AI 반도체 혜택, 나도 누릴 수 있다! 국내 기술 자립과 경쟁력 강화의 길

AI 시대를 맞아 우리 삶과 산업 전반에 걸쳐 AI의 영향력이 커지고 있습니다. 이제 AI는 데이터 센터를 넘어 우리 생활 곳곳에서 활용되는 ‘AI-X’ 시대를 열고 있습니다. 이러한 AI 시대의 핵심에는 바로 AI 반도체가 있습니다. AI 반도체는 고도화된 데이터 분석과 실시간 처리가 필수적인 AI 모델을 효과적으로 구현하는 데 없어서는 안 될 필수 인프라이자 전략적 자산입니다. 이제 우리나라도 AI 반도체 분야에서 기술적 자립을 강화하고 글로벌 경쟁에서 우위를 점할 수 있는 다양한 정책과 지원을 통해 이러한 혜택을 누릴 수 있게 됩니다.

AI 반도체, 왜 중요할까요?

AI의 발전은 ChatGPT와 같은 고도화된 알고리즘을 통해 인류의 역량을 확장하며 사회 전반에 근본적인 변화를 이끌고 있습니다. 하지만 AI가 지속적으로 발전하고 더 널리 확산되기 위해서는 이를 뒷받침할 수 있는 고성능 반도체가 필수적입니다. 마치 인간의 지능이 뇌라는 맞춤형 하드웨어를 통해 발휘되는 것처럼, AI 또한 특화된 반도체 없이는 혁신적인 발전에 한계가 있습니다. 현재 사용되는 GPU는 AI 작업을 수행할 수 있지만, 전력 효율성과 처리 속도 측면에서 한계를 보입니다. 이는 주로 게임이나 그래픽 처리를 위해 설계되었기 때문입니다. 반면, 뉴럴 프로세싱 유닛(NPU)과 같은 AI 특화 반도체는 이러한 한계를 극복하여 전력 소모를 줄이고 연산 효율성을 높여 AI 응용 프로그램의 확장성을 높일 수 있습니다. 따라서 AI 반도체 개발과 관련 인프라 강화는 이제 국가적 우선순위로 다뤄져야 합니다.

글로벌 AI 반도체 시장, 경쟁이 치열합니다

AI 기술의 빠른 발전은 전 세계 주요 기업들 사이에 치열한 패권 경쟁을 일으켰습니다. 미국의 엔비디아(NVIDIA)는 AI 연산에 최적화된 GPU인 H100으로 시장을 선도하고 있으며, 내년 중순 발표될 차세대 블랙웰 GPU는 AI 연산의 새로운 표준을 제시할 것으로 기대됩니다. 엔비디아는 삼성전자와 SK하이닉스가 공급하는 고대역폭 메모리(HBM)를 통해 GPU 성능을 강화하며 AI 메모리 시장에서의 주도권을 강화하고 있습니다.

그러나 엔비디아의 독주를 견제하려는 움직임도 활발합니다. 인텔은 ‘가우디2’ AI 가속기를 출시하여 AI 연산에 특화된 반도체 시장에서 점유율을 확대하고 있으며, 오픈AI는 TSMC 및 브로드컴과 협력해 AI 연구에 최적화된 맞춤형 반도체 개발을 추진 중입니다. 또한, 우리나라의 리벨리온, 퓨리오사, 하이퍼 엑셀과 같은 스타트업들도 독자적인 칩을 개발하며 우리나라만의 생태계를 구축하려는 노력을 가속화하고 있습니다. 앞으로 AI 반도체 패권을 차지하기 위한 경쟁은 더욱 치열해질 것이며, AI 연산 특화 칩은 글로벌 AI 기술 주권을 확보하려는 각국과 기업들의 주요 무기가 될 것입니다.

한국, AI 반도체 분야에서 경쟁력을 높이고 있습니다

한국은 전 세계 메모리 반도체 시장에서 60% 이상의 점유율을 차지하며 쌓아온 높은 기술력을 기반으로, 메모리 내에서 AI 연산을 수행하는 PIM(Processing in Memory) 기술을 선도하고 있습니다. 또한, 리벨리온, 퓨리오사, 모빌린트와 같은 한국의 주요 스타트업들은 NPU 개발에 박차를 가하고 있습니다. 특히, 리벨리온은 세계 최고 반도체 학회인 ISSCC 2024에서 엔비디아의 성능을 능가하는 NPU 관련 연구 성과를 발표하여 큰 주목을 받았습니다. 이러한 기술적 성과를 바탕으로 한국은 PIM뿐만 아니라 NPU 분야에서도 AI 반도체 개발 역량을 강화하며 전 세계 AI 반도체 시장에서 주도권을 잡을 가능성을 높이고 있습니다.

