[짧은버전]도시네트워크 & 기술과 4차 산업
짧은 버전-Computational Design
도시물리학: 우리는 어떻게 모여 사는가?
(건축가가 바라보는 다양한 도시의 미래 스마트 시티) 기고문 링크
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도시 네트워크 그리고 기술과 4차 산업
1. 변화하는 것 그리고 변화하지 않는 것
2. 네트워크의 도약
3. 4차 산업과 도시 네트워크
4. 현실에서 가상으로 & 가상에서 현실로
1. 변화하는 것 & 변화하지 않는 것
"전략은 변하지 않는 것에 토대를 두어야 한다. 사람들은 나에게 5년 후나 10년 후 무엇이 변할 것인지는 묻지만, 무엇이 변하지 않을 것인지는 묻지 않는다." 아마존의 창업자 제프 베조스(Jeff Bezos)는 말한다. 우리가 무엇을 예측할 때, 변하지 않는 것에 기초해야 한다.
도시 네트워크를 생각할 때, 무엇이 변할 것이고, 무엇이 변하지 않을 것인가? 무엇이 어떻게 왜 변해야 하는가? 그 가운데 도시는 어떤 역할을 담당할 것인가?
변화하는 것들: 네트워크의 형식
도시의 형태적 측면의 네트워크들은, 그 시대와 기술, 문화, 그리고 니즈에 맞춰서 변화를 해 왔다. 보도, 차도, 철도, 지하도, 해양로, 항공로를 통해서 도시 안에 요소들을 연결뿐 아니라, 도시들을 연결하는 네트워크 또한 다양해졌고, 그 거리들은 비약적으로 줄어들었다.
팍스 로마나(Pax Romana)를 가능케 한, 로마의 도로 네트워크, 해가 지지 않는 나라 영국의 해양항로 네트워크, 미국의 정치 경제를 통합시킨 철도 네트워크, 더 나아가, 21세기 팍스 아메리카나를 외칠 수 있는 이유도, 에너지, 군사, 정치, 외교의 네트워크의 정점들을 주체적으로 디자인한 결과로 볼 수 있다. 이에 도전하는 중국의 일대일로, 결국 네트워크의 선점의 전쟁을 하고 있는 것이다.
뿐만 아니라, 위생적인 도시를 가능케 해주는, 상하수도, 현대 문명의 에너지인 전기, 전력, 통신 네트워크도 있다. 시대의 필요와 기술로 네트워크는 발전하고, 이러한 네트워크들은 우리의 삶에 깊숙이 연결되어있고, 네트워크들을 통해서 삶을 살아가고, 설명될 수 있다.
변화하지 않는 것들: 네트워크의 내용
네트워크의 본질은, 관계성, 연결성의 추상화다. 즉, 본질을 드러내면, 정점(Node)과 간선(Edge)으로 압축된다. 이산수학의 그래프이론은 잘 정리된 영역이기도 하며, 네트워크의 구성 요소요소들의 연결과 관계성으로, 도시를 바라볼 수 있게 해 준다.
Network(Graph) Visualization, NJSTUDIO2. 네트워크의 도약
아래의 그림은, 1900년도 사람이 미래도시를 상상것이다. 당시 사람들이, 철도 네트워크가 도시를 바꿀 것이라는 기대와 바람이 느껴진다. 하지만 현재까지 이러한 일들은 일어나지 않았다.
What The Future Looked Like In 1900, https://allthatsinteresting.com/future-in-1900어떤 문제가 있었을까?
변화하는 기술에 대한 이해가 부족했다고 볼 수 있다.
"특이점이 온다."의 저자인, 레이 커즈와일(Ray Kurzweil)은, 미래를 예측할 때, 현재를 기준으로 예측하기 때문에 발생되는 문제라고 진단한다. 즉, 발전은 기하급수적으로 발전의 발전을 거듭으로 가속화가 이루어지며 나가지만, 우리는 현재를 기준으로 선형으로 미래를 보기 때문이라고 말한다. 그 간극이 전혀 다른 미래를 출산한다.
그간 100년간 무슨 일이 일어난 것인가?
어떤 기술의 변화가 주요했는가?
도시에 어떤 영향을 미쳤을까?
