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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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스페인, 아르헨 꺾고 월드컵 우승 [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = '무적함대' 스페인이 '축구의 신' 리오넬 메시를 울리며 세계 축구 정상을 탈환했다. 스페인은 20일(한국시간) 미국 뉴욕 뉴저지 스타디움에서 열린 2026 북중미 월드컵 결승전에서 연장 후반 1분에 터진 페란 토레스의 결승골로 아르헨티나를 1-0으로 꺾었다. 스페인은 2010 남아공 월드컵 이후 16년 만에 사상 두 번째 월드컵 우승을 달성하며 역대 7번째로 월드컵 2회 이상 우승국 반열에 올랐다. 반면 디펜딩 챔피언 아르헨티나는 타이틀 방어에 실패했다. 메시의 통산 6번째이자, 사실상 그의 월드컵 '라스트 댄스'도 눈물로 막을 내렸다. 스페인은 여자 월드컵(2023년 우승)과 남자 월드컵 우승 트로피를 모두 보유하는 최초의 국가가 됐다. 유럽의 역대 우승 횟수는 13회로 늘었다. 남미는 10회다. 스페인은 우승 상금 5000만 달러(약 745억원), 아르헨티나는 3300만 달러를 받는다. [이스트 러더퍼드 로이터=뉴스핌] 박상욱 기자=아르헨티나의 리오넬 메시가 20일(한국시간) 북중미 월드컵 결승 스페인과 아르헨티나의 경기 연장전에서 골을 허용하자 아쉬운 표정을 짓고있다. 2026.7.20 psoq1337@newspim.com 경기 초반부터 양 팀은 강력한 압박과 정교한 빌드업으로 맞붙었다. 전반 5분 스페인의 '19세 초신성' 라민 야말이 다니 올모와 패스를 주고받은 뒤 왼발 슈팅으로 포문을 열었으나 에밀리아노 마르티네스 골키퍼의 선방에 막혔다. 아르헨티나도 곧바로 메시의 배후 침투로 반격했으나, 우나이 시몬 골키퍼가 빠르게 뛰어나와 공을 걷어냈다. 이후 주도권은 서서히 스페인 쪽으로 넘어갔다. 스페인은 유기적인 패스 워크와 즉각적인 전방 압박으로 아르헨티나를 몰아붙였다. 아르헨티나는 전반 44분 핵심 수비수 리산드로 마르티네스가 허벅지 부상으로 쓰러져 니콜라스 오타멘디와 교체되는 악재까지 맞았다. 아르헨티나는 전반 동안 단 1개의 슈팅도 기록하지 못했다. [이스트 러더퍼드 로이터=뉴스핌] 박상욱 기자=아르헨티나 선수들이 20일(한국시간) 북중미 월드컵 결승 스페인과 아르헨티나의 경기 연장전에서 골을 허용하자 낙심하고 있다. 2026.7.20 psoq1337@newspim.com 월드컵 역사상 최초로 열린 대규모 하프타임 쇼에서는 마돈나에 이어 한국의 방탄소년단(BTS)이 등장해 인기곡 '다이너마이트'를 부르며 전 세계 팬들을 열광시켰다. 저스틴 비버와 샤키라의 공연까지 이어지며 축제 분위기를 고조시켰다. [이스트 러더퍼드 로이터=뉴스핌] 박상욱 기자=그룹 방탄소년단(BTS)가 20일(한국시간) 북중미 월드컵 결승 스페인과 아르헨티나의 경기 하프타임 쇼에서 공연을 펼치고 있다. 2026.7.20 psoq1337@newspim.com 후반전에도 스페인의 공세는 계속됐다. 아르헨티나는 후반 시작과 함께 미드필더 니코 곤살레스를 빼고 레안드로 파레데스를 투입하며 중원 싸움을 걸었다. 하지만 로드리를 중심으로 한 스페인의 정교한 빌드업을 제어하지 못했다. 스페인은 후반 17분 미켈 오야르사발과 파비안 루이스 대신 페란 토레스와 페드리를 투입해 공격을 강화했다. 후반 22분 야말의 크로스에 이은 토레스의 헤더와 후반 32분 파우 쿠바르시의 강력한 중거리 슈팅 등 결정적인 기회가 이어졌으나, 모두 아르헨티나의 마르티네스 골키퍼 선방에 걸렸다. [이스트 러더퍼드 로이터=뉴스핌] 박상욱 기자=스페인의 페란 토레스가 20일(한국시간) 북중미 월드컵 결승 스페인과 아르헨티나의 경기 연장전에서 결승골을 터뜨리고 환호하고 있다. 2026.7.20 psoq1337@newspim.com 정규시간 종료 직전 큰 변수가 발생했다. 후반 추가시간 아르헨티나의 핵심 미드필더 엔소 페르난데스가 쿠바르시에게 거친 반칙을 범해 경고 누적으로 퇴장당했다. 아르헨티나는 수적 열세에 처했다. 이어진 프리킥 상황에서 야말의 날카로운 슈팅마저 마르티네스 골키퍼가 몸을 날려 막아내며 경기는 0의 균형을 깨지 못한 채 연장전으로 돌입했다. 전·후반 90분 동안 슈팅 수 14대0이 말해주듯 스페인이 일방적으로 압도한 흐름이었다. 연장전에서도 스페인의 공세가 이어졌다. 연장 전반 6분 니코 윌리엄스가 골망을 흔들었으나, 앞선 과정에서 미켈 메리노의 반칙이 선언돼 득점이 취소됐다. 