인공지능(AI) 기술 발전으로 변화되는 반도체 시장
인공지능(AI) 기술 발전으로 변화되는 반도체 시장
  • 김현주 기자
    김현주 기자
  • 승인 2024.05.17 10:07
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AI가 세상을 바꿀 것이라는 예측과 함께 2024년을 가장 뜨겁게 달구고 있는 주제는 역시 “AI 기술”이다.

정부도 2024년에는 직접 지원뿐만 아니라 국내외 기업과 벤처캐피털이 국내 AI 스타트업에 지속해서 투자하도록 훨씬 다양한 유인 정책을 펼치고 있다.

AI는 정보통신기술(IoT, 빅데이터, AI, VR 등)의 발전으로 현재 우리 사회에서 매우 중요한 역할을 담당하고 있으며 세계 경제에 큰 영향을 미치고 있다.

긍정적 측면으로 AI의 파급력을 핵무기에 비유할 정도로 AI 산업이 “성장 산업”이 될 수 있다고 전망한 가운데, IoT(사물인터넷)와 같은 기술들이 제공하는 자동화 및 데이터 분석 등의 기능으로 생산성이 대폭 상승하게 되었으며, 새로운 비즈니스 모델과 서비스가 출현하여 경제 활동의 다양성과 창조적 발전이 가능한 새로운 비즈니스 모델이 증가하게 되었다. 이러한 첨단기술들에 대한 수요는 계속해서 증가하므로 관련된 직업군에서 많은 일자리를 창출할 수 있다.

휴머노이드 로봇 에리카가 대화 중 적절한 시기에 웃음으로 반응하는 법을 훈련하고 있다. / 사진=교토대, 이시구로히로시연구소
휴머노이드 로봇 에리카가 대화 중 적절한 시기에 웃음으로 반응하는 법을 훈련하고 있다. / 사진=교토대, 이시구로히로시연구소

​부정적 측면으로는 AI가 세상을 바꾸는 과정에서 가장 무서운 현상이 인간의 퇴행을 경고한 가운데, IoT나 빅데이터와 같은 시스템에서는 많은 양의 개인 정보를 처리하기 때문에 개인 정보보호 문제가 발생할 수 있으며, ICT기반 서비스 사용률 및 접근권 한계 등으로 인해 디지털 격차 문제가 발생할 수 있다.​

AI 기술 발전으로 인간 생활의 편리성과 삶의 질 확대에 많은 영향을 미치고 있는 가운데, ​한 여론조사 기관에 의하면 10명 중 7명이 AI 기술 발전을 체감하고 있다고 답변했고 연령이 낮을수록, 월평균 가구소득이 높은 응답자는 AI 기술발전 체감도가 높았다. 응답자 대다수는 AI 기술 발전이 개인의 삶, 우리 사회에 긍정적으로 답변하여 AI 기술발전은 개인과 사회에 좋은 영향을 미치고 있다고 인식하고 있다.

AI 기술은 기업 현장에서도 챗GPT, 제미나이(Gemini) 등과 같은 생성형 AI를 회사 차원에서 사무직군에 이미 도입한 것으로 나타났으며, 뷰티와 물류분야에 까지 활용되면서 AI 관련 생태계와 산업규모가 급속하게 팽창할 것으로 예상한다.

의료와 복지 분야에서는 인간형(휴머노이드) AI 로봇과 같이 육체적으로 쇠약한 노인을 물리적, 심리적 도움으로 삶의 질 향상에 기대감이 높으며 헬스케어 분야와 소매, 전자상거래, 운수, 제조분야 등도 가파른 성장세를 보일 것으로 전망하고 있다.

삼성전자가 미래 먹거리로 차세대 로봇사업인 인간형 로봇개발에 집중할 것으로 예측되는 가운데 정보통신분야 등 다양한 산업분야에서도 AI 기술 서비스가 이어지고 있다.

SKT의 AI 개인비서 “에이닷(A.)”은 아이폰 통화 녹음 및 요약 기능이 시장에서 큰 반응을 일으키며 가입자가 340만명을 넘었다.

KT의 AI “믿음”은 AI 기업 간 거래(B2B), 제조, 금융, 교육 등의 시장을 공략 중이다.

네이버의 하이퍼클로바X는 한국어 데이터를 챗GPT보다 6,500배 더 학습한 결과 자연스러운 한국어 표현이 가능하고 한국의 법과 제도, 문화적 맥락에 따른 소통이 가능하도록 만들었다.

폭발적 AI 광풍의 시작은 챗GPT로부터 시작됐다.

인간은 학습, 추론, 지각 등의 능력으로 특정 사물이나 사건을 판단하고 분석할 수 있는 사고력을 가지고 있다. 이러한 인간의 능력을 인공적인 시스템으로 구현하려는 컴퓨터과학의 한 분야가 인공지능(AI)이다.

