제4차 산업 혁명(Fourth Industrial Revolution, 4IR)은 정보통신 기술(ICT)의 융합으로 이루어지는 차세대 산업 혁명이다. 18세기 초기 산업 혁명 이후 네 번째로 중요한 산업 시대이다. 이 혁명의 핵심은 빅 데이터 분석, 인공지능, 로봇공학, 사물인터넷, 무인 운송 수단(무인 항공기, 무인 자동차), 3차원 인쇄, 나노 기술과 같은 7대 분야에서 새로운 기술 혁신이다.
제4차 산업 혁명은 클라우스 슈바프(Klaus Schwab)가 의장으로 있는 2016년 세계 경제 포럼(World Economic Forum, WEF)에서 주창된 용어이다. 《제3차 산업 혁명》(The Third Industrial Revolution)을 저술한 제러미 리프킨(Jeremy Rifikin)은 "현재 제 4차 산업 혁명이 진행되고 있다."고 말했다.
제4차 산업 혁명은 물리적, 생물학적, 디지털적 세계를 빅 데이터에 입각해서 통합시키고 경제 및 산업 등 모든 분야에 영향을 미치는 다양한 신기술로 설명될 수 있다.[2][3] 물리적인 세계와 디지털적인 세계의 통합은 O2O를 통해 수행되고, 생물학적 세계에서는 인체의 정보를 디지털 세계에 접목하는 기술인 스마트워치나 스마트 밴드를 이용하여 모바일 헬스케어를 구현할 수 있다. 가상현실(VR)과 증강현실(AR)도 물리적 세계와 디지털 세계의 접목에 해당될 수 있다.
제1차 산업 혁명
최초의 산업 혁명(제1차 산업 혁명)은 유럽, 특히 영국 중심으로 약 1760년에서 1820년 사이에 걸쳐 일어났다. 대항해 시대를 주도한 덕분에 각 식민지로부터 다양한 자원과 특산품이 들어왔다. 특히 면화를 중심으로 의복에 대한 수요가 급격히 늘어났으며 이를 대응하기 위해 방적기, 방직기같은 기계가 고안되었으며 증기기관과 결부되며 가내수공업 시대를 저물게 하고 공장 시대를 열어 농경 사회와 농촌 사회에서 산업과 도시로 급격히 전환되었다. 철강 산업은 증기 엔진의 개발과 함께 산업 혁명에서 핵심적인 역할을 수행했다. 특히 증기기관은 증기자동차, 증기선, 증기기관차 등 이동의 새로운 혁명을 가져오며 물류, 유통을 통한 산업혁명의 파급력을 배가시켰다고 평가된다.
제2차 산업 혁명
제2차 산업 혁명은 제1차 세계 대전 직전인 1870년에서 1914년 사이에 일어났다. 주로 영국의 발전상과 후발 주자인 미국과 독일 등의 발전상을 구분짓기 위해 버전을 나눴다는 의견이 있다. 기존 산업의 성장기였고 철강, 석유 및 전기 분야와 같은 신규 산업의 확장과 대량 생산을 위해 전력을 사용했다. 이 기간 동안 주요 기술 진보는 전기를 중심으로 모터, 전화, 전구, 축음기 및 내연 기관을 포함했다. 또한 미국의 포드 자동차를 중심으로 컨베이어 벨트 시스템이 도입되며 대량 생산의 시초를 열기도 하였다. 특히 이 시기에 개발된 다양한 성과물이 1, 2차에 걸친 세계대전을 거치며 전차, 기관총, 가스전, 전투기, 무전기 등 군수물자, 무기로 사용되며 기계화 전력으로 엄청난 희생자를 내는 현대전의 서막을 여는 아이러니를 낳기도 했다.
제3차 산업 혁명
제3차 산업 혁명 또는 디지털 혁명은 아날로그 전자 및 기계 장치에서 현재 이용 가능한 디지털 기술에 이르는 기술의 발전을 가리킨다. 1970년대에 시작된 이 시대는 계속되고 있다. 제3차 산업 혁명의 발전에는 개인용 컴퓨터, 인터넷 및 정보 통신 기술 (ICT)이 포함된다.
제4차 산업 혁명
제4차 산업 혁명은 기술이 사회와 심지어 인간의 신체에도 내장되는 새로운 방식을 대표하는 디지털 혁명 위에 구축되고 있다. 제4차 산업 혁명은 로봇 공학, 인공 지능, 나노 기술, 양자 프로그래밍, 생명 공학, IoT, 3D 인쇄 및 자율주행 차량을 비롯한 여러 분야에서 새로운 기술 혁신이 나타나고 있다.
세계 경제 포럼, 슈왑(Klaus Schwab)의 저서 《제4차 산업 혁명》에서 이 4번째 혁명이 기술 발전에 의해 특징지어졌던 이전의 3가지 혁명과 근본적으로 다른 점을 언급하고 있다. 이러한 기술은 수십억 명의 사람들을 계속해서 웹에 연결하고 비즈니스 및 조직의 효율성을 획기적으로 향상시키며 더 나은 자산 관리를 통해 자연 환경을 재생산할 수 있는 커다란 잠재력을 가지고 있다.
제4차 산업 혁명의 본질
제4차 산업 혁명은 연결, 탈중앙화/분권, 공유/개방을 통한 맞춤시대의 지능화 세계를 지향한다. 이 지능화 세계를 구축하기 위해 빅데이터, 인공지능, 블록체인 등의 여러가지 기술들이 동원된다. 맞춤시대의 지능화를 위해 현실세계의 모든 내용을 가상세계로 연결한 다음, 가상세계에서 빅데이터/인공지능 분석을 통해 예측과 맞춤을 예상하고 이를 현실세계에 적용하면 된다.
