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[김정호의 4차혁명 오딧세이] 인공지능에서 노벨상이 나온다

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[편집자] 4차 산업혁명은 모든 사물과 인간을 연결하여 빅데이터를 모으고, 이를 이용하여 인공지능으로 학습하여, 결국 인공지능이 인간을 대체하는 시대를 말한다. 이러한 4차 산업혁명의 물결이 산업뿐만 아니라 경제, 사회, 정치 등 전 분야에 걸쳐서 막대한 변화를 일으키고 있다.

글로벌뉴스통신사 뉴스핌은 '김정호의 4차혁명 오딧세이' 칼럼을 매주 연재하여 4차 산업혁명의 본질과 영향, 그리고 전망을 독자들에게 쉽게 소개하고자 한다. 4차 산업혁명의 핵심은 바로 인공지능, 빅데이터, 클라우드 컴퓨팅으로 표현할 수 있으며 그 핵심 부품이 반도체이다. 이들 핵심 기술의 개념과 원리, 응용을 설명하여 일반 독자들이 4차 산업혁명에 대해서 공감하고 이해하며 더 나아가 개인과 기업, 국가의 미래를 계획하는 것을 돕고자 한다.

김정호 카이스트(KAIST) 전기 및 전자공학과 교수는 서울대 전기공학과를 졸업하고 미국 미시건대에서 박사 학위를 받았다. AI대학원 겸임교수, IEEE펠로우, 카이스트 ICT석좌교수, 한화 국방 인공지능 융합연구 센터장, 삼성전자 산학협력 센터장 등을 겸하고 있다.

 

 노벨상의 조건

이번 달은 노벨상이 연속해서 발표되는 시기이다. 매년 기다렸지만, 아쉽게도 한국 과학자 중에서 아직 노벨상이 나오지 않았다. 매년 많은 연구비를 지원하는 정부나 국민 입장에서도 실망감이 클 것으로 생각한다. 하지만 상당히 오랜 기간 한국에서 과학 분야 노벨상 수상은 나오지 않을 전망이다.

노벨상 중에 과학분야상은 인류 발전과 복지에 지대한 영향을 미치는 과학적 발견이나 발명을 처음으로 달성한 과학자들에게 돌아간다. 여기서 핵심 단어가 '인류 발전과 복지에 지대한 영향'과 '과학적 발견이나 발명', 그리고 '처음'이다.

김정호 교수

한국에서 노벨 물리학상, 화학상, 의학상 등 과학상이 나오기 어려운 원인은 바로 '처음'이라는 요구조건 때문이라 생각한다. 한국에서 교수나 연구자들은 대부분 과학 선진국에서 이미 시작한 연구를 따라 하는 경우가 대부분이다. 추종 연구나 개선 연구이다.

또는 해외에서 박사학위를 받을 때 연구한 분야나 주제를 갖고 와서 평생 연구하는 경우가 많다. 논문은 나오지만, 대부분 연구 결과를 조금 개선할 뿐이지 처음 그 연구를 시작한 독창적인 연구자는 아니다. 이러한 추종 연구를 일명 이를 '설거지 연구'라고 부르기도 한다. 이러한 주제로 아무리 많은 인력과 연구비를 투자해도 노벨상이 나오지 않는다.

독창적이고 창의적인 연구를 처음으로 시작하기 위해서는 탐험정신과 도전정신, 차별화, 용기가 필요하다. 여기에 더해서, 이러한 외로운 연구를 30년 가까이 하기 위해서는 열정과 신념이 필요하다. 이러기 위해서는 상당한 통찰력과 위험 감수가 필요하다.

주제는 인류의 생명과 환경, 안전에 대한 근본적인 해결책이 되는 주제여야 한다. 그리고 위험도가 높은 독창적인 연구를 30년 지원할 수 있는 연구 지원 체계와 문화가 필요하다.

우리 교육 체계의 변화가 필요한 시점이 되었다. 우리 교육체계는 주입식으로, 정답이 있는 문제를 열심히 푸는 것으로 성적을 매긴다. 그 결과, 교육이 인간의 호기심과 도전을 격려하고 증폭하기보다는 사회적, 경제적 '계층 이동'을 위한 수단으로서의 의미가 더욱 강조되고 있다. 이러한 조건에서 노벨상을 기대하기 더욱더 어렵다.

