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[김정호의 4차혁명 오딧세이] 인공지능을 위한 인공데이터 생산

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[편집자] 4차 산업혁명은 모든 사물과 인간을 연결하여 빅데이터를 모으고, 이를 이용하여 인공지능으로 학습해, 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 연재하며 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 산학협력센터장 등을 겸하고 있다.

데이터가 필요한 인공지능 학습

인공지능 중에서 데이터로 학습하는 방식을 기계학습(Machine Learning)이라고 하고, 그 기계학습 중에서 데이터에 이름(Label)을 붙여서 학습하는 방식을 지도학습(Supervised Learning)이라고 한다.

김정호 교수

데이터에 이름을 붙여야 하는 인공지능 학습 방식이다. 대표적으로 이미지를 인식하는 CNN(Convolutional Neural Network) 알고리즘이 이 방식의 인공지능이 된다. 이미지와 이름을 보고 학습해서 물체를 판단해 낸다.

그런데 이러한 지도학습 방법은 많은 비용과 노동력이 필요해서 결국 시간과 자본이 들어간다. CNN 학습을 위해서는 수백만 장, 수천만 장의 사진을 모으고, 그 사진에 이름을 붙여야 한다. 이러한 작업에 개인이 자발적으로 이름을 붙일 수 있으나 그 한계가 있다.

구글과 페이스북은 인터넷과 SNS로부터 수많은 데이터인 사진 이미지를 모은다. 여기에 모두 직접 사람이 이름을 붙이기는 불가능에 가깝다. 그래서 구글과 페이스북은 사진 상황을 보거나, 해시태그를 이용해서 자동으로 그림에 이름을 붙이는 인공지능 알고리즘 연구를 하기도 한다. 이것이 모두 데이터에 이름을 붙이는 데 필요한 노력이다. 인공지능이 학습하는 데 필요한 비용이다. 데이터와 이름은 무료가 아니다.

사람 중에 똑똑한 사람을 '하나를 알려주면 열을 안다'라고 표현하기도 한다. 학생을 지도하다 보면 그런 학생을 종종 만난다. 나중에는 그 학생이 오히려 나에게 스승이 된다. 그런 학생들을 통해서 거꾸로 배운다. 이럴 때 학교에 있는 교수로 최고의 기쁨을 느낀다. 이런 학생은 스스로 학습하고 연구하는 독자적인 학습과 연구 수행능력을 갖추게 된다.

인공지능을 지도할 때도 마찬가지이다. 학습을 줄이고 최대한 인공지능의 지능을 높이고자 연구한다. 그러면 데이터 모집과 이름 붙이기 수고가 줄어들 수 있다. 그럼 척척 알아서 학습하게 된다.

CNN을 이용한 이미지 분류 및 탐지 방법. [출처=KAIST]

최소한의 데이터로 인공지능 학습

이러한 연구 중, 최근에는 인공지능 연구로 전이학습(Transfer Learning)이라고 불리는 학습 방법이 있다. 한번 배운 학습 결과를 다른 곳에 다시 쓴다는 의미이다. 다시 말하면, 여러 번 배울 필요가 없다는 의미이다. 수학에서 기초 원리를 잘 파악하면 다양한 응용문제를 푸는 원리와 같다.

이처럼 한번 학습한 결과를 다른 응용에 적용하려는 시도를 전이학습(Transfer Learning)이라고 부른다. 학습과정에서 얻는 인공지능망의 구성과 변수도 다른 용도의 인공지능망으로 전이될 수 있다. 그럼 이를 전수한 새로운 인공지능 신경망은 학습량이 줄어든다. 아예 이러한 전체 과정을 스스로 할 수도 있다. 이 방법을 자체학습(Self-learning)이라고 부른다.

최근 연구하는 인공지능 학습 방법이다. 모두 학습 부담을 줄이고 데이터 필요 분량을 줄이려는 시도이다.

아예 한번 교육으로 모든 교육이 끝나는 단수학습(One short Learning) 방법에 대한 연구도 시작됐다. 수학에서 문제 하나만 풀어보면, 유사한 모든 문제를 푸는 능력이라 보면 된다. 천재를 키우는 인공지능 학습 방법으로 보면 된다.

