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[김정호의 4차혁명 오딧세이] 인공지능이 반도체 설계하는 시대 온다

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은발의 전문가 시대

필자가 연구하는 분야 중에서 반도체나 컴퓨터에서 발생하는 디지털 전자파의 발생과 간섭을 줄이는 연구하는 분야가 있다. 이 전공 분야를 전문용어로 EMC(Electromagnetic Compatibility) 또는 전자파 적합성이라고 한다.

 김정호 카이스트 교수

특히 빅데이터와 인공지능에 쓰이는 반도체에서는 대용량의 데이터를 짧은 시간에 처리하기 때문에 이러한 전자파 발생과 간섭 문제가 더욱 심각하게 되어, 설계상 중요한 관건이 되고 있다. 더 나아가 데이터 센터, 자율주행자동차 설계에도 꼭 필요한 핵심 기술이다.

그러나 전세계 4차 산업혁명 핵심 기업인 반도체, 자율주행자동차, 컴퓨터, 스마트폰 업체에서는 이러한 EMC 분야 전문가를 구하기가 매우 어렵다.

EMC 전문가가 되기 위해서는 먼저 각 해당 산업 분야의 설계 전문성이 있어야 하고 거기에 더해서 EMC 지식과 경험을 갖춘 실력을 함께 갖추어야 한다.

특히 이 EMC 분야에 전문 인력이 적은 이유는 전자파 이론의 학술적 기초에 더해서 현장 경험이 필요하다. 실제 제품 설계에 적용해야 하고, 컴퓨터 시뮬레이션과 측정 경험을 쌓아야 한다. 그러니 진정한 전문가가 되려면 거의 30 년 이상이 족히 걸린다.

이 EMC 분야의 전문가들는 미국, 일본, 유럽에서 보면 대부분 국방, 항공, 또는 우주 관련 산업에서 일하고 있다. 이러한 분야에서는 외국인이 시민권 없이는 프로젝트에 참여하거나 취업하기 어렵다. 그래서 미국의 관련학회에 가면 동양인이 많지 않다. 그래서 젊은 우수 인력이 배출되기 더욱 어렵다. 그 결과 이 분야의 전문가들은 대부분 60대 70대 ‘은발의 노 신사’ 전문가 들이다. 이러한 현상은 반도체 설계 분야도 마찬가지이다.

'IEEE EMC Chicago Chapter 2018 행사' 참석자들 가운데 은발의 EMC 전문가들과 그 가족들이 보인다. [출처=IEEE]

인공지능이 반도체 설계 가능해

반도체 설계 절차에는 전체 구조(Architecture) 설계, 논리 설계, 회로 설계, 배치 설계(Floor Planning), 그리고 도면 설계(Layout) 등의 과정을 거친다. 이 설계 결과에 따라 반도체의 계산 속도, 전력 소모, 면적, 가격 등이 정해진다. 그런데 요즈음 이러한 반도체 설계 과정에서 컴퓨터 CAD(Computer Aided Design) 소프트웨어의 도움을 많이 받는다. 전기적, 기계적 모델을 이용해서 컴퓨터 시뮬레이션을 하고 그 성능을 제작 이전에 검증해 볼 수 있다. 이처럼 컴퓨터 시뮬레이션으로 목표 성능이 달성된 다음 여러 가지 목표 조건을 동시 혹은 최소 비용으로 구현하는 최적화 설계 과정을 거치게 된다. 그 결과 개발 인력, 비용, 그리고 시간을 줄인다.

이러한 반도체 최적 설계에서도 ‘컴퓨터’가 일정 부분 ‘전문가’를 대신에 준다. 그런데 지금의 CAD 설계와 최적화는 일정 부분 한계를 가지고 있다. 컴퓨터 성능 한계 때문이기도 하고, 설계와 최적화 알고리즘의 한계 때문이기도 하다. 그래서 전문가의 실력과 경험이 CAD 기능과 결합하여 최선의 설계하고 있다. 지금의 반도체 프로세서, 메모리, 센서도 이러한 설계 과정을 거친다. 그런데 이 설계에서의 ‘전문가’ 역할을 ‘인공지능’이 대신하는 시대가 조금씩 다가 오고 있다.