4차 산업혁명 15대 핵심기술 분야
AI/빅데이터
① 음성인식 SW
② 영상처리 시스템
③ 인공지능 플랫폼
④ 인지과학 SW
⑤ 빅데이터 기반 SW
⑥ Cloud Brokering
⑦ Cloud service
⑧ 가상화/컨테이너
미래형 자동차
① 운전자용 편의시스템
② 자율주행차량용 카메라
③ 정보제공 시스템
④ 자율주행자량의 Lidar
⑤ 전기자동차 충전인프라
⑥ 친환경 경량화 부품
⑦ 전력변환 시스템
⑧ 전기구동 시스템
⑨ 에너지 저장/관리 시스템
5G
① 초고속단거리 무선통신부품
② 5G 무선전송 및 접속 기술
③ 5G 프론트홀·백홀 기술
④ 5G 코어 네트워크 기술
⑤ massive MCT 기술
⑥ 무선 접속을 위한 RRH 기술
⑦ 고속 이동체를 위한 초고속 인터넷 제공 기술
스마트 공장
① 스마트 제조 애플리케이션
② 센서 및 화상처리 기술
③ 스마트 제조 CPS
④ 제조 빅데이터 분석 시스템
⑤ 스마트 제조 AR/VR
⑥ 3D 프린팅 제조 시스템
⑦ 산업용 고신뢰/저전력 네트워킹
⑧ 스마트공장 플랫폼
정보보호
① 생체인증
② 클라우드 보안
③ 사물 인터넷 보안
④ 모바일 보안
⑤ 스마트 산업제어시스템(ICS) 보안
⑥ 지능형 자동차 보안
⑦ 지능형 보안위협 대응
⑧ 블록체인/블록체인 기반 보안
⑨ 지능형 영상보안
바이오
① 유전체분석 및 정보 분석
② 바이오칩
③ 분자진단
④ 면역화학진단
⑤ 웰빙 전통식품
⑥ 건강 기능성 식품 소재
⑦ 기능성 화장품
⑧ 아토피개선 화장품
⑨ 부착형 화장품
지능형 센서
① 광학부품 및 기기
② 반도체 검사장비
③ 반도체 공정장비
④ 반도체 패키징 소재
⑤ 전력반도체소자
⑥ 고주파 반도체
⑦ SoC 부품
⑧ 반도체 센서
⑨ 반도체 화학 소재
웨어러블
① 스마트 시계·밴드
② 스마트 신발
③ 스마트 의류
④ 스마트패치
⑤ 생활약자보조 착용기기
⑥ 실감·체험형 웨어러블 디바이스
⑦ 레저·스포츠용 웨어러블 디바이스
⑧ 휴대용 생체인증기기·시스템
AR/VR
① AR/VR 응용 서비스 플랫폼
② 실사 기반 AR/VR 영상 입력 장치
③ 과업 특화형 개인 AR/VR 디스플레이 도구
④ AR/VR 서비스용 콘텐츠
⑤ AR/VR 오감 인터랙션 시스템
⑥ 공간형 AR/VR 디스플레이 솔루션
⑦ AR/VR 콘텐츠 제작용 소프트웨어
물류
① 물류 로봇‧드론 관제시스템
② 소형지게차 기술
③ 스마트 화물이동정보 모니터링시스템
④ 스마트 패키징 시스템
⑤ 배송물류 라우팅 지원시스템
⑥ 스마트 물류창고
안전
① 센서형 식품 안전관리 시스템
② 안전사고 대응 지능형 모니터링시스템
③ 지능형 화재안전 대응 시스템
④ 유해물질 유통 모니터링 시스템
⑤ 미세먼지 측정 시스템
⑥ 범죄 대응 시스템
스마트 가전
① 피코 프로젝터
② 스마트 미러
③ 에어가전
④ 스마트 콘센트 및 플러그
⑤ 스마트 비서
⑥ 융·복합형 정수기
⑦ 스마트키친 디바이스
⑧ 고효율 난방기기
에너지
① 대기오염 물질처리 소재 및 공정
② 수처리 공정 전처리 설비
③ 재활용 폐기물 분리 및 재사용 설비
④ 연료전지용 M-BOP
⑤ xEMS 시스템
⑥ 소규모 분산자원 중개 시스템
⑦ 폐열에너지 활용 시스템
⑧ 제조업 부생가스 재활용
⑨ 레독스 플로우 배터리
⑩ 초고용량 커패시터
⑪ 이차전지 전해질
⑫ 건물 일체형 신재생에너지 시스템
⑬ 태양광 발전시스템
⑭ 태양광 공정장비
⑮ 소형풍력발전기
로봇
① 인간 친화형 협동로봇
② 착용형 근력증강 웨어러블 로봇
③ 산업용 부상방지 및 작업지원 로봇
④ 물류 로봇
⑤ 스포츠 시뮬레이터 로봇
⑥ 노인과 장애인을 위한 근력보조
웨어러블 로봇
⑦ 소셜 로봇 플랫폼 및 서비스
⑧ 가전 로봇
스마트 홈
① 생활밀착형 스마트디바이스
② 스마트홈 서비스 플랫폼
③ 스마트 통합형 홈 네트워크
연동기술
④ 홈/빌딩 지능형 공간 서비스
⑤ 지능형 HEMS