인공지능 분야가 노벨상 후보다

4차 산업혁명 시대를 맞아 인공지능이 점점 더 중요해지고 있다. 인공지능이 인간을 대신해서 노동하고, 그 결과 인간에게 시간과 노동으로부터의 자유를 선물하기 시작했다. 인공지능은 과학 기술과 정치, 경제뿐만 아니라 산업 전체에도 큰 영향을 미치기 시작했다.

앞으로 이러한 영향은 더 깊고 넓게 퍼질 전망이다. 여기서 과학 기술적 동력은 딥러닝(Deep Learning) 혹은 기계학습(Machine Learning)이라고 불리는 인공지능이다.

그래서 필자는 10년 전후로 인공지능 발명자가 당연히 노벨상 수상자가 될 것으로 판단한다. 현재 과학기술의 발명 중에 인공지능만큼 강력한 영향을 미치는 기술 진보가 생각나지 않는다. 당분간 그럴 것이다.

인공지능 분야에서 노벨상을 받는다면, 5명의 후보를 들 수 있다. 캐나다 토론토 대학의 제프리 힌턴(Geoffrey Hinton) 교수, 페이스북의 얀 르쿤(Yann LeCun) 박사, 캐나다 몬트리올 대학의 요수아 벤지오(Yoshua Bengio) 교수, 앤드루 응 전 스탠퍼드대 컴퓨터공학과 교수이다.

마지막으로 GAN(Generative Adversary Network) 인공지능을 개발한 이안 굿펠로우(Ian GoodFellow)를 들 수 있다. 이들은 인공지능 딥러닝 기술을 처음 시작했거나, 이후 크게 발전시키거나, 확대하는 데 결정적인 역할을 했다.

업적 관점에서 보면, 제프리 힌튼 교수는 인공지능 딥러닝 분야의 진정한 선구자로 특히 학습과정인 역전파 학습(Back Propagation) 기법과 CNN(Convolution Neural Network) 발전에 크게 기여했다.

얀 르쿤 박사는 CNN을 이용한 컴퓨터 영상 인식(Computer Vision)과 인공지능 문자인식(Optical Character Recognition)으로 유명하다. 요슈아 벤지오 교수는 최근 큰 관심을 끌고 있는 새로운 딥러닝 인공지능 알고리즘인 GAN 알고리즘의 창시자이다.

GAN 인공지능의 수학적 토대를 마련한 이안 굿펠로우(Ian Goodfellow). [출처: Youtube 캡쳐]

마지막으로 이안 굿펠로우는 창조 작업에 쓰이는 GAN의 수학적 토대를 마련했다. 아쉽게도 여기에 한국인 과학자의 이름은 없다. 이러한 배경으로 한국에서 인공지능 분야에서 노벨상 수상자가 나올 가능성이 매우 희박하다.

한국에서 노벨상은 메모리 분야에서 나온다

만약, 미래에 한국에서 노벨상이 나온다면 디램(DRAM)을 포함한 반도체 메모리 분야일 가능성이 높다.

왜냐하면 인공지능, 빅데이터 세상에서 컴퓨터로 데이터를 처리하는 데 메모리만큼 중요한 부품이 없다. 메모리의 혁신은 컴퓨터 성능의 획기적인 향상을 구할 수 있다. 손안의 스마트폰에 인공지능이 들어오려면, 누구나 쉽게 인공지능을 쓰려면, 새로운 반도체 메모리가 필요하다.

지금보다 더 빠르고, 더 적은 전력소모와 늘어난 용량을 가지면서 프로세서와 결합한 형태가 될 수도 있다. 그 형태가 새로운 물질을 이용한 디램(DRAM)의 형태, 메모리 셀의 3차원 구조, 3차원 패키지 구조, 혹은 뉴로모픽과 같은 인공지능 가속기 형태일 수 있다. 여기에 더해 메모리에서 열을 냉각할 수 있는 독창적인 구조에서 나올 수도 있다.

메모리는 4차 산업혁명에서 가장 중요한 부품이다. 그러니 한국에서 노벨상이 나오려면 메모리 연구를 지금부터 30년간 지원하면 제일 가능성이 높다. 다행히 반도체 메모리 분야에서 한국 산업이 세계 1등이다. 한국에서 노벨상을 배출하려면 반도체 메모리를 더욱 열심히 연구하며 개발하면 언젠가 가능하게 된다.