AI 기술은 1950년대 처음 세상에 나온 이후, 기술적 한계로 발전하지 못했으나 2000년대 이르러 딥 러닝 기술의 개발과 방대한 연산을 수행할 수 있는 반도체 등 하드웨어 발전으로 양질의 데이터를 획득할 수 있게 되면서 폭발적으로 성장하고 있다. 2016년 3월에 열린 이세돌과 알파고의 대국이 “AI의 미풍”이라면 2022년말 오픈AI가 출시한 대화형 “챗GPT” 등장은 바야흐로 “광풍”이다.

AI 기술의 발전은 대규모 연산을 초고속. 저 전력으로 실행하는 AI 반도체 요구로 급격히 이어져 수요 증가가 예상되는데, 반도체산업의 호황은 물론 반도체 기술이 뛰어난 우리나라의 제2 경제도약 기회를 확보할 수 있을 것으로 예측된다.
AI 반도체는 기존 중앙처리장치(CPU)의 한계로 지목되는 데이터 이동에 따르는 병목현상을 해소하기 위해 연산기(프로세서)와 메모리를 결합하는 PIM(프로세서 인 메모리), PNM(프로세서 니어 메모리) 등이 개발되고 있다. 삼성전자와 SK하이닉스는 D램을 여러 겹 쌓아올려 성능을 극대화한 고대역 메모리(HBM)를 생산하고 있고, 여기에 PIM을 적용한 제품도 이미 개발했다.

대만 TSMC도 서로 다른 방법으로 AI가 열어줄 새로운 반도체 시장을 노리고 있다.

이런 시장변화는 메모리 반도체 중심의 한국 반도체 회사들은 AI 빅뱅의 수혜자다.

챗GPT와 같은 AI를 활용해 업무를 하게 되는 시대가 도레하면 그 뒷단에서 언제나 HBM과 같은 고급 사양의 메모리가 더 많이 요구될 것이기 때문이다.

실제로 올 초부터 삼성전자와 SK하이닉스는 관련 주문이 급격히 늘어나고 있다.

그럼에도 불구하고 삼성이나 SK하이닉스가 더 좋은 D램을 만드는 것을 넘어 다른 영역에 속하는 AI 반도체 개발에 나서는 것은 미래 시장의 주도권이 이 기술 확보 여부에 달려 있기 때문이다. 또한 이 분야의 새로운 기술 표준을 주도할 수 있다면 한국 반도체 산업의 위상은 한층 공고해질 것이다.
그러나 위협적 요소도 존재하는데 미국의 반도체법 압박과 자국기술 우선 정책이 거세지면서 중국에 투자한 시설은 순식간에 출구전략 모색 대상이 돼 버렸다.

지난 30년간 세계를 이끌어 온 한국 반도체 산업은 AI 빅뱅과 반도체시장의 글로벌 재편으로 격변기를 맞고 있는데, 한국 반도체산업이 다음30년을 이끌어 갈 기회가 이 변화 속에 있는 것이다.

국내 기업들이 AI 기술을 확대시키고 있는 가운데 정부지원도 이어지고 있다. 2024년도 예산 확대는 물론 올 5월에는 반도체산업 경쟁력을 강화하기 위해 정책금융과 민간펀드 등을 재원으로 10조원 이상의 지원 프로그램을 발표했다.

세계 주요 국가들은 AI 기술을 사회와 경제전반에 큰 변화를 초래하는 기폭제로 인식하고 있으며, AI를 국가안보와 기술패권 기술로 판단해 정부차원의 AI 산업 정책을 강화하고 투자와 인력양성에 나서고 있다.

글로벌 AI 기술경쟁에서 선두는 미국이며 AI 특허는 미국과 중국이 가장 많이 보유한 것으로 나타났다. 그러나 중국은 2017년 기점으로 미국보다 많은 특허를 출원하고 있으며 우리나라는 일본에 이어 세계 4위의 특허를 보유하고 있다.

AI와 디지털 기술의 융합은 생산성을 끌어올리는 핵심 요소로 주목받고 있어 디지털 융합 특허 출원이 증가하는 상황이고 AI 융합기술 분야 중 디지털 헬스케어 분야와 빅데이터, 사물인터넷 기술융합 분야 특허 출원이 활발하다.

자동화는 일상적 작업에 영향을 미쳐왔지만 AI의 차별화된 특징은 고급기술 직종에 영향을 미치고 있다. AI 기술발전으로 일자리 변화도 일어나고 있는데 선진국일수록 크게 나타나고 있다. 그래서 신흥 시장 및 개발도상국에 비해 선진 경제권이 더 치명적인 AI발 일자리 위험에 직면해 있으며 동시에 AI의 혜택을 활용할 수 있는 기회도 더 많다고 분석한다.