AI 반도체 전문 인력, 어떻게 양성되나요?

AI 반도체 산업은 기술뿐만 아니라 인력의 경쟁력이 절대적으로 중요합니다. 최근 반도체 기술의 급속한 고도화와 글로벌 경쟁 심화로 인재 부족 문제가 심각해지고 있습니다. 이에 대응하기 위해 KAIST는 2023년에 반도체 설계에 중점을 둔 교육 과정을 마련하고, 한국 반도체 산업의 미래를 이끌어 갈 전문 인력을 체계적으로 양성하기 위한 인공지능반도체대학원을 설립했습니다.

인공지능반도체대학원은 AI 반도체에 특화된 커리큘럼을 통해 학생들에게 이론과 실습을 겸비한 교육을 제공합니다. 또한 AI 알고리즘, AI 반도체, AI 응용 세 가지 기술을 종합적으로 펼칠 수 있는 실무 역량과 연구 능력을 모두 갖춘 인재를 길러내고 있습니다. KAIST는 이 대학원의 교육 품질을 높이기 위해 반도체와 AI 분야의 최고 전문가들을 교원으로 확보하여, 학생들이 첨단 지식과 실무 경험을 쌓아 AI-X 시대의 선도자들이 될 수 있도록 지도하고 있습니다. 더불어 국내외 유수 대학 및 연구기관과의 공동 연구, 산학 협력 프로젝트, 해외 인턴십 프로그램을 통해 학생들이 글로벌 인재들과 교류하며 다양한 경험을 쌓고 국제적인 시각과 네트워크를 구축할 기회를 얻고 있습니다.

AI 반도체 주권 확보를 위한 정책적 전망

AI 반도체는 차세대 기술 경쟁의 중심축으로서 대한민국이 과학기술 주권을 확보하는 데 필수적인 요소입니다. 이를 위해 정부, 산업계, 학계 간의 협력을 강화하고 연구개발(R&D)에 대한 자금 지원을 늘리는 것이 중요합니다. 또한, 메모리 강국의 이점을 살려 저전력 PIM을 기반으로 온-디바이스 AI 분야에서 세계를 선도하고, 뉴로몰픽 칩을 통해 초격차 선도를 위한 전략이 필요합니다.

기술 이전과 상용화를 촉진하는 법적·제도적 장치를 마련하여 연구 성과가 제품과 서비스로 연결되도록 지원해야 합니다. 또한, 인공지능반도체대학원과 같은 특화된 교육 기관을 확대하여 AI 반도체 분야의 고급 인재를 지속적으로 배출하는 것이 중요합니다. 교육 커리큘럼은 산업계와의 협력을 통해 실무 기반으로 설계되고, 산학 협력 프로그램을 통해 실습과 인턴십 기회를 제공해야 합니다.

엔지니어의 처우 개선 또한 중요한 과제입니다. 국내 AI 반도체 산업 종사자에 대한 경쟁력 있는 보상 체계를 마련하고, 엔지니어들이 안정적으로 근무할 수 있는 환경을 조성해야 합니다. 해외 우수 인재 유치를 위해 비자 발급 완화, 연구비 지원 등 유입 정책을 마련하여 글로벌 인재들이 한국의 AI 반도체 산업에 기여할 수 있도록 해야 합니다.

마지막으로, 국제 표준화와 AI-X와 같은 응용 기술에 힘써 세계 시장을 선도해야 합니다. 국제적 기술 표준화를 주도함으로써 시장 내 입지를 강화하고, 해외 시장 진출의 기반을 마련해야 합니다. 또한, AI 알고리즘, AI 반도체, AI 응용 기술을 종합적으로 활용하여 전 산업과 사회 전 분야에 AI 도입 및 활용을 가속화하는 AI-X를 국내 주요 기업 및 연구 기관과의 기술 협력을 통해 선도적으로 실현해야 합니다.

이러한 정책적 노력을 통해 대한민국은 AI 반도체 분야에서 독자적인 기술력을 확보하고, 글로벌 경쟁에서 유리한 입지를 차지하며 미래 기술 패권을 쥐는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.