나노미터 단위의 반도체 메모리 디램(DRAM) 셀의 단면 전자 현미경(SEM) 사진. [출처=KAIST]

인공지능 방법 중에 강화학습(Reinforcement Learning)이라는 알고리즘이 있다. 이러한 강화학습 알고리즘은 탐험과 탐색을 좋아한다. 끊임없이 새로운 시도를 하고, 그 결과를 기록한다. 이러한 자체 학습 과정을 통해서 최적의 솔루션을 찾는다.

인공지능 바둑 프로그램인 알파고에서도 이와 같은 강화학습 알고리즘을 사용했다. 이 탐험 과정에서 수천만 번도 더 다시 탐험한다. 여기서 체력은 전기에너지에서 공급받는다. 인간은 한두 번 시도하고 실패하면 그만두지만, 컴퓨터는 계속한다. 그래서 인공지능이 인간보다 더 똑똑할 수도 있다.

우리가 과학 기술 분야에서 포기하지 않고 끝까지 연구하는 힘은 결국 '호기심'과 과학적 탐구에 대한 '열정'이 아닐까 한다. 그리고 이 과정을 30년 이상 끌어갈 끈기도 필수적이다. 한국 과학자들도 남들이 몰라주는 한 분야를 30년 지속할 호기심과 끈기, 그리고 열정이 필요하다. 인공지능 강화학습에서 거꾸로 우리가 배운다.

강화학습 과정에 필요한 누적 보상을 표현하는 가치함수(Value Function) 수식 노트. [출처=KAIST]

 

