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연구과제 상세정보

빅데이터‧AI를 활용한 4차산업혁명 연구
The 4th Industrial Revolution Research using Bigdata and AI
  • 연구자가 한국연구재단 연구지원시스템에 직접 입력한 정보입니다.
사업명 대학중점연구소지원
연구과제번호 2017S1A5B8059804
선정년도 2017 년
연구기간 2 년 9 개월 (2017년 12월 01일 ~ 2020년 08월 31일)
연구책임자 이경전
연구수행기관 경희대학교
과제진행현황 종료
공동연구원 현황 송재민
이새봄
박아름(경희대학교)
서영호(경희대학교)
김재경(경희대학교)
박재홍(경희대학교)
박주석(경희대학교)
권오병(경희대학교)
양성병(경희대학교)
과제신청시 연구개요
  • 연구목표
  • 기계화, 전기화, 정보화를 각각의 특징으로 하는 1, 2, 3차 산업혁명에 이어, 새로운 변화인 4차산업혁명의 도래가 사회적 의제로 설정되어 있는 가운데, 1994년부터 이미 ‘정보센터’라는 이름으로 정보화 연구를 진행하고, 2013년 10월부터는 ‘빅데이터연구센터’로 이름을 바꾸어 빅데이터의 인문 사회과학적 연구를 진행해온 본 연구소는, 이번 중점연구소 선정을 통하여 빅데이터와 인공지능 연구방법론에 기반하여 4차산업혁명의 특징을 규명하고, 이에 따라 도출되는 4차산업혁명 시대의 새로운 제품과 서비스의 특징, 4차산업혁명 사회에서 인간의 사회적 상호작용, 4차산업혁명 사회의 부작용을 최소화하는 방안 및 4차산업혁명 과정에서 새롭게 필요한 학문과 방법론 등을 연구하는 것을 새로운 연구목표로 설정하고자 함.
    4차산업혁명의 기술적 특징은 인공지능, 사물인터넷, CPS(Cyber-Physical Systems), 바이오 융합 등으로 예측되고 있는데, 본 센터에서는 생산과 거래의 핵심 요소로 간주되고 있는 데이터, 정보, 지식에 대한 창출, 처리, 가공의 방법론인 빅데이터와 인공지능을 4차산업혁명의 주요 기술로 선택하고 연구에 적극 활용함. 본 센터는 연구 대상을 4차산업혁명사회의 기업과 사회로 설정하는 동시에, 4차산업혁명의 주요 기술인 인공지능과 빅데이터를 연구 방법론으로 설정함.
    제품이 센서와 인식 등 인공지능 기술을 가지게 되고, 클라우드나 다른 제품과 연결되는 이른바 Smart Connected Product 사용의 시대에는 이러한 제품을 설계, 제작, 운영하는 기업의 일하는 방식이 바뀌게 됨. AmazonGo라는 무인상점에서 볼 수 있듯이, 소매 유통과 같은 기존 서비스 산업도 인공기술과 사물인터넷 기술이 결합하여 Smart Connected Service 산업으로 변모하게 되는데, 이러한 Smart Connected Product/Service를 위한 기업의 운영 방식에 대한 연구를 수행하고, 이를 고도화하기 위해 빅데이터, 인공지능, 사물인터넷 등을 현재 어떻게 활용하고 있으며, 가까운 미래에는 어떻게 활용할 수 있을 것인지에 대한 연구를 수행함.
    이러한 Smart Connected Product/Service를 사람에게 전달하는 과정에서 어떠한 사용자 경험(UX: User Experience)과 상호작용(UI: User Interaction/Interface)을 만들것인지 연구를 진행함. 인간이 기계/로봇과 대화하듯이 상호작용할지, 챗봇이 기술적으로 어떻게 기업과 사회의 제품과 서비스에서 약속한 기능을 해줄 수 있을지, 그 과정에서 발생할 수 있는 문제는 무엇일지, 사람들은 어떠한 기준으로 새로운 제품과 서비스를 수용(UA: User Acceptance)하게 될지 등을 연구함.
    4차산업혁명은 대량 실업의 위험을 가지고 있고, 빅데이터 분석과 인공지능의 편재화에 따른 사생활 영역의 감소, 개인정보 노출 등의 부작용이 있을 수 있는데, 본 연구센터는 지난 3년간의 정책 연구를 계승하여, 새로운 3년간은 부작용 최소화를 위한 사회정보시스템 연구라는 구체적 연구 목표를 설정함.