인공지능 알고리즘 중에 ‘강화학습(Reinforcement Learning)’ 알고리즘이 있다. 알파고 바둑 게임에도 적용되었다. 인공지능(Agent)이 어떤 결정을 내리고 행동(Action)을 하면서, 상대와의 반응을 보고 기록(State)하면서 동시에 스스로 학습해 간다. 수많은 시행과 상대방 반응 과정을 반복하면서 학습해 간다. 목표 지표(Reward)가 바둑 알파고에서는 승률이 되고, 인공지능 반도체 설계에서는 목표 성능이 된다. 최적 승률이 되는 바둑을 두듯이 최적 성능을 갖는 조건을 학습해 간다. 알파고에서는 기보(Supervised Learning)를 이용하거나 알파고 끼기 자율학습(Unsupervised Learning)을 한다.

다르게 말하면 알파고에서 사용되었던 인공지능 알고리즘을 그대로 반도체 최적 성능 설계에 적용될 수 있다. 그러면 반도체 설계 프로그램인 에이전트(Agent) 실력이 ‘이세돌 급'이 되는 것이다. 그러면 인공지능이 세계 최고 수준의 반도체 설계 전문가가 된다.

알파고에서는 기존의 기보를 사용하면서 배우거나 알파고 끼리의 바둑으로 자체 기보를 만들어 스스로 학습하기도 한다. 반도체 설계 인공지능에서는 컴퓨터 CAD 시뮬레이션이 학습(Learning) 기회를 제공해 준다. 알파고에서는 승률이 보상(Reward)이 되고, 반도체 설계에서는 성능 만족 정도가 보상(Reward)이 된다.

이처럼 강화학습 반도체 설계 인공지능에서는 컴퓨터 시뮬레이션을 이용해서 학습한다. 강화학습 설계 사례가 증가하면서 학습용 데이터가 증가해서 전문가 실력이 급상승한다. 인공지능 전문가 인간을 대신하기 때문에 학습속도가 훨씬 빠르다. 그리고 인공지능의 기억이나 능력이 지워지거나 ‘은발'이 되어도 100년이 되어도 떨어지지 않는다.

딥러닝 강화학습인 Deep Q Learning 알고리즘을 이용한 반도체 설계 과정. [출처=KAIST]

 

딥러닝 강화학습인 Deep Q Learning 알고리즘을 이용해서 최적화 설계한 반도체 설계 결과. [출처=KAIST]


인공지능 전문가의 세상

이러한 인공지능 설계는 더 나아가 테스트의 설계, 테스트와 생산 공정상의 데이터 분석에도 사용될 전망이다. 특히 반도체 생선 공정의 수율 분석에 인공지능이 사용될 수 있다. 공정 데이터를 분석해서 인공지능에 의한 최적 공정을 찾아 낸다면, 반도체 기업의 생산성과 수율, 순이익 그리고 경쟁력도 인공지능에 달려 있을 것으로 전망한다. 이처럼 4차 산업혁명에 필요한 반도체 설계, 테스트, 생산관리 등 전 분야에서 인공지능이 전문가를 대체하는 시대가 다가 오고 있다.

필자 연구실에서도 일부 반도체 설계에 Deep Q 러닝이라고 불리는 강화학습 방법을 이용해 기초적인 설계 최적화를 시도해 보고 있다. 가능성이 이미 충분히 보인다. 추후 컴퓨터 성능만 지원된다면 훨씬 복잡한 설계도 가능한 것을 확인했다.

그래서 인공지능의 색깔은 ‘은빛 색깔'이다. 인간이 60세 이상 몰입해야 도달할 수 있는 전문가 수준을 인공지능은 금방 구현할 수 있다. 이렇게 되면 ADA(ALL DESIGN by AI) 세상이 올 수 있다. 인공지능이 반도체를 설계하고, 그 AI 반도체가 인공지능 계산을 한다. 인간이 파고들 틈이 없다. 그럼 인공지능이 국가간, 사회 내에서 정보, 자원, 자본, 시장 분만 아니라 고급 인력과 기술의 독점 현상을 가속화 할 수 있다.

인공지능 알고리즘을 이용해서 반도체 설계를 자동화한 ADA(All Design by AI) 개념. [출처: KAIST]

 

joungho@kaist.ac.kr


[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수]

 