김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수 joungho@kaist.ac.kr

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"북한 핵잠수함은 순항핵잠(SSGN)" [서울=뉴스핌] 김종원 선임기자 = 북한 관영 조선중앙통신이 25일 김정은 북한 국무위원장이 8700t급 '핵동력 전략유도탄 잠수함 건조사업'을 현지 지도했다고 보도했다. 북한의 '핵동력 전략유도탄 잠수함'은 핵연료를 추진 동력으로 핵탄두를 장착한 잠수함발사 탄도미사일(SLBM)과 순항미사일(SLCM)을 운용할 수 있는 8700t급 중형 순항유도탄 핵잠(SSGN)으로 분석됐다. 북한은 올해 3월 핵동력 전략유도탄 잠수함 건조가 추진되고 있다고 공개했다. 당시 잠수함 하단부만 공개했지만 이번에는 동체 전체를 전격 공개했다. 건조 중인 핵잠 배수량이 8700t급이라고 처음 언급했다. 김정은 북한 국무위원장이 8700t급 핵잠수함 건조 현장을 지도했다고 북한 관영 매체들이 25일 보도했다. 사진은 방청도료가 칠해진 대형 선체를 살펴보는 김정은과 수행 간부들. [사진=노동신문]  ◆핵연료 장전·원자로 시운전·실출력 운전 남아 홍민 통일연구원 선임연구위원은 북한의 핵잠 건조 단계와 관련해 원자로 등 핵심 장비가 들어간 상태의 외피 결합과 외관 완성으로 평가했다. 홍 선임연구위원은 "핵추진잠수함 건조 단계로 볼 때 원자로 압력용기와 증기발생기, 주터빈 계통, 감속기·주축 라인, 주냉각 펌프 하우징, 미사일 발사관 구조물이 내부에 들어간 상태"라고 말했다. 홍 선임연구위원은 "잠수함 중앙부에 서 있는 김 위원장의 선체 중앙부는 원자로 구획 부분"이라면서 "최고지도자에게 공개했다는 것은 원자로 탑재가 끝난 완전한 선체 실루엣 상태라는 의미"라고 설명했다. 향후 핵연료 장전과 완전한 원자로 시운전, 실출력 운전이 남아 있는 것으로 분석했다. 8700t급과 중형 순항유도탄 핵잠(SSGN), 함교와 발사관 구간이 연동된 설계라고 봤다. 홍 선임연구위원은 "25개의 다축 트롤리에 얹혀 있는 잠수함 공개와 배수량 기준 미국·러시아·중국 등의 통상 1만1000~1만8000t급의 전략핵잠(SSBN)이나 순항핵잠(SSGN) 보다는 작은 사이즈"라면서 "배수량 기준으로는 러시아의 아쿨라급(8000~8500t), 델타급 III·IV(9000~10000t)과 유사하다"고 분석했다. 김정은 북한 국무위원장이 8700t급 핵잠수함 건조 현장을 살펴봤다고 노동신문이 25일 전했다. 사진은 딸 주애와 함께 이야기 하고 있는 모습. 뒤편의 '군자리 혁명 정신'이란 글귀는 6.25 전쟁 당시 탄약과 무기 제조와 보급을 위해 지하 군수공장이 위치한 군자리의 주민들이 결사의 각오로 임했다는 점을 강조하는 선동 구호. [사진=노동신문] ◆SLCM에 소수 SLBM 운용 혼합형 배치 특히 홍 선임연구위원은 "북한이 공개한 잠수함의 특징은 중앙 미사일 발사관 구획과 함교를 구분하지 않고 일체화시킨 설계"이라면서 "함교(지휘·항법·센서·통신 상부구조)와 발사관(VLS) 사이에 독립 격벽을 치고 외관상 매끄럽게 연동된 외형으로 처리했을 가능성이 있다"고 판단했다. 선체골격에서는 러시아 델타급 III·IV, 선체 비율에서는 중국의 진급(Type 094)과 유사한 것으로 분석했다. 중앙부가 두툼해지는 배럴형(bulged) 실루엣으로 발사관을 중앙에 집중 배치하는 델타급의 전형적 특징과 유사하다. 중앙 발사관 높이를 함교와 연동시킨 것은 SLCM 이외에도 소수의 SLBM을 운용하는 혼합형 배치 가능성도 있다고 홍 선임연구위원이 분석했다. 북한의 잠수함 용어 표현과 잠수함 성격으로 봤을 때 순항핵잠(SLCM)용이거나 SLCM 다수와 SLBM 소수의 혼합 플랫폼으로 봤다. 홍 선임연구위원은 "핵동력 전략유도탄 잠수함을 영문판에 'nuclear-powered strategic guided missile submarine'로 표기해 'guided missile'은 통상 순항미사일(SLCM)"이라고 설명했다. 북한 김정은(왼쪽 셋째) 국무위원장이 핵잠수함 건조 현장을 돌아봤다고 노동신문이 25일 전했다. 사진은 노동당 군수공업부장 조춘룡(김정은 오른쪽) 등과 잠수함 설비를 살펴보는 장면. 뒤편으로 '침략자 미제와 대한민국 것들을 쓸어버릴 무기생산에 총권기하자'는 선동 구호가 보인다. [사진=노동신문]  ◆한국 해군 핵잠수함 건조·도입 속도 붙을 듯 홍 선임연구위원은 "일단 핵탄두 SLCM을 탑재하는 SSGN의 성격이라고 볼 수 있다"면서 "다만 소수의 SLBM과 다수의 SLCM 혼합 플랫폼 가능성도 배제하기 어렵다"고 말했다. 핵탄두와 재래식탄두 이중 용도의 전략 순항미사일을 탑재하는 잠수함일 경우에는 저고도 비행으로 요격 회피 가능성이 있어 '제2격' 보복능력이 신장될 것으로 분석됐다. 홍 선임연구위원은 "8700t급 SSGN일 경우 전략순항 미사일 화살-2, 화살-1라-3(대형화 개량형), 불화살-3-3-1 등을 탑재할 수 있고 사거리는 1500~2000km 정도일 것으로 보인다"고 관측했다. 잠수함 함수 부분에 어뢰관 6~7개가 식별돼 핵어뢰 탑재 가능성도 나온다. 현재 미국은 공격핵잠(SSN) 50척과 순항핵잠(SSGN) 4척, 전략핵잠(SSBN) 14척 잠수함 전력으로 전 세계를 상대로 24시간 365일을 중단 없이 전략·전술 작전을 벌이고 있다. 북한이 핵잠 실물 전체를 전격 공개함에 따라 향후 한국의 핵잠 건조와 도입도 속도가 붙을 것으로 보인다. kjw8619@newspim.com 2025-12-25 14:17
