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[국토연구원 국토정책 Brief] AI 도시 구현을 위한 도시 정책 혁신 방안 - 에이전틱 AI와 피지컬 AI를 중심으로

작성일 : 2026-05-07       조회수 : 224

첨부파일 : 국토정책Brief 1061호.pdf

AI 도시 구현을 위한 도시 정책 혁신 방안 - 국토정책 Brief 1061호
report

AI 도시 구현을 위한 도시 정책 혁신 방안
: 에이전틱 AI와 피지컬 AI를 중심으로

출처 국토연구원 국토정책 Brief No. 1061 발행일 2026. 5. 4.

【 핵심 요약 】

■ 주요 내용
  • AI는 도시 서비스 고도화를 넘어 도시 운영체계와 공간구조를 재편하는 정책 변수로 부상하였으며, 에이전틱 AI는 도시 운영의 자율적 판단·실행 주체로, 피지컬 AI는 도시 공간에서의 물리적 행위 주체(자율주행차·드론·로봇 등)로 각각 확장됨
  • AI 확산은 도시 혁신과 함께 AI 산업·핵심 인프라의 도심 집적에 따른 공간 양극화, 자율주행·로봇 확산에 따른 이동체계와 도로 공간의 재구조화, 지역 불균형과 인프라 갈등 등 새로운 도시 문제를 동반함
  • AI 도시 구현의 핵심은 기술 보급을 넘어 제도화·실증·확산을 결합한 정책체계 구축에 있음
  • 국내외 사례와 전문가 의견을 토대로 AI 도시 구현의 주요 쟁점을 진단한 결과, 에이전틱 AI 기반 운영체계 전환, 피지컬 AI에 대응한 도시 공간 재편, 기존 스마트도시의 도시 데이터 구축 한계, 중소도시의 AI 접근성 제고 등을 포괄하는 도시 전반의 패키지 정책이 필요함
■ 정책방안 5대 과제
  • 제도 정비 ▶ K-AI 시티로 대표되는 AI 도시 개념에 에이전틱 AI 기반 운영체계 전환, 지역 불균형 극복, 도심과 주변부 양극화 완화, 자율주행·로봇으로 인한 공간 재구조화, 인간-AI 공존과 공간 혁신 등을 담은 기본방향을 실현할 제도 개선 필요
  • 규제 완화와 신뢰 기반 마련 ▶ 데이터 안심구역, 규제자유특구, 인증제도, 가상현실 등을 연계한 실증 기반 조성, 지원기구 신설, 책임 있는 실증체계 마련
  • 지역 거점 확산 전략 마련 ▶ 기존 스마트도시의 보편 서비스는 일반 도시 운영으로 제도화하고, AI 도시는 거점도시에 역량을 집중해 성과를 축적한 뒤 주변 도시로 확산하는 이원화 전략 추진
  • 신규 사업 도입 ▶ CCTV 영상을 AI로 통합 분석하여 도시 문제를 발굴하고 실증하는 대만 가오슝시의 'AI 시티 챌린지'를 참고하여, 도시 문제 해결을 위한 민간기업 솔루션을 발굴하는 신규 사업 추진
  • 도시 데이터 인프라와 거버넌스 구축 ▶ 도시 데이터를 국가 인프라로 구축하고, 중앙부처·지자체·민간을 연계하는 범부처 거버넌스와 지원기구를 통해 AI 도시 실증과 사업화를 체계적으로 지원

01. AI의 확산과 도시 정책 전환의 필요성

■ AI 확산과 도시 정책 환경의 변화

에이전틱 AI와 피지컬 AI의 확산은 도시 운영체계와 공간구조의 재편을 요구하고 있으며, 이에 대응하는 도시 정책의 전환이 필요한 시점임.

  • AI는 추론 비용 하락과 모델 접근성 확대를 통해 도시 계획·행정·서비스 전반에서 실제로 구현되는 단계에 진입하였으며, 데이터센터와 전력 수요 증가 등 새로운 도시 인프라 문제를 동반함
  • 특히 자율주행차, 드론, 휴머노이드 로봇, 확장현실(XR) 기반 인터페이스 등은 도시 공간에서 직접 이동·작동하는 물리적 행위 주체로 등장
  • AI 확산은 단순한 기술 고도화가 아니라 도로·보행·물류·시설관리 등 도시 공간의 이용 방식과 안전 기준, 책임 구조, 거버넌스 설계 전반의 재검토를 요구함
  • AI 도시의 도시 정책 과제는 기술 도입 여부를 넘어 인간과 AI의 공존을 전제로 제도·공간·인프라를 어떻게 재설계할 것인가에 초점을 둘 필요가 있음

■ 국내외 AI 동향과 정책

해외 주요국은 AI 확산에 대응하여 규제와 실증, 활용 촉진을 병행하는 방향으로 정책을 전환함.

