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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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Z폴드8 사전예약 美 30%↑ [서울=뉴스핌] 서영욱 기자 = 삼성전자의 신형 폴더블폰 '갤럭시 Z폴드8'이 국내를 넘어 미국과 유럽, 일본 등 글로벌 시장에서 초반 흥행에 성공했다. 미국에서는 역대 폴드 시리즈 가운데 가장 빠른 사전예약 흐름을 보였고, 국내에서는 갤럭시 스마트폰 사상 최대 사전예약 기록을 새로 썼다. 이번 흥행에서 눈에 띄는 점은 단순한 판매량 증가를 넘어 구매층이 달라지고 있다는 것이다. 짧고 넓어진 '여권형' 디자인과 개선된 휴대성을 앞세운 폴드8이 기존 폴더블 마니아뿐 아니라 일반 바형 스마트폰 사용자까지 끌어들이고 있다. 중장년 남성 중심이던 소비자층도 10~30대와 여성으로 확대되면서 폴더블폰 대중화 가능성에 대한 기대감도 커지고 있다.   갤럭시 Z폴드8 시리즈 [사진 = 뉴스핌DB] ◆ 美 30%·유럽 20%↑…한국선 144만대 '신기록' 10일 시장조사업체 카운터포인트리서치 등에 따르면 갤럭시 Z8 시리즈는 미국에서 사전예약 첫 12일을 기준으로 역대 Z 시리즈 가운데 가장 많은 예약 판매량을 기록할 것으로 예상된다. 삼성전자가 공개한 미국 시장 판매 동향을 보면 갤럭시 Z폴드8과 폴드8 울트라의 합산 사전예약은 기존 폴드 시리즈 최고 기록보다 30% 증가했다. 특히 일반형 폴드8이 이동통신사와 유통업체 전체 사전예약의 절반 가까이를 차지하며 흥행을 이끌었다. 기존 플립 사용자들이 폴드로 이동하는 흐름도 뚜렷했다. 전작 출시 당시와 비교해 갤럭시 Z플립을 사용하다 폴드8 또는 폴드8 울트라를 사전예약한 고객은 3배 이상 늘었다. 기존 폴드 사용자뿐 아니라 다른 폼팩터의 스마트폰 이용자까지 폴드8으로 유입되고 있는 셈이다. 유럽에서도 전작을 웃도는 성적을 냈다. 출시 첫 11일간 Z8 시리즈 사전예약은 Z7 시리즈보다 20% 이상 증가했고, 삼성전자가 세운 사전예약 목표도 정식 출시 전에 넘어섰다. 일반형 폴드8이 전체 예약의 약 40%를 차지했다. 국내에서는 역대 최대 기록을 새로 썼다. 폴드8 울트라와 폴드8, 플립8은 7일간 진행된 사전예약에서 총 144만대가 예약됐다. 전작 폴드7·플립7 시리즈의 104만대보다 약 39% 증가한 규모로 역대 갤럭시 스마트폰 사전예약 가운데 가장 많다. 이 가운데 폴드8이 약 70%를 차지하며 전체 흥행을 주도했다. 갤럭시 Z 시리즈 출시 이후 분기별 예상 출하량 추이 [사진=카운터포인트리서치] 일본과 중국, 동남아시아에서도 폴드8을 중심으로 초기 수요가 몰리고 있다. 일본에서는 삼성전자 공식 온라인스토어에서 폴드8 256GB 모델의 상당수 색상이 품절됐다. NTT도코모·au·소프트뱅크·라쿠텐모바일 등 일본 4대 이동통신사가 모두 삼성 폴드 모델을 판매하는 등 유통 기반도 확대됐다. 중국에서는 폴드8이 티몰과 징둥닷컴에서 삼성전자 스마트폰 가운데 판매 순위 1위에 올랐다. 말레이시아와 인도네시아, 베트남 등 동남아에서도 폴드8을 중심으로 초기 수요가 나타나고 있으며 일부 지역에서는 배송 지연도 발생하고 있다. 다만 인도에서는 폴드8 울트라가 사전예약의 약 60%를 차지하며 다른 주요 시장과는 다른 양상을 보였다. ◆ '아재폰' 벗어난 폴드…1030·여성까지 확산 이번 흥행에서 주목되는 부분은 판매량뿐 아니라 소비자층의 변화다. 