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연말 공항은 설렘으로 가득하다 [서울=뉴스핌] 신수용 기자 = #. 스타트업 입사 4년 차인 30대 직장인 A씨는 연말에 아껴둔 휴가를 소진하기로 결심했다. 그동안 여러 프로젝트로 쓰지 못한 연차를 모두 사용하기로 했다. 회사에서도 연차 소진 권고가 내려지면서 징검다리 연휴를 눈치 보지 않고 사용할 수 있는 분위기가 조성됐다. 이에 A씨는 크리스마스 이브인 23일, 24일과 26일 연차를 내고 22일 저녁 일본에 도착해 여정을 시작하는 6박 7일 여행을 다녀오기로 마음먹었다. [서울=뉴스핌] 신수용 기자 = 24일 비행기 출발을 기다리는 이들로 설렘이 가득차 있던 김포공항에는 크리스마스 이브를 맞이해 화요일인 26일 징검다리 연휴에 연차를 낸 이들과, 고국으로 돌아가는 외국인 관광객 등이 공항에 자리했다. 2025.12.24 aaa22@newspim.com 24일 크리스마스를 앞둔 김포공항은 여행객으로 북적였다. 크리스마스 다음날인 26일 금요일 하루를 연차로 내면 최소 3박 4일의 휴가를 즐길 수 있어서다. 내년 1월 1일 신정까지 연차를 내면 최장 11일을 휴가로 사용할 수 있다. 커다란 캐리어를 양손에 쥐고 있는 하루토(가명·23) 씨는 이날 고국인 일본으로 돌아간다. 그는 "한국 여행을 마치고 가족들과 크리스마스와 연말을 함께 보내기 위해 고국인 일본에 가기로 했다"고 설명했다. 이날 출국장에는 외국인들이 화장품 등 다양한 선물을 가득 담은 박스와 커다란 캐리어를 밀며 분주히 오갔다. 출국장에 위치한 체크인 줄에는 커다란 기내용 캐리어를 쥔 사람들로 줄들이 가로세로 빽빽히 차 있었다. 이른 아침 시간에 출발하느라 챙기지 못한 끼니를 벤치에 앉아 간단히 빵과 커피로 때우는 이들도 간간히 보였다. 안양에서 왔다는 30대 커플은 "4박 5일 일정으로 대만으로 갈 예정"이라며 "직장인이라 업무 때문에 더 휴가를 내지 못해 아쉽다. 뒤에 휴가를 더 붙였다면 유럽에 가고싶었다"고 아쉬워했다. 이어 "업무가 쌓여있어도 연차를 아예 날릴 수는 없고 (회사에서도) 소진하라는 분위기여서 다행이었다"라며 "대만에서 맛있는 음식을 많이 먹어보고 싶다"며 기대감을 감추지 못했다. [서울=뉴스핌] 신수용 기자 = 24일 김포공항 출국장 한 켠에 쌓여 있는 캐리어와 수화물들. 2025.12.24 aaa22@newspim.com 이날 공항에서 만난 40대 여성은 서울 서초구 양재에서 공항으로 왔다. 그는 "중국 상하이에서 근무하는 남편을 만나러 간다"며 "중국에서 2주 정도 같이 연말을 보낼 것"이라고 말했다. 해외에서 보내는 장기 휴가가 가능한 이유는 크리스마스인 25일, 내년 신정인 1월 1일이 각각 목요일이기 때문이다. 금요일인 26일(금요일), 29일부터 31일까지, 내년 1월 2일(금요일) 등 총 5일의 연차를 사용하면 최장 11일의 휴가를 즐길 수 있다. 가족끼리 휴가일을 맞춰 같이 해외 휴가를 가는 경우도 있었다. 장승훈(28·건국대 컴퓨터공학과) 씨는 "참여하고 있는 개발자 관련 프로그램에 양해를 구하고 나를 포함해 총 6명이 중국 상하이로 어머니 생일과 가족 기념일을 겸해 가족 여행을 간다"며 "아버지나 삼촌 등 다른 분들도 휴가를 낼 수 있었던 것 같은데 중국을 가본 적이 없어 기대가 된다"고 말했다. 이날 출국하는 여행객들의 목적지는 일본과 중국이 대부분이었다. 고환율과 엔저의 영향으로 여행 경비 부담이 비교적 덜한 일본이나 중국이 인기 관광지로 꼽혔다. 여행 전문 기업 노랑풍선에 따르면 올해 12월 25일부터 내년 1월 4일까지 노랑풍선을 통해 해외 패키지여행을 예약한 고객 수는 전년 동기간 대비 약 10% 증가한 것으로 나타났다. 특히 이중 일본이 30%로 가장 높았고, 중국(20%)이 그 뒤를 이었다. 베트남과 필리핀은 각각 16%, 7%를 차지했다. 노랑풍선 관계자는 "한한령 완화와 단체 비자 발급 확대, 주요 노선의 항공편 증편 등 여행 여건이 개선되면서 중국 여행객이 늘었다"며 "긴 연휴로 장거리 여행을 가는 이들이 생기며 유럽은 8% 수준을 늘었다"고 설명했다. aaa22@newspim.com 2025-12-24 14:41
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긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
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