    유발 하라리(Yuval N. Harari)는 저서 ‘호모 데우스’에서, 호모 사피엔스가 기근(飢饉, famine), 역병(疫病, plague), 전쟁을 극복하고, 영생(永生, immortality), 행복(Bliss), 신성(神性, divinity)이라는 새 아젠다를 가진 호모 데우스로 진화하고 있다고 주장하며, 이 과정에서 인공지능과 기계학습에 기반한 새로운 종이 출연하여, 그동안 인류가 구축해온 문명을 무의미한 것으로 만들 것이라고 예측하고 있는 바, 본 연구센터는 이러한 주장을 하나의 검증, 극복해야 할 가설로 보고 새로운 디지털 인문학을 모색하고 이를 응용한 산업화를 목표로 연구를 수행함.
  • 기대효과
  • 4차산업혁명에 관련한 인문 사회과학적 연구는 아직 초기 단계로, 본 연구센터가 중점연구소로 선정되어 집중적으로 연구를 수행할 수 있다면, 국제적 연구 경쟁력을 갖춘 세계적인 연구센터의 지위를 확보할 수 있을 것으로 기대됨.
    본 연구센터는 사물인터넷 기반의 비즈니스 모델을 실증하기 위해, 실행연구(Action Study) 방법론을 적용하여 사물인터넷 제품과 서비스의 개발 및 구축을 선도적으로 실행하는 과정을 구조화하고 이를 통해 다양한 인사이트를 생산하는 등 기존의 사회과학과 경영학 연구 방법론의 토대 위에 Action Study 방법론을 접목하여 활용해 왔음. 사물인터넷 기반의 비즈니스 모델은 4차산업혁명 시대의 주요 비즈니스 모델의 하나로 떠오르고 있고, 이것이 인공지능과 빅데이터 기술과 융합하여 발전하고 있는 추세에 있으므로, 이러한 연구 성과를 지속적으로 발전시켜 나간다면 4차산업혁명 시대의 새로운 비즈니스 모델과 그에 맞는 연구 방법론의 학문적 정립에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대됨.
    본 연구센터의 실행연구를 통해 현장에서 얻은 기술적, 사회적, 법적 이슈 등을 연구자 커뮤니티와 사회에 제공함으로써, 관련 연구 및 산업의 발전과 확장에 기여할 수 있을 것으로 기대됨.
    본 연구센터는 사례연구 방법론에 기반하여 Product Service System 사업, 인공지능 사업, 인터넷 비즈니스에서의 수익 모델 결정, 스마트 시티 프로젝트 등에서의 성공 요인을 분석하는 연구를 수행하였고, 여기서 사용된 사례연구 방법은 인공지능의 기계학습 분야에서 사용되는 귀납적 학습(Inductive Learning) 기법 중 하나인 ID3 알고리즘을 사용한 것임. 지난 15년간 본 연구센터는 인공지능과 기계학습 기법을 인문 사회과학에 적용한 연구를 지속적으로 수행해 오고 있는데, 이러한 경험을 활용한다면 4차산업혁명 시대 인공지능과 기계학습 기반 사례연구 방법론을 정립하는 데 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대됨.
    본 연구센터는 이러한 축적된 사례연구 노하우를 활용하여 빅데이터 분석과 활용을 성공적으로 수행한 기업 및 기관들의 사례를 분석, 성공요인을 도출함으로써 빅데이터 활용을 촉진하기 위한 전략, 방법론 및 새로운 패러다임을 제시할 수 있을 것으로 기대됨. 또한, 인공지능 기술을 적용하여 비즈니스적 가치를 창출하는데 성공한 사례 및 관련 선행연구 분석을 통해 어떤 인공지능 기술이, 어떤 산업에서, 어떤 업무에 적용되어, 어떤 비즈니스 성과를 창출하는지에 대해 구체적으로 살펴봄으로써 인공지능 연구의 동향 및 발전 방향을 제시할 수 있을 것으로 기대됨. 나아가 인공지능과 빅데이터 기반 사업과 산업의 사회 적용 가능성을 높이는 데에도 기여할 수 있을 것으로 기대됨.
    이러한 빅데이터 분석 및 활용의 성공요인과 인공지능 응용의 성공요인 도출 연구를 통해 4차산업혁명 시대의 기업들이 다양하고 새로운 기술을 도입하고 활용하는 데 유용한 가이드라인을 제시할 수 있으며, 구체적인 서비스 구현에 필요한 산업화 전략 및 과정에 대한 체계적인 접근 방법을 제안함으로써, 실무적으로 기여할 수 있을 것으로 기대됨.
