. 피지컬 AI의 기반: 월드 모델과 시뮬레이터 178

4.6. 피지컬 AI의 심장: 온디바이스 AI 반도체 179

4.7. 단단한 생태계 경쟁력이 피지컬 AI 도약의 핵심 180

05 차세대 통신 183

5.1. AX 2.0 물밑 격전장, 차세대 통신 183

5.2. 네트워크는 왜 다시 주목받는가?: AX 2.0 시대의 촉진자(Enabler) 184

5.3. 6G의 3대 진화: AI내재화(Native), 공간 확장, 통신-센싱 융합 186

5.4. 6G를 실현하는 무선 통신의 핵심 기술 195

5.5. 차세대 네트워크, AX 2.0의 선결조건 198

06 사이버 보안: AI 창 그리고 방패 200

6.1. 사이버 보안 트렌드: 지능형 에이전트의 확산 200

6.2. 사이버공격 패러다임 전환: 사람에서 AI 중심 공격으로 201

6.3. 사이버 방어전략의 새로운 패러다임 요구 205

6.4. AI 에이전트 시대, 새로운 보안의 시험대 206

6.5. AX 2.0의 전제조건: AI방패 209

6.6. 다층 협력적 방어체계: AI 사이버 쉴드 돔 213

07 양자 기술 216

7.1. 양자란 무엇인가? 216

7.2. 양자 기술의 세 가지 혁명 218

7.3. AI와 양자의 만남: 퀀텀 AI의 부상 230

7.4. 총성 없는 양자 기술전쟁, 한국의 승부수 233

08 BCI 234

8.1. 생각의 속도로 연결되는 세상, BCI와 공간 컴퓨팅 234

8.2. 뇌와 기계의 대화: 침습형에서 비침습형까지 235

8.3. 캔버스가 된 현실: 공간 컴퓨팅 239

8.4. 공간컴퓨팅과 콘텐츠의 미래 242

8.5. 해결해야 할 과제들 244

P A R T 05

인재양성

01 AX 2.0 시대 인재의 조건 257

1.1. AX 2.0 시대 인재가 갖추어야 할 4대 핵심 역량 258

02 AX 2.0 인재육성 방안 260

2.1. 경쟁 판도를 바꿀 ‘상위 1% 인재’ 261

2.2. AI 융합에 대응한 ‘AX 인재’ 육성 265

2.3. AI 저변 확산을 위한 ‘실전 인재’ 268

맺음말 미래는 예측이 아니라 준비하는 것 273