김형진 신소재공학부 교수가 지난 23일 인천대 전자공학과 교수 연구팀과 함께 차세대 인공지능을 위한 환경친화적 메모리 솔루션을 개발했다. 기존 메모리 기술은 데이터 저장 파트와 연산 처리 파트가 나뉘어져 있어 데이터양이 방대한 인공지능 연산에 비효율적이라는 한계가 존재했다. 김 교수는 불필요한 데이터 간 이동을 줄이고 연산 효율을 높이기 위해 데이터가 저장된 메모리 유닛 내에서 연산할 수 있는 새로운 메모리 솔루션을 개발했다. 

이번 연구 결과는 국제저명학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)' 4월 호에 게재돼 그 우수성을 인정받았다. 새로운 개발을 통해 더 나은 생활에 이바지한 김 교수를 만났다. 

이번 연구는 고성능의 인공지능 알고리즘을 개별 기기에서 구현할 수 있게 함으로써 중앙 서버 의존도를 낮췄다는 점에서 의의가 있다. 김 교수는 "중앙 서버의 의존도를 낮추는 것은 에너지 효율을 높이는 효과와 인공지능의 안정적 보급 효과의 두 가지 측면에서 의미를 가진다"고 답했다. 

우리가 사용하는 챗 GPT 등의 인공지능은 연산 성능이 높은 중앙 서버에서 데이터 처리가 이뤄진다. 인공지능 알고리즘을 수행할 때에는 막대한 에너지 처리가 필수적이다. 데이터 저장과 연산 처리가 나뉘어져 있는 일반 컴퓨터 구조에서는 데이터가 전달 시 소모되는 에너지 양이 막대해 비효율적이다.

또한 오랜 시간이 소요되며 계속해서 데이터가 통신을 통해 이동하게 될 경우 트래픽 오류가 발생할 수 있다. 그러나 저장된 메모리 유닛 내에서 데이터 연산이 가능하다면 중앙서버 의존도가 줄어들고 불필요한 데이터의 이동이 사라져 에너지 효율이 높아진다.

통신이 잘 터지지 않는 지역에서는 중앙 서버에서의 연산 과정이 전달되기 어렵다. 데이터 간 이동에 제약이 걸리는 순간 통신이 필요한 기술을 사용하지 못하는 경우가 발생한다.

대표적인 예시가 자율주행이다. 실시간 주행 상황을 중앙서버에 보내고, 해당 영상을 토대로 운전 결정을 내려야 하기에 통신이 필수적이다. 통신 환경이 열악한 지역의 사람들도 자율주행과 같이 생활에 도움이 되는 기술을 사용하기 위해 인공지능 알고리즘 구동 방식의 변화는 필요하다. 김 교수는 "말단 기기에서 인공지능 연산을 직접 할 수 있다는 것은 인공지능 기술 보급 활성화에 기여한다는 큰 의미가 있다"고 말했다.

'서버 의존적'이라는 것은 개인을 위한 맞춤화가 되지 않는다는 방증이다. 서버에 저장된 알고리즘 그대로 수행된 결과를 그저 받아들이기 때문이다. 그러나 개별 단말 기기에 인공지능 알고리즘을 처리할 수 있는 연산 장치를 도입하면 개인의 패턴에 맞는 별도의 학습이 가능해진다. 즉 인공지능과 개인 사이 역학 관계의 치환이 이뤄질 수 있다. 김 교수는 "중앙서버 통신의 의존도가 떨어진다는 것은 다방면의 기대효과를 촉발한다는 점에서 큰 의미가 있다"며 관련 연구를 지속할 의지를 전했다. 

김 교수는 "우리나라가 인공지능 반도체 분야에서 가장 큰 성공 가능성을 가지고 있다"고 말했다. 인공지능 반도체 기술의 핵심은 메모리 반도체를 활용해 비메모리 반도체 기술을 만드는 것으로, 이 메모리 반도체 기술의 정점은 한국이다. 그는 "아직 기술 개발 초기 단계이기 때문에 누가 빠르게 이 기술을 선점하는지가 매우 중요하다고 생각한다"며 "아직 더 많은 연구들이 필요하다"고 강조했다.

메모리 반도체 관련 연구를 지속하기 위해서는 기업과 대학 간 교류 활성화가 필수적이다. 김 교수는 "대학은 새로운 미래 기술 개발의 장이라고 생각한다"며 "새로운 인공지능 반도체 기술을 개발하기 위해서는 기업들이 보유한 최첨단 메모리 반도체 기술을 활용해야 하기에 산학 간 협력이 더욱 활발하게 이뤄지면 좋겠다"는 바람을 전했다. 이어 그는 "그렇게 될 때 우리나라가 인공지능 반도체 시장 선도주자로서 견고한 위치를 선점하게 될 것이다"고 덧붙였다. 

김 교수는 학생들에게 "실패하는 것 자체를 너무 무섭게 생각하지 않았으면 좋겠다"고 당부의 말을 전했다. 그는 "성공을 위해서 실패는 꼭 필요하다"며 "실패가 당연하다고 생각하고 시작하면 과정 속 성공 하나하나가 기쁘게 다가올 것이다"고 발상의 전환을 강조했다. 

또한 그는 '몰입해 보는 경험'의 중요성을 언급하며 "몰두한다는 것은 마음에서 우러나와야 하기 때문에 방학 중 자신이 정말 해보고 싶은 것을 찾아 끝까지 해보는 경험이 필요하다"고 조언을 전했다. 이어 그는 "그런 경험이 쌓이면 자연스럽게 실패에 무너지지 않고 덤덤하게 전진할 수 있을 것이다"고 격려의 말을 전했다. 

마지막으로 김 교수는 한양인들에게 한 가지 인생 조언을 건넸다. "긴 시간 생각해서 해보고 싶었던 일을 찾고 몰입해보세요. 그 과정에서 실패는 수없이 많을 겁니다. 하지만 기억하세요. 열과 성을 다해 노력하다 보면 어느새 수많은 사람 속 빛이 나는 단 한 사람이 되어 있을 겁니다."