    본 연구센터의 4차산업혁명 도입과 확산과정에서의 부작용 최소화를 위한 사회정보시스템 선도 연구는, 국내·외 연구자들로 하여금 사회정보시스템 개발에 필요한 연구를 다양하게 진행할 수 있게 하는 초석이 될 것으로 기대됨.
    4차산업혁명 시대에서 사람과 제품, 사람과 서비스 간의 UI, UX 및 UA연구는 새로운 제품과 서비스를 설계하고 개발하는 기업과 정부를 위해 실무적 지식을 제공하게 될 것이며, 기존의 Human Computer Interaction, Technology Acceptance Model, Structural Equation Modeling, Consumer Behavior 등의 학문 분야 발전에도 기여할 수 있을 것으로 기대됨.
    연구센터의 인문학적 연구결과가 빅데이터 및 인공지능 기술과 결합하여 산업화에 기여하는 좋은 선례를 남길 수 있으며, 학계가 제시하는 알고리즘을 소프트웨어로 구현하고, 산업화함으로써 개념적 측면의 연구를 직접 느낄 수 있는 서비스 형태가 되게 하는 레퍼런스 프레임워크를 마련하는 계기가 될 것으로 기대됨.
  • 연구요약
  • 세부과제 1. Smart Connected Product & Service를 위한 빅데이터 · AI · IoT 활용방안 연구
    사물인터넷 기반의 비즈니스 모델 개발과 특허 출원 등 본 연구팀은 실행연구(Action Study)방법론에 기반하여 연구를 진행해왔음. 이론적으로 제품과 서비스는 4차산업혁명 과정에서 Smart Connected Product & Service로 변모하는데, 본 연구팀은 이러한 제품 서비스 구조에 빅데이터, AI, IoT를 활용하는 방안에 대한 연구를 1) 문제점 도출, 2) 해결방안 도출, 3) 현장 적용, 4) 평가, 5) 시사점 도출의 5단계로 구성되는 실행연구 방법론에 의거하여 진행할 것임. 이러한 과정에서 도출되는 시사점 및 이슈는 다시 첫 번째 단계에 적용되어 계속적으로 문제를 해결하면서 발전시켜 나가는 선순환적 구조의 연구 방법론임. 빅데이터 분석 기법 및 인공지능 기술과 관련한 연구가 중심을 이루고 있으며, 실제 기업환경에서 어떻게 성공적으로 활용할지에 대한 성공 사례들을 분석하여 주요 성공요인을 도출하고, 시장에서 가치를 창출할 수 있는 방법론을 마련하고자 함.

    세부과제 2. 4차산업혁명 사회에서의 UI/UX/UA 연구
    4차산업혁명 사회에서는 사물인터넷과 AI의 발전에 따라 PC와 모바일 디바이스뿐만 아니라 자동차, 가전제품과 같은 기존 제품들도 스마트-커넥티드화 됨으로써, 제품들은 Works with Nest와 같은 De-Facto Standard나 OCF(Open Connectivity Foundation)와 같은 Product to Product(P2P) 산업표준에 의해 상호작용하게 되고, 사람과 제품은 음성인식, 표정 인식, 제스쳐 인식, 행동 인식 등을 포함한 햅틱 인터페이스로 상호작용하게 됨. 이러한 환경에 적합한 새로운 UI(User Interface: 사용자 인터페이스), UX(User Experience: 사용자 경험)에 대한 인문사회과학적 연구, 그리고 나아가 UA(User Acceptance: 사용자 수용)에 대한 연구를 진행할 예정임.

    세부과제 3: 4차산업혁명 부작용 최소화를 위한 사회정보시스템 연구
    4차산업혁명으로 인해 생산성을 높이고 비용을 낮춰 인간에 대한 삶의 수준 향상이라는 긍정적 효과를 기대할 수 있는 반면, 소외계층 발생과 로봇이 인간을 대체함으로써 발생되는 근로시장의 변화는 반드시 해결해야할 문제로 부상하고 있음. 이에 본 과제에서는 4차산업혁명으로 누리게 될 혜택보다는 부작용에 대한 연구에 집중하여, 이를 최소화하기 위한 사회정보시스템을 연구하고자 함. 4차산업혁명으로 인한 부작용 조사 분석을 위해 국내외 사례 분석과 인터뷰 및 소셜 미디어 데이터 분석 등의 질적 연구방법론을 적용하며, 이를 토대로 사회정보시스템 개발 요구사항을 도출하고, 이를 바탕으로 설계 및 프로토타이핑을 진행하는 디자인 과학적(Design Science) 연구를 진행할 것임.