정보 전달을 위해 직접 이동해야 하는 시대에, 마차도로와 차도 그리고 철도 네트워크가 중요했다. 하지만, 전기와 통신의 발달로 더 효과적인 네트워크를 구축하며, 기존 네트워크들을 증강시키거나 대체시키기 시작했다. 20세기 후반부터 시작된 컴퓨터와 인터넷의 보급으로, 극단적인 효율로 연결해주는 네트워크를 구성했다. 과거 사람의 생각처럼 철도로 도시 네트워크를 발전이 아니라, 소프트웨어 기반인 가상공간의 네트워크의 도약이 사실상 일어나고 있었다.
과거에는, 하나의 장소가 네트워크의 정점이었다면, 지금은, 개개인 스스로가 네트워크의 정점에 될 수도 있다. 문명의 혜택을 누리는 모든 사람들에게 스마트폰이 주어진 시대다. 정적 네트워크를 넘어, 동적인 네트워크로, 흐름을 가속시키며, 우리 삶에 주요한 요소가 되었다.
결국, 철도 네트워크를 통해, 효과적으로 연결된 도시의 기대했다면, 현재는 소프트웨어의 기반의 디지털 네트워크의 형식으로, 그 내용적 측면인 "연결"을 비교할 수 없이 효과적으로 성취되었다. 장소와 시간에 구애받지 않고, 전통적인 네트워크에서 기대할 수 있는 거의 대부분의 정보들을 디지털 데이터의 형식으로, 단 몇 번의 클릭과 터치로 실현할 수 있게 되었다.
The shrinking map of the world through innovation is transport which 'annihilate space through time'.,the Condition of postmodernity david harvey
3. 4차 산업과 도시 네트워크
4차 산업은 다양한 키워드로 나누어질 수 있다. 인공지능, 머신러닝, 빅데이터, 클라우드, 에지 컴퓨팅, 사물인터넷, 초 연결, 5G, 자율주행, 드론, 병렬 컴퓨팅, 블록체인이 그 예들일 수 있다. 다양한 모양을 하고 있지만, 그 공통분모에는, (1) 4차 산업의 쌀인 "데이터"가 있고, (2) 그 데이터를 어떻게 모을 것인가(IOT, 5G, 초연결, 초저지연...)? (3) 그 데이터를 어떻게 프로세스(병렬, 에지 컴퓨팅, 블록체인...)할 것인가? (4) 그 데이터로 온 통찰(AI, 머신러닝...)을 어떻게 적용(자율주행, 드론...)할 것인가로 압축할 수 있다.
초연결 & 초저지연 & 초지능(초융합)
가상세계에 기반을 둔 네트워크는, 확장성, 개발이 비교할 수 없을 정도로 용이하다. 4차 산업의 주요한 키워드인 "초연결"은, 개인뿐 아니라, 도시의 사물 하나하나가 인터넷이라는 거대 네트워크에 연결이 되고, 데이터를 교환한다. 과거에도 가능했던 것이지만, 보다 적극적으로 현실의 사물을 인터넷 네트워크로 편입시켜, "초저지연"으로 연결될 수 있다는 것이다. 가령, 자율주행의 경우, 초저지연이 필수적이다. 왜냐하면 '1000분의 1초'(1ms) 수준으로 낮아지는 '초저지연' 통신이 반드시 보장되어야 한다. 1ms의 경우, 100km/h의 속도로 달리는 차량의 이동 거리는 약 27.77cm를 이동한다고 한다. 만약 지연시간이 느려진다면, 2미터 혹은 10미터 이상 이동거리의 오차가 생겨, 심각한 사고로 이어질 수 있다. 네트워크를 더 강하고 넓게, 사물까지, 초저지연 연결을 구축하는 이유는 것일까? 결국, 도시에서 생성되고 소비되는 데이터를 모으고 연결하려는 것이다.