그동안 폴드 시리즈는 대화면과 멀티태스킹, 업무 생산성을 중시하는 중장년 남성 중심의 제품이라는 인식이 강했지만 폴드8에서는 10~30대와 여성 고객의 유입이 두드러지고 있다. SK텔레콤에 따르면 국내 Z8 시리즈 사전예약 고객 가운데 기존 일반 바형 스마트폰 사용자는 약 62%로 전작보다 10%포인트 증가했다. 삼성닷컴 기준으로는 10~30대 구매 비중이 절반을 넘어섰으며, 이 연령대가 가장 많이 선택한 모델도 폴드8이었다. 특히 10~30대 여성의 폴드8 구매는 전작보다 두 배 이상 늘었다. ◆ 짧고 넓어진 '여권형' 통했다…업무용서 일상폰으로 폴드8의 달라진 디자인과 사용성이 소비자층 확대를 이끌었다는 분석이 나온다. 기존 폴드가 넓은 화면을 활용한 멀티태스킹과 업무 생산성에 무게를 뒀다면 폴드8은 무게와 두께를 줄이고 화면을 기존보다 짧고 넓게 만들면서 일상적인 스마트폰으로서의 사용성을 강화했다. 접었을 때는 일반 스마트폰에 가까운 형태로 사용할 수 있고 펼치면 넓은 화면으로 동영상과 소셜미디어(SNS), 웹서핑, 독서 등을 즐길 수 있다. 기존 폴드의 대화면이라는 장점을 유지하면서 휴대성과 콘텐츠 소비 경험을 동시에 개선한 것이다. 카운터포인트리서치도 이 같은 변화를 폴드8 흥행의 주요 요인으로 꼽았다. 짧고 넓어진 본체가 휴대하기 편하면서도 독서와 동영상 시청, 웹 브라우징 등에 적합해 폴드8의 활용 범위를 넓혔다는 평가다. 실제 글로벌 시장에서 일반형 폴드8은 인도를 제외한 한국과 미국, 유럽, 일본, 중국, 동남아 등 대부분 지역에서 Z8 시리즈의 초기 판매를 이끌고 있다. 최고 사양과 카메라를 앞세운 폴드8 울트라보다 상대적으로 대중적인 폴드8에 수요가 집중되고 있다는 점에서 폴더블폰의 소비 기반이 넓어지고 있다는 분석도 나온다. 삼성전자의 갤럭시 Z8 시리즈 [사진 = 뉴스핌DB] 카운터포인트리서치는 갤럭시 Z8 시리즈의 출시 첫해 출하량이 Z7 시리즈보다 두 자릿수 증가하고 Z6 시리즈와 비교하면 70% 이상 늘어날 것으로 전망했다. 관건은 사전예약 이후 흐름이다. 초기 판매에는 보상판매와 할부, 사은품 등 출시 프로모션 효과가 반영돼 있다는 것이다. 또 애플의 폴더블폰 시장 진입이 예상되는 만큼 향후 글로벌 폴더블 시장의 경쟁은 한층 치열해질 것으로 전망했다. 다만 폴드8이 기존 폴더블 마니아층을 넘어 일반 스마트폰 사용자와 젊은층, 여성까지 소비자층을 넓힐 경우 삼성전자가 시장 주도권을 이어가는 데 긍정적으로 작용할 것으로 내다봤다. syu@newspim.com 2026-08-10 11:07
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국방부, 용산 옛 청사서 첫 브리핑 [서울=뉴스핌] 오동룡 군사방산전문기자 = 정빛나 국방부 대변인이 10일 서울 용산구 국방부 옛 청사에서 복귀 후 첫 정례브리핑을 하고 있다. 정빛나 국방부 대변인이 10일 서울 용산구 국방부 옛 청사 브리핑룸에서 복귀 후 첫 정례브리핑을 하고 있다. [사진=오동룡 군사방산전문기자] 2026.08.10 gomsi@newspim.com 국방부는 윤석열 정부의 대통령실 용산 이전에 따라 2022년 합동참모본부 청사로 옮긴 뒤 약 4년 만에 옛 청사 복귀 절차를 밟고 있다. 지난달 21일부터 부서별 이전 작업을 시작했으며, 주요 부서와 출입기자실 등을 순차적으로 옮긴 뒤 장관실 이전을 끝으로 오는 14일쯤 작업을 마칠 계획이다. 국방부와 합참이 한 청사를 함께 쓰던 체제도 종료된다. gomsi@newspim.com 2026-08-10 11:30
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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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