예를 들면 어린이를 학습할 때, 공룡 사진 하나만 보여주면, 그 이름을 영원히 기억한다. 지금의 인공지능 학습은 많은 수의 사진을 보여주면서 학습하고 그 결과로 인공지능망이 정해진다. 단 한 번의 이미지 학습으로 인공지능망을 정하려는 시도인 셈이다.

매우 도전적이지만, 언제인가 인공지능이 이 단계에 도달할 것으로 본다. 이 학습 방법은 '하나를 가르쳐 주면 모든 것을 안다'라는 설명으로도 가능하다. 천재 학생 지도 방법이다. 이 방법 역시 데이터를 최소화하면서 인공지능을 학습하는 방법이라고 본다.

인공 데이터(Artificial Data)의 생성

인공지능에는 학습을 위한 데이터가 필요하다. 일반적으로 데이터가 많을수록 지능이 높아진다. 그래서 빅데이터를 모으려고 한다. 그래서 데이터도 인공적으로 만들려고 한다. 이를 필자는 인공 데이터(Artificial Data)라고 부른다. 인공지능(Artificial Intelligence)처럼 인공 데이터(Artificial Data)도 대세가 된다. 아예 사람의 도움을 받지 않고 인공지능 스스로가 인공지능 학습용 데이터를 만들 수 있는 세상이 된다.

데이터를 인공적으로 만드는 방법은 제일 먼저 원본 이미지를 변형하는 방법이다. 글자를 인식하는 CNN을 위한 손글씨 데이터를 만든다고 하면, 기본 데이터 글씨(MNIST)를 기초로 컴퓨터가 그 글씨체를 변형할 수 있다.

아래위로 길게 늘이거나, 글씨체 자체를 기울이게 할 수 있다. 또는 흐리게 만들거나, 가늘게 만들 수 있다. 이미지에 잡음을 넣을 수 있다. 바탕도 바꿀 수 있다. 또는 색깔을 다르게 입힐 수 있다. 또는 글자 크기를 키울 수도 있다. 컴퓨터와 알고리즘을 결합하면 한 장의 기본 글씨 이미지로 수백 장, 수천 장의 파생 데이터를 컴퓨터로 만들 수 있다.

이렇게 기본 데이터를 변형해 빅데이터를 만들 수 있다. 이 빅데이터는 다시 인공지능 학습에 쓰인다. 인공(Artificial)이 돌고 돈다.

처음부터 아예 컴퓨터가 스스로 데이터를 만들 수 있다. 그 데이터로 인공지능이 학습한다. 예를 들어 자율주행자동차를 위한 학습용 사고 장면 영상을 만든다고 가정하자. 자율주행자동차 학습을 위해 영상을 직접 만드는 것은 매우 위험하고 비싸다. 따라서 사고 영상을 컴퓨터로 인공적으로 만들어 이를 이용해서 인공지능이 학습하는 것이 효율적이다.

제목과 주제를 주면 컴퓨터가 3차원 영상과 이미지를 만들어 내는 연구가 진행 중이다. 그렇게 되면 인공지능이 경험하는 세계도 인공적으로 컴퓨터로 만들어진다. 데이터를 만드는 시간과 비용, 수량의 한계를 인공 데이터 생성을 통해서 해결하려고 한다. 이런 방식을 필자는 데이터 증강(Data Augmentation)이라고 부르기도 한다.

그뿐만 아니라 강화학습(Reinforcement Learning)에서도 인공적으로 계산해서 학습한다. 강화학습에서는 게임을 하듯이 학습한다. 알파고가 이세돌 9단과 바둑을 둘 때 사용한 인공지능 학습 방법이다.

이제는 컴퓨터끼리 게임을 하면서 바둑 기보 데이터를 생산한다. 그러니 이 상황에서도 인공지능 학습을 위한 환경을 컴퓨터가 가상으로 만든다.