구분 주요 정책 동향
유럽연합 '인공지능법'을 통해 위험 기반 규제체계를 구축하고, 핵심 인프라와 자율주행, 로봇 등 피지컬 AI 관련 기술을 '고위험(high risk)' 범주에 포함하여 엄격한 관리 의무를 부과함
미국 국가 차원의 AI 전략과 행정명령을 바탕으로 민간 중심 혁신 촉진과 안전·신뢰 확보를 병행하며, 에이전틱 AI의 자율적 판단·실행에 따른 책임체계 논의도 본격화함
일본 사전 규제보다 연구개발과 활용 촉진, 범정부 추진체계 정비를 중심으로 유연한 제도를 지향함

국내에서도 AI 관련 법률·전략·국정과제가 빠르게 구체화되며 AI 도시 구현 기반이 형성되는 중임.

  • 국가인공지능전략위원회 운영과 「인공지능 발전과 신뢰 기반 조성 등에 관한 기본법」 제정을 통해 범정부 AI 정책의 총괄·조정 기반이 마련됨
  • 국정과제로 지정된 K-AI 시티는 거주·생활 공간에서 AI를 실증·확산하는 AI 특화 도시 모델의 조성·확산을 목표로 하며, 대한민국 인공지능 행동계획에서는 지역 AX 전략의 핵심 과제로 5극 3특 K-AI 특화 시범도시 조성 및 대표 AI 융합도시 육성을 제시함
  • 기존 스마트도시 정책인 국가시범도시는 자율주행 등 선도적 기술 실증을 포함한 국가 차원의 전략 사업이었으나, 도시 전체 운영체계 전환보다는 서비스 패키지 구성에 초점이 맞춰져 피지컬 AI 확산에 대응한 도시 공간전략으로 발전하는 데 한계가 존재함

■ 스마트도시와 AI 도시의 개념적 차별성

구분 스마트도시 AI 도시
지향점 건설·정보통신기술을 융복합한 도시 기반시설 기반 다양한 도시 서비스 제공, 지속가능한 도시 인공지능이 도시 전반에 내재화되고, 데이터 기반의 인지-판단-행동 순환을 통해 도시 운영에 능동적으로 관여하는 도시 모델
AI의 역할 핵심 기술 중 하나, 서비스 효율화와 연결성 강화 수단 도시 운영의 자율적 주체(에이전틱 AI), 도시 공간의 물리적 행위 주체(피지컬 AI)
운영 원리 기술 적용 중심 인간과 AI 공존 기반 운영체계

■ AI 도시가 보여주는 새로운 정책 과제: 자동화에서 실체화로

도시 인공지능은 정보 인지를 넘어 생성, 에이전틱 AI 기반의 자율적 운영, 피지컬 AI 기반의 물리적 실행 단계로 고도화됨.

  • AI는 도시의 상황을 인지·분석하는 수준을 넘어 행정·계획을 생성하고 운영을 자동화하며, 자율주행·로봇·드론 등을 통해 물리적으로 실행하는 단계로 확장됨
  • 이는 AI가 도시를 보조하는 도구가 아니라 도시 운영과 공간에서 직접 작동하는 주체로 전환되고 있음을 의미함

이러한 변화는 도시 운영·도시 공간·도시 정책 차원의 새로운 과제를 발생시킴.

차원 주요 과제
도시 운영 에이전틱 AI의 자율적 판단·실행에 따른 권한 범위, 인간 개입 지점, 승인 절차, 책임 구조의 재정립 필요
도시 공간 피지컬 AI 확산에 대응한 도로, 보행 공간, 물류 거점, 공공시설의 설계 기준과 운영규칙 재검토 필요
도시 정책 데이터 품질, 보안, 프라이버시, 공공성, 시민 수용성, 실증과 확산을 포괄하는 통합 정책체계 마련 필요

02. AI 기반 도시 혁신과 쟁점: 에이전틱 AI와 피지컬 AI

■ 도시 인공지능의 발전 단계: 인지형-생성형-에이전틱-피지컬 AI

도시 인공지능은 인지형 AI에서 생성형 AI, 에이전틱 AI, 피지컬 AI로 단계적으로 고도화되고 있으며, 특히 에이전틱 AI와 피지컬 AI 단계가 도시 운영과 공간구조에 본질적 변화를 가져올 것으로 전망됨.