    세부과제 4. 빅데이터 디지털인문학과 산업화 연구
    디지털인문학의 자료와 연구결과를 빅데이터 방법론으로 분석하여 시대적 관점에서 유용한 부분을 찾아 이를 산업화하는 방안을 찾는 것을 목표로 함. 인문학의 자료와 연구결과는 빅데이터 수준으로 상당히 누적되어 있음에도 불구하고 일반인이 접근하거나 활용하기는 어려움. 이에 본 연구센터가 축적한 빅데이터 및 인공지능 기술과 경영학적 아이디어를 접목하여 사람들의 관심이 집중된 부분에 대하여 이를 만족시킬 수 있는 또는 이와 관련된 내용을 디지털인문학의 자료와 연구결과에서 찾아 서비스할 수 있는 방법을 제시하고자 함. 이는 인문학의 대중화에 기여하는 것은 물론, 인간에 대한 이해를 바탕으로 새로운 산업 서비스를 창출하는 기회가 될 것임.
결과보고시 연구요약문
  • 국문
  • 4차산업혁명의 주요 기술로 꼽히는 인공지능, 사물인터넷, CPS(Cyber-Physical Systems), 바이오 융합과 관련한 데이터 및 정보, 지식 창출에 빅데이터와 인공지능을 적극, 활용하여 4차산업혁명 시대의 새로운 제품과 서비스의 특징, 4차산업혁명 사회에서 인간의 사회적 상호작용, 4차산업혁명 사회의 부작용을 최소화하는 방안 및 4차산업혁명 과정에서 새롭게 필요한 학문과 방법론 등을 연구하였다.
    세부과제 1은 빅데이터, AI, IoT를 실제 기업환경에서 어떻게 성공적으로 활용할지에 대한 성공 사례들을 분석, 시장에서 가치를 창출할 수 있는 방법론을 마련하는 데 초점을 두었다. 세부과제 2는 사물인터넷과 AI의 발전에 따라 대두된 새로운 방식의 사람과 제품 간의 상호작용과 관련하여 UI(User Interface: 사용자 인터페이스), UX(User Experience: 사용자 경험), UA(User Acceptance: 사용자 수용) 등에 대한 인문사회과학적 연구를 진행하였다. 세부과제 3은 4차산업혁명으로 누리게 될 혜택보다는 부작용에 대한 연구에 집중하여, 이를 최소화하기 위한 사회정보시스템을 연구하였다. 세부과제 4는 디지털 인문학의 자료와 연구결과를 빅데이터 방법론으로 분석하여 시대적 관점에서 유용한 부분을 찾아 이를 산업화하는 방안에 대해 연구하였다.
  • 영문
  • Artificial intelligence, the Internet of Things, CPS (Cyber-Physical Systems), which are considered the major technologies of the 4th industrial revolution, and big data and artificial intelligence are actively used to create data and information related to bio-convergence and knowledge. The characteristics of new products and services, social interactions of humans in the 4th industrial revolution society, measures to minimize side effects of the 4th industrial revolution society, and new necessary studies and methodologies in the process of the 4th industrial revolution were studied.
    Detailed task 1 focused on analyzing success cases on how to successfully use big data, AI, and IoT in real business environments, and preparing a methodology that can create value in the market. Detailed task 2 is UI (User Interface), UX (User Experience), and UA (User Acceptance: User Interface) in relation to interactions between people and products in a new way that has emerged with the development of IoT and AI. Acceptance) and so on. Detailed task 3 focused on research on side effects rather than benefits to be enjoyed by the Fourth Industrial Revolution, and researched social information systems to minimize them. The detailed task 4 was to analyze digital humanities data and research results with big data methodology to find useful parts from the perspective of the times and to research ways to industrialize them.
연구결과보고서
  • 초록
  • 4차산업혁명의 주요 기술로 꼽히는 인공지능, 사물인터넷, CPS(Cyber-Physical Systems), 바이오 융합과 관련한 데이터 및 정보, 지식 창출에 빅데이터와 인공지능을 적극, 활용하여 4차산업혁명 시대의 새로운 제품과 서비스의 특징, 4차산업혁명 사회에서 인간의 사회적 상호작용, 4차산업혁명 사회의 부작용을 최소화하는 방안 및 4차산업혁명 과정에서 새롭게 필요한 학문과 방법론 등을 연구하였다.
