AI 반도체 혜택, 나도 누린다! 기술 자립으로 미래 경쟁력 확보

AI 시대, 대한민국이 기술 경쟁력 확보에 한 발 더 다가선다. ChatGPT와 같은 혁신적인 AI 기술의 발전은 우리의 삶과 산업 전반에 근본적인 변화를 가져오고 있으며, 이러한 변화의 중심에는 AI 반도체가 있다. AI 반도체는 복잡한 데이터를 실시간으로 처리하고 고도화된 AI 모델을 구현하는 데 필수적인 인프라이자 전략적 자산이다. 이제 한국은 AI 반도체 분야에서 기술적 자립을 강화하고 글로벌 경쟁 우위를 확보하기 위한 다양한 정책적 접근을 통해 미래를 준비하고 있다.

AI 반도체, 왜 중요할까?

AI의 눈부신 발전 뒤에는 이를 뒷받침할 고성능 반도체가 있다. 마치 인간의 뇌가 고성능 하드웨어를 통해 지능을 발휘하듯, AI 역시 특화된 반도체 없이는 혁신적인 발전에 한계가 있다. 현재 널리 사용되는 GPU는 게임이나 그래픽 처리를 위해 설계되어 AI 알고리즘의 독특한 연산 패턴을 최적화하는 데 제약이 있으며, 전력 효율성과 처리 속도 측면에서도 한계를 보인다. 이에 비해 뉴럴 프로세싱 유닛(NPU)과 같은 AI 특화 반도체는 전력 소모를 줄이고 연산 효율성을 높여 AI 응용 프로그램의 확장성을 크게 향상시킬 수 있다. AI는 이제 데이터 센터를 넘어 우리 산업과 생활의 다양한 분야에서 활용되는 ‘AI-X’ 시대를 열어가고 있으며, 반도체 기술은 AI 구현의 핵심으로 자리 잡고 있다.

글로벌 AI 반도체 패권 경쟁 속 한국의 현황

전 세계적으로 AI 기술의 빠른 발전은 글로벌 기업들 간의 치열한 패권 경쟁을 불러일으키고 있다. 미국의 엔비디아(NVIDIA)는 AI 연산에 최적화된 GPU인 H100으로 시장을 선도하며 독보적인 위치를 차지하고 있으며, 차세대 블랙웰 GPU 출시를 통해 AI 연산의 새로운 표준을 제시할 것으로 기대된다. 엔비디아는 삼성전자와 SK하이닉스가 공급하는 고대역폭 메모리(HBM)를 활용하여 GPU 성능을 강화하고 AI 메모리 시장에서의 주도권을 더욱 확고히 하고 있다.

하지만 엔비디아의 독주에 맞서려는 움직임도 활발하다. 인텔은 ‘가우디2’ AI 가속기를 출시하며 AI 연산 특화 반도체 시장의 점유율을 확대하고 있으며, 오픈AI는 TSMC 및 브로드컴과 협력하여 AI 연구에 최적화된 맞춤형 반도체 개발을 추진 중이다. 이러한 흐름 속에서 한국의 리벨리온, 퓨리오사, 하이퍼 엑셀과 같은 스타트업들은 독자적인 칩 개발을 가속화하며 한국만의 AI 반도체 생태계를 구축하려는 전략을 펼치고 있다.

한국은 전 세계 메모리 반도체 시장에서 60% 이상의 압도적인 점유율을 바탕으로, 메모리 내에서 AI 연산을 수행하는 PIM(Processing in Memory) 기술을 선도하고 있다. 또한, 리벨리온, 퓨리오사, 모빌린트 등 국내 스타트업들은 NPU 개발에 힘쓰고 있으며, 특히 리벨리온은 ISSCC 2024에서 엔비디아의 성능을 능가하는 NPU 관련 연구 성과를 발표하며 큰 주목을 받았다. 이러한 기술적 성과를 기반으로 한국은 PIM과 NPU 분야 모두에서 AI 반도체 개발 역량을 강화하며 글로벌 시장에서의 주도권 확보 가능성을 높이고 있다.

미래를 위한 인재 양성과 정책적 전망

AI 반도체 산업의 경쟁력은 기술력뿐만 아니라 우수한 인력 확보에 달려 있다. 최근 반도체 기술의 급속한 고도화와 글로벌 경쟁 심화로 인재 부족 문제가 심각해지고 있으며, 이에 KAIST는 2023년 한국 반도체 산업의 미래를 이끌 전문 인력을 양성하기 위한 인공지능반도체대학원을 설립했다. 이 대학원은 AI 반도체 특화 커리큘럼을 통해 이론과 실습을 겸비한 교육을 제공하며, AI 알고리즘, AI 반도체, AI 응용 등 세 가지 기술을 종합적으로 다루는 실무 역량과 연구 능력을 갖춘 인재를 배출하고 있다. 또한, 국내외 유수 대학 및 연구기관과의 공동 연구, 산학 협력 프로젝트, 해외 인턴십 프로그램을 통해 학생들은 글로벌 시각과 네트워크를 구축할 기회를 얻고 있다.

대한민국이 AI 반도체 주권을 확보하고 미래 기술 패권을 쥐기 위해서는 다음과 같은 정책적 노력이 필요하다. 첫째, 경쟁국과의 차별화를 위한 기술 선점을 위해 정부, 산업계, 학계 간의 협력을 강화하고 연구개발(R&D) 자금 지원을 확대해야 한다. 메모리 강국의 이점을 살려 저전력 PIM 기술을 기반으로 온-디바이스 AI 분야를 선도하고, 뉴로몰픽 칩 개발을 통해 초격차 경쟁 우위를 확보해야 한다. 둘째, 혁신 인재 발굴 및 육성을 위한 인프라와 교육 프로그램을 더욱 강화해야 한다. AI 반도체 대학원과 같은 특화 교육 기관을 확대하고, 산업계와의 긴밀한 협력을 통해 현장 적응력을 갖춘 고급 엔지니어를 육성해야 한다. 셋째, AI 반도체 인재의 해외 유출을 방지하기 위한 경쟁력 있는 보상 체계를 마련하고, 해외 우수 인재 유치를 위한 정책적 노력을 강화해야 한다. 마지막으로, 국제 표준화를 주도하고 AI-X와 같은 응용 기술 개발을 통해 세계 시장을 선점해야 한다. 이러한 정책적 노력을 통해 대한민국은 AI 반도체 분야에서 독자적인 기술력을 확보하고 글로벌 경쟁에서 유리한 입지를 차지할 것으로 기대된다.