STAGE 1
인지형 AI
CCTV·원격 센서로
현재 상태와 이상 징후 감지
STAGE 2
생성형 AI
LLM 기반 도시계획안 수립,
시뮬레이션, 챗봇
STAGE 3
에이전틱 AI
자율적 의사결정,
다수 AI 협력 운영
STAGE 4
피지컬 AI
자율주행·로봇·드론
물리적 실행
  • 인지형과 생성형 AI가 도시 상황 파악과 정보 생성에 초점을 둔다면, 에이전틱 AI는 도시 운영에 대한 자율적 판단·실행으로, 피지컬 AI는 도시 공간에서의 물리적 행동으로 확장되는 질적 전환에 해당함
  • 도시 정책의 새로운 대응을 요구하는 에이전틱 AI와 피지컬 AI가 AI 도시 구현의 핵심 축으로 부상하고 있음

■ 에이전틱 AI와 도시 운영의 자동화

에이전틱 AI 기반 도시 운영의 변화와 관리 기준
  • 도시계획, 행정, 안전, 교통, 시설관리 등 다양한 영역에서 AI의 역할이 상황 인지와 분석에서 의사결정 지원, 대안 생성, 운영의 자율적 실행으로 확대되고 있음
  • 에이전틱 AI 기반 운영은 교통 신호 최적화 에너지 수요 예측 위험 징후 탐지 민원 분류·규정 검토 등에서 신속성과 효율성을 높일 수 있음
  • AI의 권한 범위, 인간 개입 지점, 승인 절차, 예외 처리 규칙을 명확히 하지 않을 경우 책임 공백과 공공성 저하로 이어질 가능성 존재
  • 의사결정 근거, 데이터 사용 이력, 모델 호출·행동 로그의 표준화는 사후 검증과 책임 규명의 전제가 됨

■ 피지컬 AI 확산과 공간·인프라 재편

피지컬 AI의 확산은 도시 서비스 고도화를 넘어 공간구조 재편을 촉진함.

  • 피지컬 AI는 자율주행차, 로봇, 드론 등이 도시 공간에서 직접 이동·작동하는 단계로, 도시 운영의 디지털 고도화를 넘어 물리적 공간 변화를 수반하는 전환점에 해당함
  • 자율주행차, 로봇, 드론 등은 도로·보행·물류·공공시설의 설계와 운영 원리를 변화시킬 가능성이 크며, 나아가 통근·소비·물류 행태의 변화를 통해 생활권 구조와 상업·업무 공간 수요에도 영향을 미칠 수 있음
  • 이에 따라 중심업무지구의 기능 복합화, 도심 외곽 상업·업무 시설의 용도 전환, 수요·시간대 기반의 탄력적 공간 운영 전략 검토 필요

피지컬 AI의 확산은 산업입지와 배후공간의 재조정을 수반할 가능성이 있음.

  • 다크 팩토리와 같은 무인·자동화 생산 확대는 산업지구의 입지 논리, 고용 유발구조, 배후 편의시설 수요를 변화시킬 수 있음
  • AI와 기계가 작동하는 운영 공간이 확대될 경우, 도심 산업단지와 배후 산업단지 간 역할 재편, 도시 구조 재조정이 촉진될 가능성 존재
  • 디지털트윈은 에이전틱 AI의 대안 시뮬레이션과 피지컬 AI의 사전 학습·안전성 검증을 동시에 지원하는 핵심 인프라로, AI 도시 구현의 양축을 뒷받침하는 공통 기반으로서 역할이 확대되고 있음
  • AI 도시 논의는 디지털 서비스 고도화에 머물지 않고, 모빌리티·산업·생활공간을 함께 보는 공간 혁신 전략으로 확장될 필요