AI 도입이 증가함에 따라 의료, 금융, 소매, 자동차 등 산업 전반에서 AI 인재에 대한 수요가 급증하고 있다. 최근 몇 년 사이 기업들이 AI 기술의 막대한 잠재력을 인식하면서 AI 인재에 대한 수요가 급증하고 있지만 공급이 따라가지 못하고 있다. 한쪽에는 사람이 넘쳐나고 다른 한쪽에는 사람이 부족하다.

미국의 대형 기술기업들을 중심으로 대규모 감원발표가 이어지고 있지만, AI 분야는 다른 세상이다. AI 붐으로 실리콘밸리에선 AI 인재 모시기 전쟁이 치열하게 전개되고 있기 때문이다. 기술 기업들은 연간 최대 수백만 달러의 보상 패키지를 제공하고, 스톡옵션 행사시기를 앞당기는 등의 달콤한 유인책으로 인재확보에 열을 올리고 있다. 챗GPT로 생성형 AI 붐을 일으킨 오픈AI의 평균 연봉이 약93만 달러에 이른다.

이처럼 AI 인재 쟁탈전이 심화하자 기업들은 기존 인력을 빼앗기지 않으려고 보상을 높이는 등 문단속에 나섰다.

AI 기술의 악용 속도도 더 빨라지고 있는데 규제는 못 따라가고 있다.

딥페이크가 각종 범죄에 악용되면서 우려의 목소리가 커지고 있다. 딥페이크는 딥러닝(deep learning)과 가짜(fake)의 합성어로 AI 기술을 기반으로 만들어낸 가짜 이미지, 오디오, 비디오 등을 의미한다. 펜타곤 화재 사진, 조 바이든 미국 대통령이 성소수자에게 폭언하는 영상·투표 불참 독려 음성, 도널드 트럼프 전 대통령의 체포되는 사진 등 AI 기술을 이용해 딥페이크 영상이나 이미지가 진짜인 것처럼 유포돼 논란이 일어났었다. 최근에는 팝스타 테일러 스위프트의 얼굴 사진을 합성한 음란 이미지가 SNS에 유포돼 미국 사회를 뒤흔들었다.

AI 기술이 누구나 활용하기 쉽게 보편화되면서 부작용으로 특정 인물의 얼굴을 기존 사진이나 영상에 합성하는 딥페이크 기반 음란물 피해가 늘고 있는 것이다.

국내에서도 딥페이크 기술로 인한 피해가 빠르게 증가하고 있다.

딥페이크의 부상은 민주주의에 대한 심각한 위협이 되고 있으며, 최근 스위스에서 열린 세계경제포럼에서도 AI가 세계 경제와 정치에 미치는 영향에 대한 우려의 목소리가 쏟아졌다.

딥페이크 악용이 사회적 문제로 대두되자 유럽연합은 작년 12월 AI로 생성한 콘텐츠에 워터마크를 의무화하는 법안을 마련했다. 2026년 이후 전면 시행되는 세계 최초 AI 규제 법안은 AI 활용분야를 네 단계의 위험 등급으로 나눠 차등 규제한다.
위험할수록 조사를 더 받고 규제도 엄격하게 적용되며 고위험 등급으로 분류된 의료와 교육을 비롯한 공공 서비스나 선거, 자율 주행 등에서 AI 기술을 사용할 때는 반드시 사람이 관리하도록 하고 위험관리 시스템도 구축하도록 했다.
또한 개인의 특성과 행동데이터를 수집해 평가 점수를 매기는 AI 기술은 원천 금지되며 AI를 활용한 실시간 원격 생체인식 식별 시스템 사용도 사실상 금지된다.
강간·테러와 같은 중대 범죄 용의자 수색 등 예외적인 경우에 일부 허용되지만,

이 경우에도 법원의 사전 허가를 받도록 하는 등 가용 범위를 크게 제한했다. 미국에서는 작년 7월 정부와 구글, 마이크로소프트, 오픈 AI 등 주요 AI 기업 7곳이 딥페이크 워터마크 사용을 공식화했으며, 의회 차원의 법안 제정도 추진되고 있다.

국내에서는 지난해 12월 국회에서 선거 90일 전부터 유권자를 겨냥해 딥페이크를 활용한 선거운동을 원천 금지하는 것을 골자로 한 공직선거법 개정안을 의결했다. 그러나 딥페이크 관련 대응을 위한 법안들은 다수 국회에 발의돼 있지만, 21대 국회 임기 만료(5월29일)까지 소관 상임위원회 문턱을 넘지 못할 것 같다.

