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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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민주당 당대표 여론조사 보니 [서울=뉴스핌] 배정원 기자 = 8·17 더불어민주당 전당대회 당대표 적합도·선호도 여론조사에서 일반 국민은 정청래 후보, 민주당 지지층에선 김민석 후보가 앞서는 흐름이다. 오는 8월 1일 충청권 첫 지역 순회 합동 연설회와 경선 결과 발표를 앞두고 있어 민주당 전대 열기가 더욱 후끈 달아오르고 있다.     [서울=뉴스핌] 국회사진기자단 = 김민석(왼쪽부터), 정청래, 송영길 더불어민주당 당대표 후보가 29일 오후 서울 마포구 MBC에서 열린 방송토론회에서 기념촬영을 하고 있다. 2026.07.29 photo@newspim.com ◆ NBS, 정청래 21% 김민석 19% 송영길 6% 엠브레인퍼블릭·케이스탯리서치·코리아리서치·한국리서치가 지난 27~29일 전국 성인 남녀 1000명을 대상으로 전화 면접조사를 진행한 NBS(전국지표조사)에 따르면, 차기 당대표 적합도 정청래 후보 21%, 김민석 후보 19%, 송영길 후보 6% 순이었다. 민주당 지지층에서는 김 후보 34%, 정 후보 29%, 송 후보가 9%로 나타났다. NBS 조사는 휴대전화 가상번호(100%)를 이용한 전화 면접으로 이뤄졌다. ◆ 오마이뉴스 민주당 지지층, 김민석 41.6% 정청래 37.7% 송영길 9.5% 오마이뉴스 의뢰로 여론조사기관 에스티아이(STI)가 지난 27~28일 전국 18살 이상 성인 남녀 중 민주당 지지층과 무당층 1184명을 대상으로 실시한 당대표 후보 지지도 조사에서 김 후보 41.6%, 정 후보 37.7%, 송 후보 9.5%였다. 오마이뉴스 조사는 구조화된 질문지를 사용한 휴대전화 자동응답(ARS) 방식으로 진행됐다.  ◆ 뉴스토마토, 정청래 36.9% 김민석 28.0%, 송영길 9.2% 뉴스토마토가 여론조사 전문기관 미디어토마토에 의뢰해 지난 27~28일 전국 18살 이상 남녀 1033명을 대상으로 한 조사에서는 차기 당대표 선호도 1순위로 정 후보가 36.9%였다. 김 후보는 28.0%, 송 후보는 9.2%였다.  민주당 지지층에서는 김 후보가 44.9%로 정 후보 38.9%보다 높은 지지를 얻었다. 송 후보는 11.2%였다.  선호투표제 도입에 맞춰 실시한 2순위 선호도 조사에서는 송 후보가 33.9%로 가장 높은 응답을 받았다. 이어 김 후보가 12.9%, 정 후보 9.0% 순이다. 송 후보를 2순위로 선택한 57.9%는 김 후보를 1순위로 꼽았다. 36.9%는 정 후보를 선택했다. 미디어토마토 조사는 무선 전화 ARS 방식으로 진행됐다. 민주당은 이번 당대표 선거에 선호투표제를 처음 도입했다. 선호투표제는 유권자가 후보 한 명만 선택하는 것이 아니라 1·2·3순위 선호 후보를 함께 기입하는 방식이다. 먼저 1순위 득표를 집계해 과반 득표자가 나오면 그대로 당선자가 결정된다. 과반 득표자가 없을 땐 최하위 득표자의 2순위 표를 배분한다. 각 여론조사의 자세한 사항은 중앙선거여론조사심의위원회 홈페이지를 참조하면 된다.  jeongwon1026@newspim.com 2026-07-31 10:20
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[히든스테이지] 즌·오아 첫 도전 [서울=뉴스핌] 이지은 기자 = 종합뉴스통신사 뉴스핌과 감엔터테인먼트가 주최하고, 문화체육관광부·한국콘텐츠진흥원이 후원하는 싱어송라이터 경연 대회 '히든 스테이지'에 즌(zn)과 오아(OHAH)가 본선 무대를 펼친다. '히든 스테이지' 운영사무국은 매주 금요일 2팀씩 10주에 걸쳐 총 20팀의 영상을 순차적으로 공개한다. 31일 뉴스핌의 유튜브 채널 '뉴스핌TV'를 통해 즌은 '꼭 작별 인사인 것처럼'을, 오아는 '빛날 테니까'를 선보인다. [서울=뉴스핌] 이지은 기자 = '히든 스테이지' 본선 진출자 즌(zn, 위)과 오아(OHAH, 아래). 