아르헨티나는 공격수 훌리안 알바레스를 빼고 수비수 마르코스 세네시를 투입하며 대놓고 승부차기를 노리는 수비 전략으로 버텼다. [이스트 러더퍼드 로이터=뉴스핌] 박상욱 기자=라민 야말 등 스페인 선수들이 20일(한국시간) 북중미 월드컵 결승 스페인과 아르헨티나의 경기 연장전에서 골을 넣은 페란 토레스를 끌어 안고 기뻐하고 있다. 2026.7.20 psoq1337@newspim.com 철통같던 아르헨티나의 방어벽은 연장 후반 시작과 동시에 무너졌다. 연장 후반 1분 페드로 포로가 오른쪽에서 길게 올린 크로스를 윌리엄스가 문전에서 헤더 백패스로 연결했다. 뒤에서 문전으로 쇄도하던 토레스가 이를 강력한 왼발 슈팅으로 연결해 아르헨티나 골문 상단을 꿰뚫었다. 대회 내내 이어진 마르티네스 골키퍼의 선방 쇼를 끝내는 한 방이었다. [이스트 러더퍼드 로이터=뉴스핌] 박상욱 기자=스페인 선수들이 20일(한국시간) 북중미 월드컵 결승 스페인과 아르헨티나의 경기 연장전에서 골을 넣은 페란 토레스와 기쁨을 나누고 있다. 2026.7.20 psoq1337@newspim.com [이스트 러더퍼드 로이터=뉴스핌] 박상욱 기자=아르헨티나를 꺾고 우승한 스페인의 로드리가 20일(한국시간) 월드컵 우승 트로피를 들어 올리며 동료들과 환호하고 있다. 도널드 트럼프 미국 대통령이 시상식에서 박수를 보내고 있다. 2026.7.20 psoq1337@newspim.com 실점한 아르헨티나는 뒤늦게 반격에 나섰다. 연장 후반 12분 메시가 페널티 박스 바깥에서 아르헨티나의 경기 첫 번째 슈팅을 날렸으나 메리노의 얼굴에 맞고 굴절됐다. 연장 후반 막판 코너킥 상황에서는 흘러나온 공을 줄리아노 시메오네가 페널티 박스 중앙에서 결정적인 오른발 슈팅으로 연결했으나 골대 위로 벗어났다. 수적 열세를 극복하지 못한 아르헨티나는 끝내 동점골을 터뜨리지 못했다. 이번 대회 월드컵 결승 무대에 오른 역대 최고령 필드 플레이어 기록을 메시가 39세 25일로 새로 썼다. 스웨덴의 군나르 그렌이 보유한 종전 기록 37세 241일을 경신했다. 야말은 쿠바르시(이상 19세)와 함께 20세 미만 월드컵 최다 7경기 출전 타이기록을 세웠다. 이 기록을 단독으로 보유했던 음바페와 동률이다. psoq1337@newspim.com 2026-07-20 07:14
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신진서, AI 카타고에 첫 패배 안기다 [서울=뉴스핌] 한지용 기자 = 세계 최강 프로기사 신진서 9단이 인공지능(AI) 카타고의 벽을 넘었다. 신진서는 19일 서울 중구 한국경제TV 스튜디오에서 열린 쎈수학·한경 기신전 2국에서 바둑 AI 카타고를 상대로 290수 만에 흑 4집 반 승리를 거뒀다. [서울=뉴스핌] 생성형 AI가 제작한 AI '카타고(KataGo)'와 신진서 9단 기신전(棋神戰) 3번기 일러스트. [그래픽:CHAT GPT] 이로써 신진서는 지난 17일 1국 패배를 설욕하고 승부를 1승 1패 원점으로 돌렸다. 최종 승자는 3국에서 가려진다. 이번 승리는 2점 접바둑으로 치러졌지만 의미가 작지 않다. 신진서는 현존 최고 성능의 바둑 AI로 평가받는 카타고를 공식 대국에서 꺾은 첫 프로기사가 됐다. 카타고는 그동안 프로기사들과의 연습 대국에서 2점 핸디캡을 주고도 압도적인 모습을 보여왔다. 3점으로 버티는 기사도 많지 않았고, 4점을 놓고도 패하는 사례가 있었다. 신진서는 이날 초반부터 두텁게 판을 짜며 자신이 준비한 흐름으로 대국을 끌고 갔다. 신진서는 160수까지 우세를 유지하며 안정적으로 판을 운영했다. 카타고는 중앙에서 전투를 걸며 반격을 시도했지만, 신진서는 침착하게 대응했다. 승부처에서도 흔들리지 않았다. 신진서는 192수와 194수로 카타고를 압박하며 다시 흐름을 가져왔다. 이후 카타고가 재차 중앙에서 변화를 만들었지만, 신진서는 자신의 구상을 지키며 끝내 리드를 내주지 않았다. 10년 전 이세돌 9단은 알파고와 호선 대국에서 역사적인 1승(4패)을 거뒀다. 이후 AI의 기력이 비약적으로 발전한 상황에서 나온 신진서의 2점 접바둑 승리도 인간 기사에게 의미 있는 성과로 평가된다. 신진서는 이번 대국 승리로 승리 수당 5000만원도 확보했다. 대국은 3번기로 진행되며, 신진서가 2승 이상을 거두면 부상으로 제네시스 G90을 받는다. football1229@newspim.com 2026-07-19 15:41
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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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