AI 기술은 급속도로 발전하지만 규제는 그 속도를 따라가지 못하고 있는 것이 현실이다. 여러 가지 이유 중 하나는 현재 국회의원 300명중 정보통신기술관련 경험자가 10명도 안 된다는 사실이다. 말로만 “경제”를 외칠게 아니라 민간기업 기술발전 수준에 맞는 입법기관의 기능을 국민들은 요구한다. 국민들의 피해를 예방하기 위해서는 관련 법제도 마련과 함께 AI 기반 딥페이크 식별기술을 발전시키는 것이 급선무라는 지적도 나온다. AI 기술은 인간을 돕고, 보다 나은 삶을 영위하기 위한 차원에서 고안되었다는 사실을 인식해야 할 것이다.

AI 기술 발전은 인류멸종 수준의 위협이 될 수 있다는 전망과 함께 AI에 대한 수요가 급증하면서 AI 시대가 만들어 낼 위험한 미래에 대한 우려도 커지고 있다.
이런 AI가 인간의 모습을 한 로봇에 탑재돼 인류와의 공존을 눈앞에 두고 있다.
거울 속 자신을 보며 놀라다 장난을 치고 코에 손을 대려 하자 못마땅한 듯 뿌리치기도 한다. 사람들의 대화에 참견하고 얼굴에 있는 27개의 장치로 표정을 만들어내기도 한다.

엔비디아를 비롯한 로봇 기업들의 목표는 단순히 인간의 움직임을 따라하는 수준의 로봇이 아니다. 강력한 AI 칩으로 인간형 로봇 완성을 목표로 하고 있다.

로봇이 사람처럼 알아서 판단하고 동작하는 완전한 인간형 로봇을 꿈꾸고 있는 것이다. 로봇은 인간처럼 판단하는 수준에 가까워지고 있다.
먹을 것을 달라고 요청하자 사과를 골라 건내기도 한다. 간단해 보이지만 말을 이해하고, 물건들을 인지하고, 그 중 어떤 것을 먹을 건지 판단해서 적당한 힘으로 사과를 집는 행동까지 똑똑한 두뇌 덕에 가능한 것이다.

로봇의 두뇌를 인간 수준으로 고도화하려면 고성능 AI 반도체가 필요하다. AI 반도체 시장을 주도하고 있는 엔비디아가 로봇 분야에 과감하게 도전장을 내민 이유이다.
로봇이 인간을 따라잡으려면 아직 해결해야 할 과제가 많지만 핵심인 두뇌와 몸은 인간의 세계로 들어서고 있는 것이다.

AI 반도체는 AI 서비스 구현에 필요한 대규모 연산을 초고속. 저 전력으로 실행하는 “AI 맞춤형 비메모리 반도체”(non memory semiconductor)로 AI 핵심 두뇌이다.

최근 AI 서비스가 생활과 산업 전반에 빠르게 확대되면서 처리해야 하는 데이터양이 많이 증가하는데, 성능이 우수하고 가격이 저렴한 AI 반도체를 사용하면 데이터 처리 성능을 높이면서도 비용 부담이 적어질 것으로 기대하고 있어 많은 기업에서 AI 반도체 시장에 도전하고 있다. 즉 AI 기술의 발전에 필수적 요소인 AI 반도체확보가 더 많은 기회를 얻을 수 있기 때문에 세계적 기업들이 AI 반도체 시장에 뛰어들고 많은 돈을 투자하며 자체생산을 준비하고 있는 것이다. 미래기술의 핵심인 AI 반도체는 이미 우리 생활주변에서 많이 사용 중에 있으며, 집에서 사용하는 스마트 홈은 사용자의 생활방식을 학습하여 맞춤형 서비스를 제공하고, 조명, 보안 시스템 등을 자동으로 제어해 에너지 효율성을 높여 편의를 제공하는데, 이 모든 기능에 AI 반도체가 사용된다.​ 또한 AI 반도체는 자율주행 자동차의 핵심 기술로 주변 환경과 경로 인식, 위험 예측 및 제어 등을 가능하게 해 안전하고 편리한 자율주행을 실현하는데, 중요한 역할을 하며, 의료 영상분석, 질병진단, 치료계획 수립, 신약 개발, 로봇 수술 등 의료 분야에서도 활용되고 있어 다양한 의료 서비스의 질을 높이고 정확성을 향상시키는 데 기여하고 있다. AI 기술은 앞으로가 더욱 기대되는 혁신기술로서 AI 반도체의 역할이 매우 확대되고 발전된 기술력으로 AI 기술도 함께 성장해 우리가 더욱 편리한 일상을 누릴 수 있길 기대해 본다.

특히 인공지능(AI) 시장이 확대되면 될수록 삼성전자나 SK하이닉스의 반도체시장은 더욱 확대되어 우리나라 경제발전에 더 많은 기여를 할 것으로 예측된다.

 

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