강화학습을 이용해서 공학 문제의 최적화 설계도 자동화하려는 시도가 시작되었다. 여기서도 컴퓨터 시뮬레이션으로 데이터가 만들어지고 이를 통해서 학습한다. 이렇게 되면 컴퓨터가 다 알아서 한다. 이제 학습에도 인간의 도움이 점점 덜 필요하게 된다. 학습도 컴퓨터가 담당한다.

CNN에서 손글씨 학습을 위해 사용되는 MINST(Modified national Institute of Standards and Technology) 데이터베이스 이미지. [출처=MINIST]

가상 데이터(Virtual Data)인 세상

인공지능 학습을 위한 데이터를 모으는데 개인의 정보보호와 특허 문제가 발생한다. 학습을 위해 모은 데이터의 주인은 누구이고, 그 개인의 정보는 어디까지 보호해야 할 것인가가 사회적, 법률적, 정치적 쟁점이 될 전망이다. 그래서 빅데이터를 모으기가 점점 더 어렵게 되었다.

그래서 인공지능을 위한 빅데이터를 컴퓨터로 인공으로 만드는 방법이 중요해진다. 앞으로 점점 더 그렇게 될 것으로 예측한다.

이렇게 만들어진 인공 데이터로 다시 인공지능망이 학습한다. 그 학습 결과는 다른 응용 분야로 전이된다. 그 인공지능으로 인공지능 데이터를 만든다. 이제 인간이 파고들 틈이 없다. 인공지능이 인공 데이터도 만들고, 학습도 스스로 한다. 미래 인공지능의 모습이다. 모두 컴퓨터의 성능과 메모리 반도체의 성능이 높아져 가능하다. 인공 세상(Artificial World)이다. 데이터도 가상화(Virtualization)된다. 