2026.07.30 alice09@newspim.com 먼저 오아는 '히든 스테이지' 지원 동기에 대해 "어릴 때부터 음악을 통해 많은 용기와 긍정 에너지를 선물 받아왔다. 이제는 저 역시 누군가에게 그런 마음을 전하는 아티스트가 되고 싶다는 꿈을 가지고 음악을 하고 있다"라고 말했다. 이어 "'히든 스테이지'는 제 음악과 이야기를 더 많은 사람들에게 들려줄 수 있는 기회라고 느껴 지원하게 됐다"라고 밝혔다. 오아가 선보인 '빛날 테니까'는 현실의 차가움과 불확실성 속에서도 스스로를 믿고 나아가자는 메시지를 담고 있다. 그는 "빛을 잃은 것 같은 순간조차 결국 더 강하게 반짝이기 위한 과정임을 노래하며, 청춘의 불안과 희망을 동시에 담아낸 곡"이라고 설명했다. 또한 "이 곡은 제가 세상에 보내는 응원이자, 지금을 견디고 있는 모든 이들에게 건네는 약속"이라고 소개했다. [서울=뉴스핌] 이지은 기자 = '히든 스테이지' 본선 진출자 오아. 2026.07.30 alice09@newspim.com 오아는 '히든 스테이지'를 통해 강렬한 포부를 던졌다. 그는 "열정과 꿈, 그리고 자유의 상징인 록페스티벌 무대에 섭외 0순위가 되는 것이 꿈"이라고 밝혔다. 또 "그리고 삶을 마무리하는 날까지 힘이 닿는 한 계속 무대에 서서 노래하고 싶다"라며 "제가 가진 긍정적인 에너지를 음악에 담아 더 많은 사람들에게 전하고, 제 노래를 듣는 순간만큼은 마음껏 웃고 행복할 수 있었으면 좋겠다"고 전했다. 즌은 이번 오디션을 통해 첫 도전에 나섰다. 즈은은 "대학 재학 내내 졸업 후 취업하는 것이 목표라고 말했다. 막상 졸업하고 나니, 앞으로 제 음악을 할 기회가 없을 수도 있단 생각에 슬퍼졌다"고 운을 뗐다. 이어 "그간 입밖으로 말해왔던 내 목표는 어쩌면 실패를 두려워하는 방어적인 마음에 말했던 진짜 제 목표가 아니라는 생각이 들었다"라며 "더 늦기 전에 도전해보고 싶어졌고, '히든 스테이지'는 제 첫 도전"이라고 강조했다. 즌은 본선에서 자작곡 '꼭 작별 인사인 것처럼'을 선곡했으며, 이 곡은 그의 첫 자작곡이기도 하다. [서울=뉴스핌] 이지은 기자 = '히든 스테이지' 본선 진출자 즌. 2026.07.30 alice09@newspim.com 즌은 "이 곡을 쓸 당시 유독 사람이 어려웠던 20대 초반이었다. '사랑해'라는 말이 꼭 작별 인사라도 되는 듯 내가 사랑하는 사람들은 다 나를 떠나는 것 같았다. 이 곡은 혼자 남겨진 채 중얼거리는 혼잣말 같은 노래"라고 설명했다. 다채로운 장르를 선보이고 있는 '히든 스테이지'의 본선 진출 20팀은 여성 솔로 11명, 남성 솔로 5명, 남성 팀 2팀, 혼성 팀 2팀이다. 여성 참가자로는 보리, 김나라, 박희수, 혼즈, 변미리, 오아, 신직선, 도이주, 마린, 채수빈, 박지은 등 11명이 이름을 올렸다. 남성 개인 부문에서는 정상호(활동명 정점)·최혁준(심각한 개구리), 윤준, 윤태경, 정다운이 본선에 올랐다. 팀 부문에는 남성 팀 구구, 블낫블과 혼성 팀 김은찬밴드와 채비가 참가한다. 이 중 신직선은 제2회 본선 경험을 가진 재도전자이며, 혼성팀 채비 역시 제3회 본선 출신으로 주목받고 있다. '히든 스테이지'의 마지막 영상은 오는 8월 28일 업로드된다. 9월 10일부터 14일까지 심사위원단 2차 본선 심사가 진행되고, 9월 25일 결승 진출 톱10이 발표된다. 시상 규모는 총 1200만 원이다. 문화체육관광부 장관상인 대상(500만 원)을 비롯해 한국콘텐츠진흥원장상 최우수상(300만 원)·우수상(200만 원)·루키상(200만 원) 등이 수여된다. alice09@newspim.com 2026-07-31 06:00
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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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