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국책은행 지방이전 일단 유보 [서울=뉴스핌] 정광연 기자 = 한국산업은행과 한국수출입은행, IBK기업은행 등 3대 국책은행의 지방행이 일단 유보됐다. 다만 정부가 '잔류 최소화'를 원칙으로 4분기 중 수도권 공공기관 이전계획 발표를 예고해 여전히 가능성은 높다는 관측이다. 이에 지방이전 전면 백지화를 요구하고 있는 금융노조는 내일 총파업을 시작으로 반대 투쟁 수위를 높인다는 방침이다. 정부가 노동계와의 대화를 약속했지만, 이전 실효성부터 대규모 직원 이탈 가능성까지 해결해야 할 과제가 적지 않아 정부와 노조 간의 극심한 갈등이 예상된다. 정부는 3일 관계부처 합동 '행정·공공기관 이전 및 공공기관 기능개혁' 관련 기자회견을 개최했다. [서울=뉴스핌] 이길동 기자 = 한성숙 국무총리가 3일 오전 서울 종로구 정부서울청사에서 행정·공공기관 이전 및 공공기관 기능개혁 관련 기자회견을 위해 브리핑룸에 입장하고 있다. 왼쪽부터 윤호중 행정안전부 장관, 한성숙 총리, 허장 재정경제부 2차관,김윤덕 국토교통부 장관. 2026.09.03 gdlee@newspim.com 중앙행정기관은 내년 상반기부터 규모 및 파급효과가 큰 기관부터 세종특별자치시로 이전 추진하고 수도권 공공기관 350여 곳은 올 4분기 중 이전계획을 발표한다는 게 정부 입장이다. 금융당국과 함께 거론됐던 한국산업은행과 한국수출입은행, IBK기업은행 등 3대 국책은행의 지방 이전 여부는 일단 유보됐다. 하지만 정부가 '잔류 최소화' 원칙을 강조하면서 여전히 가능성이 높다는 관측이다. 한성숙 국무총리는 "일부 이견과 이해관계의 벽이 없지 않겠으나 지방정부와 노동계 등 다양한 의견을 충분히 경청해 다수가 공감할 수 있는 합리적인 이전계획을 만들겠다"고 밝혔다. 3대 국책은행은 내일로 예정된 금융노조 총파업을 시작으로 지방 이전 반대 투쟁 수위를 단계적으로 높여갈 예정이다. 특히 노동계 의견을 충분히 경청하겠다고 밝힌 만큼 정부가 구체적인 대화 창구를 마련하고 금융노조와 적극적인 소통에 나서야 한다고 촉구했다. 지금까지는 단 한 번도 노조 의견을 수렴하지 않는 등 일방적인 행보를 보였다며 비판의 목소리도 높였다. 기업은행 노조 관계자는 "이전 실효성에 대한 의구심이 높고 구성원들의 반대가 크지만 정부 측에서 우리 의견을 공식적으로 문의한 적은 없다"며 "내일 총파업을 시작으로 향후 상황에 따라 필요하다는 쟁의권 확보 후 단독 파업 등도 검토할 것"이라고 말했다. 익명을 요구한 관계자는 "정부 관계자가 지방 이전은 협의 사안이 아니고 이전 지역에 대해서만 의견을 듣겠다며 고압적으로 나온 적이 있다. 이런 일방적인 태도라면 더 큰 반발만 이어질 것"이라고 질타했다. 전국금융산업노동조합은 27일 기자간담회를 열고 '8.28 총파업 총력투쟁 결의대회'와 '9.4 1차 총파업' 등 향후 투쟁계획을 밝히고, 총파업 돌입 배경과 주요 교섭 쟁점을 설명했다. [사진=금융노조] 실효성을 둘러싼 갑론을박도 예상된다. 산업은행을 부산으로 옮기려 했던 윤석열 정부의 경우, 이전 효과에 대한 객관적인 데이터를 요구하는 노조 의견을 묵살해 논란 확대를 자초한 바 있다. 금융 인프라가 수도권에 집중된 상황에서 국책은행만 지방으로 내려보내는 건 오히려 경쟁력을 약화시키는 결과로 이어질 수 있다는 게 금융권의 지적이다. 따라서 정부가 얼마나 객관적인 데이터와 맞춤형 계획을 내놓는지에 따라 여론이 달라질 수 있다는 관측이다. 직원들을 위한 이전 지원책도 관건으로 꼽힌다. 다만 이미 다수의 국책은행 직원들이 지방으로 이동할 경우 퇴사나 이직을 하겠다는 의사를 밝히고 있어 어떤 대책을 내놓더라도 대규모 이탈을 막기 어렵다는 전망이 우세하다. 3대 국책은행의 지방 이전 여부는 4분기 중 결정될 예정이다. '본사 소재지를 서울에 둔다'는 관련법 개정이 필요하지만, 정부·여당이 과반이 넘는 의석을 차지한 만큼 대상으로 지정되면 이후 행정적 절차는 빠르게 진행될 가능성이 높다. 이에 금융노조는 총파업을 기점으로 이전 반대 투쟁을 더욱 강화한다는 방침이다. 정부가 마련하는 대화 테이블에서 어떤 중재안이 마련될 수 있을지에 관심이 모아진다. 금융노조는 "내일 총파업에서도 지방이전 반대 목소리를 높일 것"이라며 "현재 정부와는 민주노총과 한국노총 등 양대노총 공대위 공동으로 국토부(지방이전), 재경부(통폐합)와 노정협의를 진행 중이다. 앞으로 계속 논의를 이어가겠다"고 밝혔다. peterbreak22@newspim.com 2026-09-03 13:49