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

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누리호, 5차 발사 성공...군집위성 5기 궤도 안착 [세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 한국형 발사체 누리호가 5차 비행을 마치고 위성 15기를 모두 성공적으로 사출했다. 같은 임무를 수행하는 초소형군집위성(네온샛) 5기를 한 번의 발사로 순차 투입하며 국내 첫 군집위성 발사를 해냈다. 우주항공청과 한국항공우주연구원에 따르면 누리호는 7일 낮 12시25분 전남 고흥 나로우주센터 제2발사대에서 이륙해 낮 12시45분 비행을 마쳤다. 우주청은 초소형군집위성 5기와 큐브위성 10기가 성공적으로 사출됐다고 밝혔다. [서울=뉴스핌] 누리호가 7일 전남 나로우주센터 제2발사대에서 우주를 향해 날아 오르고 있다. [사진=한국항공우주연구원] 2026.10.07 photo@newspim.com 누리호는 이륙 뒤 1단과 페어링, 2단을 차례로 분리하고 3단 엔진으로 고도 약 575km에 올랐다. 이어 네온샛 2호를 시작으로 5기를 35~40초 간격으로 서로 다른 방향으로 내보냈고, 부탑재위성인 큐브위성 10기를 10초 간격으로 2기씩 사출했다. 오태석 우주항공청장은 이날 오후 1시께 나로우주센터 임무지휘센터(MDC)에서 "오늘 누리호는 예정된 발사 시각 12시 25분에 정상적으로 발사되었으며, 이는 그간 발사 이력상 최초로 예정 시간에 발사가 이루어진 사례"라고 말했다. 오 청장은 현재까지 확인된 비행 정보와 영상을 종합하면 누리호가 예정된 비행 절차에 따라 목표 궤도에 도달한 것으로 확인되고 있으며, 초소형군집위성 5기도 계획된 순서에 따라 모두 분리된 것으로 확인되고 있다고 설명했다. 그는 "현재까지 확인된 위성 분리 과정과 비행 상황을 종합하면 위성 분리는 당초 계획에 따라 정상적으로 수행된 것으로 추정된다"고 말했다. 오 청장은 이번 발사의 가장 중요한 임무가 군집위성 5기를 우주공간에서 안전하게 분리하는 것이었다며, 이를 위해 발사체 3단이 설정된 각도와 시간 간격에 따라 자세를 바꿔가며 위성을 순차적으로 분리하는 새로운 기동 방식을 적용했다고 밝혔다. 항우연은 나로우주센터와 제주추적소, 필리핀 동쪽의 팔라우추적소에서 받은 발사체의 작동 상태와 위치·속도·자세 정보를 바탕으로 누리호가 목표 궤도에 정확히 도달했는지, 각 위성이 계획된 시점과 조건에 따라 정상적으로 분리됐는지를 정밀 분석하고 있다. 임무를 마친 누리호 3단은 분리된 위성과의 충돌과 궤도상 자발적 폭발을 막기 위해 남은 산화제와 헬륨 등 잔여가스를 배출하는 후속 조치도 마쳤다. ◆ 국내 첫 군집위성 발사…위성 5기 '다방향' 분리 이번 발사는 같은 임무를 수행하는 위성 여러 기를 한 번의 발사로 순차 투입한 국내 첫 군집위성 발사다. 누리호 상단은 위성끼리 부딪히지 않도록 자세를 제어하며 네온샛을 서로 다른 방향으로 내보냈다. 우주청에 따르면 2호와 3호, 5호와 6호 사이에는 60도, 3호와 4호, 4호와 5호 사이에는 30도씩 기울기를 바꿔가며 분리하도록 설계됐다. 큐브위성까지 모두 분리한 뒤에는 누리호 상단과 위성 간 충돌을 막기 위한 회피 기동을 수행한다. 누리호 5호기 3단에 장착이 완료된 초소형군집위성(네온샛) 2~6호 5기. [사진=우주항공청] 여러 위성을 연달아 내보내기 위해 탑재부 설계도 바꿨다. 기존 누리호의 소형 위성분리장치를 바탕으로 일체형 클램프 밴드 방식의 저충격 위성분리장치를 새로 개발해 처음 적용했고, 큐브위성을 싣기 위한 하부링도 새로 달았다. 위성부 무게는 네온샛 5기 약 500kg, 큐브위성 10기 약 96kg, 위성사출장치와 어댑터 약 475kg을 합쳐 약 1071kg이다. 차세대중형위성 3호를 실었던 4차 발사(약 960kg)보다 무거워졌다. 목표 고도는 4차 600km에서 이번에 570km로 낮아졌다. 네온샛은 한국과학기술원(KAIST) 인공위성연구소가 개발을 총괄한 100kg 미만 초소형 지구관측위성이다. 항우연이 지상·검보정·활용 시스템을, 쎄트렉아이가 위성 본체와 탑재체를 함께 개발했다. 흑백 1m급·컬러 4m급 해상도의 전자광학카메라로 촬영한 영상은 국가안보와 산불·홍수 등 재난·재해 대응에 쓰인다. 이번에 올린 5기는 1차 양산기다. 2027년 6차 발사에서 2차 양산기 5기(7~11호)가 더해지면 10기가 두 개의 궤도면에서 군집을 이룬다. 군집이 갖춰지면 한반도를 하루 3회 이상 촬영하고 같은 지점을 24시간 안에 다시 촬영할 수 있다. 10기를 운영하면 하루 약 70만㎢의 영상을 얻을 수 있다. 