    세부과제 1은 빅데이터, AI, IoT를 실제 기업환경에서 어떻게 성공적으로 활용할지에 대한 성공 사례들을 분석, 시장에서 가치를 창출할 수 있는 방법론을 마련하는 데 초점을 두었다. 세부과제 2는 사물인터넷과 AI의 발전에 따라 대두된 새로운 방식의 사람과 제품 간의 상호작용과 관련하여 UI(User Interface: 사용자 인터페이스), UX(User Experience: 사용자 경험), UA(User Acceptance: 사용자 수용) 등에 대한 인문사회과학적 연구를 진행하였다. 세부과제 3은 4차산업혁명으로 누리게 될 혜택보다는 부작용에 대한 연구에 집중하여, 이를 최소화하기 위한 사회정보시스템을 연구하였다. 세부과제 4는 디지털 인문학의 자료와 연구결과를 빅데이터 방법론으로 분석하여 시대적 관점에서 유용한 부분을 찾아 이를 산업화하는 방안에 대해 연구하였다.
  • 연구결과 및 활용방안
  • [연구결과]
    ◦ 본 중점연구소에서는 대학중점연구소지원과제 이외 연구소 자체 추진 연구과제를 통하여 SCI급 논문은 22건을 게재하였으며, 등재지는 34건을 게재함.
    ◦ 학술대회 논문발표는 국제 5건, 국내 23건을 발표함.
    ◦ 본 연구소는 매년 총서와 논문집을 각각 연 1회 발간, 국제 학술대회 연 1회 개최, 학내 연구팀 네트워킹 및 교류 활성화, 빅데이터∙인공지능 협력 프로젝트 자체 발주 및 대외 수주 등을 통해 자생력 강화를 위해 노력하고 있음.
    ◦ 총서, 논문집 및 국제 학술대회 개최를 매년 실행하였으며, 실적 및 연구원들의 활동 및 연구성과를 홈페이지에(khubigdatacenter.com) 게시

    [활용방안]
    □ 빅데이터 및 인공지능 활용 및 응용 연구
    ◦ 4차산업혁명 시대에서 폭발적인 정보와 데이터를 얼마나 잘 다루고 활용하는가는 산업의 경쟁력과 직결되는 문제로 인식. 특히, 의료 분야에서 인공지능 기술의 도입은 그 활용에 있어서나 사회적으로나 파급력이 굉장히 크다고 할 수 있으며, 활용 범위 별 인공지능의 동향을 파악하기 위해 본 연구를 진행. 본 연구에서는 의료 분야에서의 인공지능 활용을 크게 다음과 같이 4가지 활용범위, (1)병원 솔루션, 2)개인 건강관리, (3)보험회사, (4)신약개발로 나누어 살펴보았다. 인공지능 기술의 활용 범위 별 다양한 사례와 동향을 바탕으로 우리나라 의료 산업에서는 앞으로 어떠한 전략으로 인공지능을 발전시켜 나가야 하는지 방향성을 제시. 본 연구에서는 헬스케어 산업 다양한 분야에서 인공지능의 활용 사례에 대해 알아보고, 헬스케어의 최신 이슈사항이 무엇인지 서술. 연구를 통하여 한국의 의료 산업에서는 앞으로 어떠한 전략으로 인공지능을 발전시켜나가야 하는지 후속 연구와 방향성을 제시할 수 있음.

    □ 4차산업혁명 사회에서의 UI/UX/UA 연구
    ◦ Smart Connected Product/Service를 사람에게 전달하는 과정에서 어떠한 경험(UX: User Experience)과 상호작용(UI: User Interaction/Interface)을 만들어내게 될 것인지 연구함. 인간이 기계와 대화하듯이 상호작용할지, 챗봇이 제품과 서비스에서 약속된 기능을 해줄 수 있을지, 그러한 과정에서 발생할 수 있는 문제는 무엇일지, 사람들은 어떠한 기준으로 새로운 제품과 서비스를 수용(UA: User Acceptance)하게 될지 등을 연구하여 새로운 시사점을 제시할 수있도록 함.

    □ 연구결과를 바탕으로 국제 저널 논문 게재와 국내 저널 논문 게재 진행하고, 2단계 계속과제와 연계하여 후속 연구 진행 예정
  • 색인어
  • 인공지능, 빅데이터, 4차산업혁명, 사물인터넷, 실행연구, 인문사회과학, 미래연구, 디지털인문학, 산업화, 사회정보시스템
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