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[김정호의 4차혁명 오딧세이] 인공지능을 위한 인공데이터 생산

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[편집자] 4차 산업혁명은 모든 사물과 인간을 연결하여 빅데이터를 모으고, 이를 이용하여 인공지능으로 학습해, 결국 인공지능이 인간을 대체하는 시대를 말한다. 이러한 4차 산업혁명의 물결이 산업뿐만 아니라 경제, 사회, 정치 등 전 분야에 걸쳐서 막대한 변화를 일으키고 있다.

글로벌뉴스통신사 뉴스핌은 '김정호의 4차혁명 오딧세이' 칼럼을 매주 연재하며 4차 산업혁명의 본질과 영향, 그리고 전망을 독자들에게 쉽게 소개하고자 한다. 4차 산업혁명의 핵심은 바로 인공지능, 빅데이터, 클라우드 컴퓨팅으로 표현할 수 있으며 그 핵심 부품이 반도체이다. 이들 핵심 기술의 개념과 원리, 응용을 설명하여 일반 독자들이 4차 산업혁명에 대해서 공감하고 이해하며 더 나아가 개인과 기업, 국가의 미래를 계획하는 것을 돕고자 한다.

김정호 카이스트(KAIST) 전기 및 전자공학과 교수는 서울대 전기공학과를 졸업하고 미국 미시건대에서 박사 학위를 받았다. AI대학원 겸임교수, IEEE펠로우, 카이스트 ICT석좌교수, 한화 국방 인공지능 융합연구 센터장, 삼성전자 산학협력센터장 등을 겸하고 있다.

데이터가 필요한 인공지능 학습

인공지능 중에서 데이터로 학습하는 방식을 기계학습(Machine Learning)이라고 하고, 그 기계학습 중에서 데이터에 이름(Label)을 붙여서 학습하는 방식을 지도학습(Supervised Learning)이라고 한다.

김정호 교수

데이터에 이름을 붙여야 하는 인공지능 학습 방식이다. 대표적으로 이미지를 인식하는 CNN(Convolutional Neural Network) 알고리즘이 이 방식의 인공지능이 된다. 이미지와 이름을 보고 학습해서 물체를 판단해 낸다.

그런데 이러한 지도학습 방법은 많은 비용과 노동력이 필요해서 결국 시간과 자본이 들어간다. CNN 학습을 위해서는 수백만 장, 수천만 장의 사진을 모으고, 그 사진에 이름을 붙여야 한다. 이러한 작업에 개인이 자발적으로 이름을 붙일 수 있으나 그 한계가 있다.

구글과 페이스북은 인터넷과 SNS로부터 수많은 데이터인 사진 이미지를 모은다. 여기에 모두 직접 사람이 이름을 붙이기는 불가능에 가깝다. 그래서 구글과 페이스북은 사진 상황을 보거나, 해시태그를 이용해서 자동으로 그림에 이름을 붙이는 인공지능 알고리즘 연구를 하기도 한다. 이것이 모두 데이터에 이름을 붙이는 데 필요한 노력이다. 인공지능이 학습하는 데 필요한 비용이다. 데이터와 이름은 무료가 아니다.

사람 중에 똑똑한 사람을 '하나를 알려주면 열을 안다'라고 표현하기도 한다. 학생을 지도하다 보면 그런 학생을 종종 만난다. 나중에는 그 학생이 오히려 나에게 스승이 된다. 그런 학생들을 통해서 거꾸로 배운다. 이럴 때 학교에 있는 교수로 최고의 기쁨을 느낀다. 이런 학생은 스스로 학습하고 연구하는 독자적인 학습과 연구 수행능력을 갖추게 된다.

인공지능을 지도할 때도 마찬가지이다. 학습을 줄이고 최대한 인공지능의 지능을 높이고자 연구한다. 그러면 데이터 모집과 이름 붙이기 수고가 줄어들 수 있다. 그럼 척척 알아서 학습하게 된다.

CNN을 이용한 이미지 분류 및 탐지 방법. [출처=KAIST]

최소한의 데이터로 인공지능 학습

이러한 연구 중, 최근에는 인공지능 연구로 전이학습(Transfer Learning)이라고 불리는 학습 방법이 있다. 한번 배운 학습 결과를 다른 곳에 다시 쓴다는 의미이다. 다시 말하면, 여러 번 배울 필요가 없다는 의미이다. 수학에서 기초 원리를 잘 파악하면 다양한 응용문제를 푸는 원리와 같다.