과학커뮤니케이터인 강성주 전 한국천문연구원 선임연구원은 한국과학기술미디어센터에 "이제 누리호의 성공 기준도 단순히 끝까지 비행에 성공해 위성을 궤도에 올려놓을 수 있는가에서, 실제 배치나 요구 조건이 더 까다로워진 위성 임무를 얼마나 정확하게 수행했는가로 넓어지고 있다고 본다"고 말했다. ◆ 민간 인력이 콘솔 잡았다…한화에어로 42명 투입 체계종합기업 한화에어로스페이스의 역할도 커졌다. 누리호 1~3호기는 항우연이 제작을 주관했지만, 4호기부터는 한화에어로스페이스가 제작을 주관하고 있다. 이번 5호기도 한화에어로스페이스가 제작을 총괄 주관했다. 발사운용 참여 범위도 넓어졌다. 이번 발사에서 한화에어로스페이스는 발사통제센터(LCC) 콘솔 22개 중 20개에 23명이 참여해 18명이 콘솔을 직접 운용했다. 임무지휘센터(MDC) 6명, 발사대(LP) 10명, 발사체 이송 안전 3명을 더하면 모두 42명이다. 4차 발사 때는 콘솔 조작을 항우연이 맡았고 한화에어로스페이스는 참여에 그쳤다. 이번에는 상당수 콘솔을 한화에어로스페이스 인력이 조작하고 항우연은 관리·감독을 맡았다. 발사운용 주관은 1~4차와 마찬가지로 항우연이 맡았다. 민간의 역할은 6차부터 더 커진다. 누리호 6호기부터는 한화에어로스페이스 단조립 공장에서 단 조립을 마친 뒤 바닷길로 나로우주센터에 옮겨 전체 조립을 한다. 6차 발사에서는 기술이전 대상인 발사통제센터 콘솔 거의 전부를 한화에어로스페이스가 운영할 예정이다. 한화에어로스페이스는 4~7차 발사운용에 참여하며, 고도화사업이 끝난 뒤 누리호 후속 발사를 민간 주도로 이어가기 위한 기술을 익히고 있다. ◆ 1차 실패 딛고 2~4차 성공…5차 위성 15기 사출 누리호는 2021년 10월 1차 발사에서 1.5톤급 위성모사체를 궤도에 올리지 못했다. 이듬해 6월 2차 발사에서는 성능검증위성과 1.3톤급 위성모사체를 궤도에 올리며 개발에 성공했다. 2023년 5월 3차 발사에서는 차세대소형위성 2호와 큐브위성 7기를, 2025년 11월 4차 발사에서는 차세대중형위성 3호와 큐브위성 12기를 실어 날랐다. 3차 발사부터는 반복 발사로 신뢰성을 높이고 기술을 민간에 이전하는 한국형발사체 고도화사업(2022~2028년, 사업비 7968억8000만원)으로 진행되고 있다. 2027년 6차 발사에는 네온샛 7~11호가, 2028년 7차 발사에는 차세대중형위성 5호가 주탑재위성으로 실릴 예정이다. 위성이 궤도에서 제대로 작동하는지는 지상국 교신으로 확인한다. 네온샛은 초기 운영 기간 대전 항우연 지상국이 주관제소를 맡고, 노르웨이 스발바르 지상국이 위성당 100회가량 관제를 지원한다. 남극 세종기지 지상국도 초기 운영에 활용된다. 정상 운영에 들어가면 제주 국가위성운영센터가 주관제소가 된다. 구체적인 비행 결과와 위성의 궤도 투입 결과는 정밀 분석이 끝나는 오후 2시께 프레스센터 상세 브리핑에서 발표된다. 네온샛 초기 교신 결과는 오후 4시30분께 공개할 예정이다. 큐브위성 10기의 교신 종합 결과는 13일께 발표한다. biggerthanseoul@newspim.com 2026-10-07 13:48
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새 주인 찾는 홈플러스, 희망퇴직 카드 꺼냈다 [서울=뉴스핌] 남라다 기자 = 홈플러스가 경영 정상화를 위한 인력 구조조정에 나섰다.  7일 유통업계에 따르면 홈플러스는 이날 마트노조 홈플러스지부와 홈플러스 일반노조에 희망퇴직 시행 관련 공문을 발송했다. 신청 기간은 이날부터 오는 22일까지다. 퇴직일은 이달 31일이며, 회사는 퇴직금을 다음달 14일까지 지급하겠다고 밝혔다. 홈플러스. [사진 = 뉴스핌DB] 홈플러스는 앞서 지난달 15일 각 노조와 만나 경영 상황을 설명하고 정상화 방안의 하나로 희망퇴직을 언급했다. 이번 희망퇴직은 매출 부진과 대형마트 사업 매각의 어려움이 이어지는 가운데 추진됐다. 홈플러스는 최근 매출이 당초 예상에 미치지 못하고, 대형마트 부문 매각 의향자 확보에도 난항을 겪는 것으로 알려졌다. 홈플러스 관계자는 "회생계획안 인가 이후 경영 정상화에 힘쓰고 있으며, 구조혁신을 통해 전반적인 영업환경을 안정시키는 데 집중하겠다"고 말했다.  nrd@newspim.com 2026-10-07 13:39
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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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