데이터 & 통찰
데이터(Data)는, 결국 정보(Information)로 정제되고, 정보는 통찰(Insight)로 압축되고, 통찰은 지능(Intelligence)으로 활용될 수 있다. 방대한 데이터와 효과적으로 계산할 수 있는 하드웨어와 소프트웨어 알고리즘은 4차 산업의 중요한 키로 여겨진다. 예컨대, 이세돌 9단과 대결한 알파고의 학습량은 바둑 가사 1명이 하루에 3판을 둔다는 가정하에, 거의 1천 년에 이르는 학습량이라고 한다. 하지만 알파고는 4주 동안 100만 번에 달하는 대국 훈련할 수 있었다. 전적으로 이것이 가능했던 이유는, 하드웨어의 발전뿐 아니라, 절대적으로 소프트웨어 세상이기 때문에 가능했던 것이다. 구석기시대부터, 고대 그리스, 동서양의 수학, 과학, 철학 등의 지식을 누적시켜왔듯이, 데이터의 활용과 통찰 또한 누적되며, 결과적으로 초지능이라는 도구를 만들어, 다양한 산업 네트워크를 통해 서비스할 수 있게 되는 것이다.
소프트웨어
4차 산업은, 소프트웨어 혁명이 그 중추라 볼 수 있다. 가령 컴퓨터 프로그램 혹은 스마트폰의 애플리케이션으로 특정 작업을 수행하는 프로그램 정도로 이해하면, 어떤 혁명이 왜 일어나는지 알 수 없다 생각한다. "소프트웨어", 다른 말로 알고리즘 혹은 프로그램이라 불릴 수 있는데, 이는 인류가 역사를 통해 쌓아 올린 지식과 기술을, 실행 가능한 형태로 패키징 해놓아, 이동과 분배가 쉬운 형태의 소프트웨어인 것이다. 수천 년 동안 쌓아 올린 지식체계의 어깨 위에 올라서서, 초당 수십 조번의 연산을 하는 속도로 데이터를 처리하고, 데이터로 온 통찰을 가상의 네트워크를 통해 지구 어디에서나 실행할 수 있다는 것은, 인류 역사상 과거에 경험해 보지 못한 도구와 환경인 것은 분명하다.
4. 현실에서 가상으로 & 가상에서 현실로
세계 상위 10대 기업 중 8개 이상의 기업이, 소프트웨어 파워를 활용한 그들만의 네트워크를 통해, 데이터를 모으고, 프로세스하고, 데이터를 팔아서 수익을 만드는 비즈니스 모델을 가지고 있다. 마치, 국가가 길과 같은 사회와 도시의 기반시설을 건설하고, 시민들이 사용하듯이, 작금의 거대 IT 회사들은, 국경을 초월한 가상의 디지털 세상에서 그들의 네트워크를 만들고 서비스를 하고 있다. 우리는 그 네트워크에서 사용하면서 데이터를 만들어내고, 그 데이터로 가치를 만들어 내고 있다. 즉 그들이 구축해 놓은 네트워크가 황금알을 낳는 거위가 되는 것이고, 권력이고, 돈이 되는 것이다.
현실에서 가상으로: 장소에서 데이터로의 권력 이동
구글을, 오늘날 구글로 만들어준 구글의 검색 엔진도, 결국 입력한 키워드로 네트워크를 검색할 수 있게 도와준다. 즉, 키워드를 포함하고 있는 문서, 즉 사이트의 지식 네트워크에 접속할 수 있게 도와주는 것이고. 페이스북이나, 인스타그램도, 사회관계 네트워크를 연결해주고 있다. 아마존도, 판매자와 구매자의 네트워크를 만들어 제공해주고 있다. 이처럼 탑다운 방식의 네트워크뿐 아니라, 바텀업 방식의 네트워크, 즉 개개인들이 모여 만드는 네트워크도 중요해지고 있다. 미국의 최대 소샬 뉴스 커뮤니티인 레딧도, 사람들의 관심사와 키워드에 맞게 소통할 수 있는 뉴스와 장을 제공해주고 있다. 실제 도시에서 일어나는 일들이, 가상의 세상에서 시공간의 제약 없이 이루어지고 있다. 그 가상의 지식, 관계, 경제 등등의 다양한 네트워크들이 기회이고, 핵인 세상에 우리는 살고 있다.