이처럼 한번 학습한 결과를 다른 응용에 적용하려는 시도를 전이학습(Transfer Learning)이라고 부른다. 학습과정에서 얻는 인공지능망의 구성과 변수도 다른 용도의 인공지능망으로 전이될 수 있다. 그럼 이를 전수한 새로운 인공지능 신경망은 학습량이 줄어든다. 아예 이러한 전체 과정을 스스로 할 수도 있다. 이 방법을 자체학습(Self-learning)이라고 부른다.

최근 연구하는 인공지능 학습 방법이다. 모두 학습 부담을 줄이고 데이터 필요 분량을 줄이려는 시도이다.

아예 한번 교육으로 모든 교육이 끝나는 단수학습(One short Learning) 방법에 대한 연구도 시작됐다. 수학에서 문제 하나만 풀어보면, 유사한 모든 문제를 푸는 능력이라 보면 된다. 천재를 키우는 인공지능 학습 방법으로 보면 된다.

예를 들면 어린이를 학습할 때, 공룡 사진 하나만 보여주면, 그 이름을 영원히 기억한다. 지금의 인공지능 학습은 많은 수의 사진을 보여주면서 학습하고 그 결과로 인공지능망이 정해진다. 단 한 번의 이미지 학습으로 인공지능망을 정하려는 시도인 셈이다.

매우 도전적이지만, 언제인가 인공지능이 이 단계에 도달할 것으로 본다. 이 학습 방법은 '하나를 가르쳐 주면 모든 것을 안다'라는 설명으로도 가능하다. 천재 학생 지도 방법이다. 이 방법 역시 데이터를 최소화하면서 인공지능을 학습하는 방법이라고 본다.

인공 데이터(Artificial Data)의 생성

인공지능에는 학습을 위한 데이터가 필요하다. 일반적으로 데이터가 많을수록 지능이 높아진다. 그래서 빅데이터를 모으려고 한다. 그래서 데이터도 인공적으로 만들려고 한다. 이를 필자는 인공 데이터(Artificial Data)라고 부른다. 인공지능(Artificial Intelligence)처럼 인공 데이터(Artificial Data)도 대세가 된다. 아예 사람의 도움을 받지 않고 인공지능 스스로가 인공지능 학습용 데이터를 만들 수 있는 세상이 된다.

데이터를 인공적으로 만드는 방법은 제일 먼저 원본 이미지를 변형하는 방법이다. 글자를 인식하는 CNN을 위한 손글씨 데이터를 만든다고 하면, 기본 데이터 글씨(MNIST)를 기초로 컴퓨터가 그 글씨체를 변형할 수 있다.

아래위로 길게 늘이거나, 글씨체 자체를 기울이게 할 수 있다. 또는 흐리게 만들거나, 가늘게 만들 수 있다. 이미지에 잡음을 넣을 수 있다. 바탕도 바꿀 수 있다. 또는 색깔을 다르게 입힐 수 있다. 또는 글자 크기를 키울 수도 있다. 컴퓨터와 알고리즘을 결합하면 한 장의 기본 글씨 이미지로 수백 장, 수천 장의 파생 데이터를 컴퓨터로 만들 수 있다.

이렇게 기본 데이터를 변형해 빅데이터를 만들 수 있다. 이 빅데이터는 다시 인공지능 학습에 쓰인다. 인공(Artificial)이 돌고 돈다.

처음부터 아예 컴퓨터가 스스로 데이터를 만들 수 있다. 그 데이터로 인공지능이 학습한다. 예를 들어 자율주행자동차를 위한 학습용 사고 장면 영상을 만든다고 가정하자. 자율주행자동차 학습을 위해 영상을 직접 만드는 것은 매우 위험하고 비싸다. 따라서 사고 영상을 컴퓨터로 인공적으로 만들어 이를 이용해서 인공지능이 학습하는 것이 효율적이다.

제목과 주제를 주면 컴퓨터가 3차원 영상과 이미지를 만들어 내는 연구가 진행 중이다. 그렇게 되면 인공지능이 경험하는 세계도 인공적으로 컴퓨터로 만들어진다. 데이터를 만드는 시간과 비용, 수량의 한계를 인공 데이터 생성을 통해서 해결하려고 한다. 이런 방식을 필자는 데이터 증강(Data Augmentation)이라고 부르기도 한다.

그뿐만 아니라 강화학습(Reinforcement Learning)에서도 인공적으로 계산해서 학습한다. 강화학습에서는 게임을 하듯이 학습한다. 알파고가 이세돌 9단과 바둑을 둘 때 사용한 인공지능 학습 방법이다.