■ 지역 불균형, 인프라 갈등, 인간-AI 공존 문제

쟁점 주요 내용
지역 불균형 ·
공간 양극화
AI 산업과 핵심 인프라의 도심 집적 강화, 상업·업무 공간 수요의 양극화 가능성. 기술·인프라가 일부 대도시·거점에 집중될 때 중심지와 주변부, 선도도시와 후발도시 간 격차 확대 가능. 거점과 주변 도시 간 확산구조 필요
AI 인프라
입지 갈등
데이터센터 등 AI 인프라는 대규모 전력 수요와 물리적 입지 필요. 성장동력 인식 지역에는 기업 입주·인재 양성·서비스 확산 연계 편익 공유구조 설계, 기피시설 인식 지역에는 영향 저감·안전 관리·주민 소통 절차·적정 보상·지원 체계 병행
인간-AI
공존
에이전틱 AI의 자율적 판단·실행에서도 의사결정의 투명성, 이의제기 절차, 시민 권리 보호 필요. 로봇·자율주행차·드론 등 물리적 행위 주체가 공공공간에서 작동하는 만큼 안전 기준, 사고 책임, 우선권과 이용 질서에 대한 새로운 기준 필요
【표 1】 AI 확산에 따른 도시 변화와 대응 과제
변화 영역 주요 변화 대응 과제
도시 운영 AI 기반 운영 자동화, 의사결정 지원 확대 권한·책임, 인간 개입 기준, 운영 로그 표준화
공간구조 도시 기능 재배치, 도심·주변부 양극화 가능성 공간 재설계, 지역 확산 전략, 균형발전 대응
이동체계 자율주행·로봇 배송 확산 도로·보행공간·물류거점 운영 규칙 재정비
인프라 데이터센터 등 핵심 인프라 수요 증가 입지 갈등 관리, 편익 공유, 주민 수용성 확보
공공성·신뢰 인간-AI의 물리적 공존 확대 안전 기준, 프라이버시, 책임체계, 시민 보호

03. AI 도시 구현을 위한 정책 방향

■ AI 도시 구현을 위한 기본 방향

에이전틱 AI와 피지컬 AI를 반영한 정책 위상 설정 제도 정비
  • 에이전틱 AI에 의한 도시 운영 자동화와 자율주행, 로봇, UAM 등 피지컬 AI가 도시 공간에서 작동하는 상황을 전제로 공간 혁신 원칙을 정립
  • K-AI 시티로 대표되는 AI 도시의 개념에 정주환경, 광역 거점, 기업투자 등 지속가능한 AI 도시 조성 요소 추가
  • 【AI 도시 조작적 정의】 인공지능도시란 도시 문제의 선제적 해결과 삶의 질 향상을 위하여, 인공지능 기술과 도시 기반시설을 융합한 지능형 운영체계를 바탕으로 도시가 스스로 상황을 인식·판단하여 자율적으로 운영하고, 물리적 환경에서 직접 실행하는 고도화된 도시 서비스를 제공하며, 인간과 AI가 공존하는 도시
실증도시를 넘어 광역 거점과 복합 도시 공간의 성격 포함 법제 정비
  • AI 도시는 기술 실증의 장을 넘어 국가 인공지능 산업 육성과 기업투자, 인재 정주, 복합용도개발을 포괄하는 광역 거점으로 설정 필요
  • 정주환경, 산업·주거·문화 기능, 실증·사업화 여건을 반영한 지정 요건과 계획 규모 기준을 함께 검토
  • 「스마트도시 조성 및 산업진흥 등에 관한 법률」 내 도시 관련 조항 신설 및 정비

■ AI 도시 실증을 위한 규제 완화와 신뢰 기반 마련

규제 완화와 신뢰 확보를 병행하는 실증체계 실증 기반
  • 데이터 안심구역 규제자유특구 인증제도 디지털트윈·가상환경 기반 실증 공간 등을 연계해 에이전틱 AI의 운영 자동화와 피지컬 AI의 도시 공간 작동을 검증할 수 있는 다층적 테스트베드 조성 필요
  • 기존 제도인 스마트도시 규제샌드박스는 혁신 기술의 실증·사업화를 허용하는 기반이지만, 실증 종료 후 법령 정비와 제도 일반화가 지연된다면 지속적 확산이 어려움
  • 2026년 시행된 「인공지능 발전과 신뢰 기반 조성 등에 관한 기본법」은 교통체계 운영, 에너지·물 공급, 공공 의사결정 등 도시 운영과 직결되는 영역을 고영향 인공지능으로 규정하고 있으며, 에이전틱 AI와 피지컬 AI 확산에 따라 고영향 AI의 범위 해석과 안전성 검증 방식의 구체화 필요
  • 규제 특례와 함께 시민참여 거버넌스, 설명 가능한 AI, 공공성 평가 등 책임 있는 실증체계 구축 병행 필요
실증과 후속 제도개선을 연계하는 지원기구 신규 신설
  • 규제 특례와 실증이 일회성에 그치지 않기 위해 실증 결과를 후속 법령 정비와 사업화로 연결하는 전담 지원기구 마련 필요
  • 지원기구는 실증사업 조정, 관계부처 협의, 인증제 운영 지원, 후속 제도개선 촉진 등 종합적 기능을 수행
  • AI 도시 실증을 개별 사업이 아닌 제도 전환과 확산의 출발점으로 활용 필요