디지털 트윈, 메타버스, 가상현실 증강현실, 혼합현실 등등의 키워드와 패러다임은 현실세계를 보조하고, 증강시키는 것을 넘어, 디지털 네트워크 환경에서만 가능한 것들을 만들어 가고 있다. 가령 블록체인 컴퓨팅과 NFT( Non-Fungible Token) 기술로 디지털 자산의 가치가 현실 자산의 가치를 넘어서는 환경과 신뢰도 구축하고 있다. 역설적으로 메타버스의 세상 안에서 수익을 만들어, 현실을 살아가는 사람도 있다는 것이다. 새로운 가상의 도시와 네트워크 위계질서가 세워지고 있고, 학력, 피부색, 나이, 심지어는 동물의 모습의 아바타로, 지역에 상관없이 친구를 사귀고 경제활동을 하며, 다양한 문화활동을 할 수 있는 공간이 생기는 것이다. 이와 같은 변화는 분명, 우리로 하여금 도시의 개념을 다시 생각하게 만든다.
Joseph R. Biden Jr.’s presidential campaign introduced campaign signs in Animal Crossing(Left), Blockeley Minecraft Commencement 2020(Middle), Family picture in Roblox
초연결, 초저지연, 그리고 소프트웨어 기술과 컴퓨팅 파워로, 디지털 트윈, 메타버스 공간이나 복잡한 데이터도 실시간으로, 수십억의 사용자들과 동기화가 가능한 네트워크
가상에서 현실로
앞서 살펴본 것처럼, 소프트웨어 기반의 가상공간은, 많은 장점들을 가지고 있으나, 현실세계와 상호 보완적인 발전이, 더 근본적인 지속 가능한 변화의 기틀을 만들 수 있다고 생각한다. 구글의 모회사인 알파벳도 Sidewalks Labs를 통해서 스마트 시티를 연구하고 구축하고 있다, 즉, 구글의 강점인 소프트웨어 파워를 더 효과적으로 적용할 수 있는 하드웨어로의 도시를 바라보고 있다고 생각한다. 페이스북도 BIM 팀을 통해서 건축 공간 데이터를 이해하고, 그들의 프로덕트를 실제 세상에 확장시키려는 모습도 엿보인다. 아마존도 드론과 차량을 이용한 배송 네트워크를 만들어가고 있다. 즉, 현실의 한계가 가상의 네트워크를 촉진시켰고, 다시 가상의 네트워크가 현실을 역설계하는 관계도 나타난다.
변화가 빠르고, 쉬운 가상의 네트워크의 발전이, 역설적으로 현실의 발전을 견인하는 형국인 것이다. 개인적으로, 도시의 변화는 보수적 여야 한다고 생각하고, 그 변화의 주체인, 시민과 정부가 시간을 가지고 작은 변화의 모멘텀을 누적시킴으로써 방향과 속도가 생긴다고 생각한다. 변화의 폭과 속도는 상대적으로 더딜 수밖에 없다는 단점도 있다. 따라서, 자본과 권력을 가지고 있는 기업들이 주체적으로 현실의 도시를 속도감 있게 개선시키려는 시도도, 부정적인 지점보다는, 긍정적인 시사점이 더 크다고 생각한다.
가상연결에서 현실 모빌리티로
결국, 도시 네트워크는 연결이고, 전통적인 관점에서는 이동을 나타낸다. 결국 실제적인 이동을 해야 하는 경우도 많다. 특별히, 우리 앞에 성큼 다가온 자율주행이 그러하다. 이동수단으로 여겨졌던 자동차가, 배터리, 컴퓨팅, 소프트웨어, 그리고 네트워크 파워를 활용하여, 이동수단뿐 아니라, 인터넷과 스마트폰이 우리의 삶을 증강, 변화시킨 것처럼, 스마트 모빌리티는 우리 도시와 삶에 또 다른 도약을 예고하고 있다. 크고 다재다능한 스마트폰 타고 다니며, 이동으로서의 네트워크뿐 아니라, 실제와 가상공간을 연결하는 장소로서의 역할이 있다고 생각한다. 이러한 변화는 마차, 자동차 등의 이동수단 발달, 그리고 그 이동 네트워크의 확장이, 도시 네트워크의 흥망성쇠 사이클처럼, 도시 네트워크에 유의미한 변곡점을 가져다줄 것이라 생각한다. 도요타의 우븐 시티(Woven City) 그리고 현대기아차의 스마트시티의 청사진이 흥미로운 이유다.
도시 네트워크의 역할은?