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다음 주까지 맑고 선선한 날씨 [서울=뉴스핌] 유재선 기자 = 당분간 선선하고 건조한 공기가 유입돼 기온과 습도가 함께 낮아지면서 후텁지근한 늦더위가 한풀 꺾이겠다. 다음 주까지 서쪽과 내륙 지역은 대체로 맑겠으나 동풍 영향을 받는 동해안과 제주도에는 강한 바람이 불겠고 비가 내리는 곳이 있겠다. 기상청은 3일 정례브리핑에서 "오는 4일부터 상대적으로 선선하고 수증기가 적은 공기로 바뀌면서 체감 더위가 완화될 것"이라며 "오늘 오후에는 전국 대부분 지역에서 폭염특보가 해제될 것"이라고 예보했다.  당분간 선선하고 건조한 공기가 유입돼 기온과 습도가 함께 낮아지면서 후텁지근한 늦더위가 한풀 꺾이겠다. [사진=뉴스핌 DB] 더위가 누그러지는 이유는 한반도에 영향을 주던 덥고 습한 열대 공기가 물러나고 북쪽에서 선선하고 건조한 공기가 유입된다는 데 있다. 금요일인 오는 4일에는 북쪽 고기압의 영향이 본격화하면서 전국 대부분 지역이 대체로 맑겠다. 다만 동풍이 직접 유입되는 동해안은 구름이 많고 비가 내리는 곳이 있겠다. 주말에는 북쪽 고기압과 남쪽 제24호 태풍 '크로반' 사이의 기압 차가 커지면서 동풍이 더욱 강해지겠다. 동해안과 제주도에서는 동풍이 산지를 타고 오르는 과정에서 비구름이 발달해 비가 내리는 곳이 있겠다. 다음 주에도 북쪽 고기압의 영향으로 맑은 날이 이어지겠다. 다만 동풍 영향을 직접 받는 강원 영동과 제주도는 구름이 많겠고 비가 내릴 가능성도 있다. 지역별 기온 차도 나타나겠다. 동풍이 바다에서 바로 유입되는 강릉 등 동해안은 구름과 비의 영향까지 더해지면서 낮 최고기온이 25도 안팎에 머무는 날이 있겠다. 반면 광주 등 서쪽 지역은 동풍 영향을 상대적으로 적게 받아 낮 기온이 30도 안팎까지 오르는 곳이 있겠다. 다만 이전보다 습도가 낮아지면서 최근과 같은 후텁지근한 폭염은 나타나지 않을 전망이다. 날씨가 선선해지면서 아침 기온이 20도 아래로 내려가는 지역은 점차 늘어나고 낮 기온이 30도 이상 오르는 지역은 줄어들겠다. 날씨가 맑은 지역에서는 밤사이 지면의 열이 빠르게 빠져나가면서 아침 기온은 낮아지고 낮에는 다시 기온이 오르는 등 낮과 밤의 기온 차가 크겠다. 동풍이 강하게 지속되면서 동해안과 남해안, 제주도는 강풍과 너울 영향을 받겠다. 남해안과 제주도, 일부 산지를 중심으로 바람이 강하게 불겠고 남해상과 제주도 해상에는 풍랑경보가 내려질 가능성도 있다. 제주도에서는 강풍으로 항공기 운항에 차질이 발생할 수 있다. 제24호 태풍 크로반이 우리나라로 직접 북상할 가능성은 낮을 전망이다. 크로반은 오는 4일까지 북상한 뒤 북쪽 고기압에 가로막혀 남동쪽으로 물러날 것으로 예상된다. 기상청은 "현재로서는 태풍이 우리나라로 북상할 가능성은 낮다"면서도 "우리나라에 직접 접근하지는 않지만 북쪽 고기압과의 기압 차를 키우면서 동풍과 해상의 바람을 강화할 수 있다"고 설명했다. jason14@newspim.com 2026-09-03 14:27
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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.
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