04. AI 도시 구현 및 확산을 위한 실행 방안

■ 기존 스마트도시와 연계한 선택적 전환 전략

구분 운영 방향
스마트도시
보편 영역
기존 스마트도시의 센서·시설·서비스·시민참여·리빙랩 등 성숙한 요소는 보편적 도시 계획·운영 영역으로 제도화. 기반시설 또는 보편 서비스 영역으로 확산
AI 도시
고도화 영역
데이터·모델·운영 고도화가 필요한 분야에 선택·집중. 도시지능센터, 학습데이터, 비전 AI, 에이전틱 AI, 피지컬 AI 등 고도화 영역을 중심으로 추진

결국 AI 도시는 스마트도시의 연장선 위에서, 기존 정책을 일반 영역과 AI 특화 영역으로 재구성하는 전략적 전환 트랙으로 운영할 필요가 있음.

■ 거점도시 선도와 강소도시 확산 방안

1단계
거점도시 선도
데이터 인프라·실증 여건
기업·인재 집적
역량·자원 집중
2단계
선도 모델 검증
서비스·운영체계·
데이터 모델 성숙
3단계
강소도시 확산
검증된 서비스·운영모델
지역 여건 맞춤 도입
  • AI 도시 구축은 데이터 인프라와 실증 여건, 기업·인재 집적, 복합적 도시 환경이 요구되는 만큼 일부 거점도시에 역량과 자원을 집중하는 방식이 효율적임
  • 거점도시는 AI 도시의 선도 모델을 조기 구축하고 검증하는 공간으로 기능
  • 강소도시는 거점도시와 동일한 수준의 인프라를 갖추기보다, 검증된 서비스와 운영모델을 지역 여건에 맞게 선택적으로 도입하는 방식이 적절
  • AI 도시는 국가 차원의 거점 전략지역 특화 전략을 결합한 방식으로 추진할 필요

■ 국가 주도의 데이터 및 범부처 거버넌스 구축

국가 주도 도시 데이터 인프라와 범부처 거버넌스 국가 인프라
  • 에이전틱 AI의 자율적 판단과 피지컬 AI의 물리적 실행은 모두 고품질 도시 데이터를 전제로 함
  • 도시 데이터는 구축 비용이 크고 표준화와 통합에 시간이 소요되는 공공재 성격이 강하므로, 통합플랫폼과 데이터허브를 중심으로 생산-가공-표준화-공유 과정의 체계적 정비 필요
  • 최근 데이터 중심 AI의 흐름을 반영해 데이터 품질 향상을 국가 정책 과제로 명시하고, 실증 과정에서 데이터 개선이 반복되는 구조 마련
  • 스마트도시 특화단지의 사례처럼 AI 도시는 부처 간 실증사업을 교차 검증할 수 있는 플랫폼으로 기능하며, 이를 뒷받침하기 위한 범부처 차원의 법적·제도적 지원체계 마련 필요

■ AI 시티 챌린지 사업과 성과관리 방안

문제 발굴-민간 협업-실증-확산 구조의 사업모델 도입 신규 사업
  • CCTV 영상을 AI로 통합 분석하여 도시 문제를 발굴하고 실증하는 대만 가오슝시의 'AI 시티 챌린지' 참고
  • 도시가 실제 도시 문제를 제시하고 민간기업과 협업해 솔루션을 제안·실증하는 사업 도입 필요
  • 국내 스마트도시 챌린지의 공모경쟁선정실증확산 구조와 결합하여 운영
  • 한국은 U-City 이래 축적된 CCTV·통합관제 인프라를 보유하고 있어, 비전 AI 기반 도시 운영 고도화에서 CCTV 관제 고도화 → 의사결정 지원 → 현장 연계로 이어지는 단계적 실증 가능
  • 에이전틱 AI, 피지컬 AI, 비전 AI, 도시 데이터 연계, 실증구역, 보안, 개인정보 보호, 수용성 확보 등을 종합적으로 추진하는 통합 사업구조 마련
  • AI 도시 사업 모델이 일회성 사업에 머물 경우 축적과 일반화가 어렵기 때문에, 성과를 표준모델로 정리하고 후속 정책·재정과 연계하는 환류 체계 마련 필요

【 발간 정보 】

발간물 국토정책 Brief No. 1061 (2026. 5. 4.)
제목 AI 도시 구현을 위한 도시 정책 혁신 방안: 에이전틱 AI와 피지컬 AI를 중심으로
저자 김익회 (국토연구원 스마트도시·방재연구센터장) / 노원준 (국토연구원 도시연구본부 부연구위원)