처음의 질문을 다시 상기해보자, 무엇이 변할 것이고, 무엇이 변하지 않을 것인가? 그 가운데 도시는 어떤 역할을 담당할 것인가? 과연 물리적인 도시는 어떤 역할을 해야 할까? 어떤 기회가 도시에 존재할까? 4차 산업의 파도는, 사실상 굉장히 보수적이고, 보수적 여야만 하는 도시디자인과 도시계획에 많은 도전을 하고 있는 현실이다.
도시 네트워크들은 정치가, 행정가, 권력가 군사참모에 의해 주도되기도 했었다. 전문화 세분화되면서, 도시 디자이너와 계획가, 혹은 건축가들이 이러한 네트워크들의 설계에 참여하는 부분도 있었다. 도시 문화적, 혹은 국가의 정치 경제적 관점으로도 네트워크들은 사용되기도 한다. 도시 네트워크가 가상의 네트워크와 병합 이동하면서, UI, UX, 가상현실 디자이너들의 시각으로 네트워크들이 디자인되기도 한다. 연결이라는 본질을, 사람, 물류, 혹은 문서의 이동, 이제는 가상 네트를 통한 데이터의 이동으로 네트워크를 의도들에 맞게 발전해 나가고 있다고 생각한다. 하드웨어와 소프트웨어 기술발전의 가속시키고 누적시켜, 보다 편하고, 효율적이고, 다양한 연결을 계속해서 발전시켜 나갈 것이다.
거대 독점적 네트워크와 그 네트워크를 통해 확보된 데이터는 양날의 검과 같다. 마치, 터널, 다리, 도로를 독점케 하는 민자사업처럼, 독점적 네트워크와 데이터 중심의 사회는, 프라이버시와 비주류의 데이터는 경시되는 사회가 될 수 도 있다. 권력을 가진 승자 독식의 네트워크는 보다 많은 데이터를 확보하고, 다각도로 설계되어야 할 도시 네트워크도 권력자의 니즈에 맞추어 디자인될 수 있다. 데이터를 바탕으로 미래를 예측하고, 좀 더 편리하고, 계산 가능한 오류 없는 사회를 만들어 가려고 한다. 결국, 데이터로 천편일률 적인 도시의 예측 가능한 윤곽만을 바라보면, 개개인의 삶과, 필요, 욕망, 더 나아가 개성 있는 도시 장소와 독창성은 용납되지 않을 수 도 있다.
과거 100년 전의 사람들이 현대의 도시를 상상한 것처럼, 현재를 바탕으로 미래를 예측하는 것은 여전히 쉽지 않다. 하지만, 어떤 권력이 주도권을 잡고, 어떤 네트워크를 디자인하며, 어떤 기술들이 주류로 활용되고, 이어지는지를 살펴볼 필요가 있다고 생각한다. 즉, 변화하지 않는 본질의 재료는 무엇인지, 어떤 것이 그 재료를 다루기 위해 진화되는 도구들인지를 고민할 필요가 있다고 생각한다. 컴퓨터와 인터넷의 보급 후, 지난 20년간의, 누적시켜온 발전은 참으로 경의로왔다. 하지만, 앞으로의 5년 10년의 도전과 변화는 더 눈부실 것이라 기대한다.
Fig 1: Graph Structure. (2016). Retrieved from http://www.njstudio.co.kr/main/project/2016_MobilityEnergyConsumptionMITMediaLab/tool.html
Fig 2: What The Future Looked Like In 1900, (2013) Retrieved from https://allthatsinteresting.com/future-in-1900
Fig 3: David Harvey(1989), The Condition of Postmodernity, The shrinking map of the world through innovation is transport which 'annihilate space through time'.(pp.241). Wiley-Blackwell
Fig 4-1 : Joseph R. Biden Jr.’s presidential campaign introduced campaign signs in Animal Crossing. (2021). Retrieved from https://www.nytimes.com/2020/09/01/us/politics/biden-animal-crossing.html
Fig 4-2: Blockeley Minecraft Commencement 2020. (2020). Retrieved from https://www.youtube.com/watch?v=m4f-Jc2kZrA
Fig 4-3: Family picture in Roblox
이남주 소장은, 하버드 디자인 석사(2017), UC 버클리 건축학 석사(2015), MIT공대 연구원(2012)을 하였다. 데이터 활용한 디자인 프로세스를 연구 개발 교육을 하고 있다. (nj.namju@gmail.com)