이제는 컴퓨터끼리 게임을 하면서 바둑 기보 데이터를 생산한다. 그러니 이 상황에서도 인공지능 학습을 위한 환경을 컴퓨터가 가상으로 만든다.

강화학습을 이용해서 공학 문제의 최적화 설계도 자동화하려는 시도가 시작되었다. 여기서도 컴퓨터 시뮬레이션으로 데이터가 만들어지고 이를 통해서 학습한다. 이렇게 되면 컴퓨터가 다 알아서 한다. 이제 학습에도 인간의 도움이 점점 덜 필요하게 된다. 학습도 컴퓨터가 담당한다.

CNN에서 손글씨 학습을 위해 사용되는 MINST(Modified national Institute of Standards and Technology) 데이터베이스 이미지. [출처=MINIST]

가상 데이터(Virtual Data)인 세상

인공지능 학습을 위한 데이터를 모으는데 개인의 정보보호와 특허 문제가 발생한다. 학습을 위해 모은 데이터의 주인은 누구이고, 그 개인의 정보는 어디까지 보호해야 할 것인가가 사회적, 법률적, 정치적 쟁점이 될 전망이다. 그래서 빅데이터를 모으기가 점점 더 어렵게 되었다.

그래서 인공지능을 위한 빅데이터를 컴퓨터로 인공으로 만드는 방법이 중요해진다. 앞으로 점점 더 그렇게 될 것으로 예측한다.

이렇게 만들어진 인공 데이터로 다시 인공지능망이 학습한다. 그 학습 결과는 다른 응용 분야로 전이된다. 그 인공지능으로 인공지능 데이터를 만든다. 이제 인간이 파고들 틈이 없다. 인공지능이 인공 데이터도 만들고, 학습도 스스로 한다. 미래 인공지능의 모습이다. 모두 컴퓨터의 성능과 메모리 반도체의 성능이 높아져 가능하다. 인공 세상(Artificial World)이다. 데이터도 가상화(Virtualization)된다. 

김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수 joungho@kaist.ac.kr

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현대제철, 美 전기로 제철소 착공 [서울=뉴스핌] 이찬우 기자 = 현대제철이 미국 루이지애나주에 58억달러(약 8조원)를 투자해 전기로 기반 자동차강판 전문 제철소를 건설한다. 현대차·기아를 비롯한 미국 완성차업체에 연간 180만톤의 자동차강판을 공급하며 북미 철강시장 공략과 현대차그룹의 현지 공급망 구축에 속도를 낸다. 현대제철은 4일(현지시간) 미국 루이지애나주 도널슨빌에서 'HPLS(HYUNDAI-POSCO Louisiana Steel) 전기로 제철소' 기공식을 개최했다고 밝혔다. 현대차그룹 정의선 회장(사진 오른쪽)이 시삽 세리머니를 마친 후 제프 랜드리 루이지애나 주지사(사진 왼쪽)와 악수하고 있다. [사진=현대제철] HPLS는 현대제철이 지분 50%를 보유하고 포스코 20%, 현대차와 기아가 각각 15%씩 참여한 합작 제철소다. 총투자금액은 58억달러로 자기자본과 외부 조달을 절반씩 활용한다. 제철소는 737만㎡ 규모 부지에 건설되며 올해 4분기 착공해 2029년 양산에 들어갈 예정이다. 연간 생산능력은 자동차용 강판 180만톤과 일반용 강판 90만톤을 합한 총 270만톤이다. 생산 제품은 열연강판과 냉연강판, 도금강판 등이다. 이날 기공식에는 제프 랜드리 루이지애나 주지사와 윌리엄 키밋 미국 상무부 국제무역담당 차관, 트로이 카터·줄리아 렛로 연방 하원의원 등이 참석했다. 한국 측에서는 김정관 산업통상부 장관과 강경화 주미한국대사, 정의선 현대차그룹 회장, 장인화 포스코그룹 회장, 이보룡 현대제철 사장, 호세 무뇨스 현대차 사장, 송호성 기아 사장 등 총 250여명이 자리했다. 정의선 회장은 "이곳에서 생산되는 철강은 현대차그룹은 물론 미국 자동차기업들이 차세대 모빌리티를 생산하는 데 큰 역할을 할 것"이라며 "AI 데이터센터부터 발전 분야에 이르기까지 핵심 산업의 기반을 구축하는 데도 기여할 것"이라고 말했다. 이어 "HPLS 전기로 제철소는 철강산업이 더욱 자원순환적이고 지속가능한 미래로 나아가는 시작점"이라며 "혁신과 지속가능성이 공존할 수 있다는 것을 루이지애나에서 증명하고 있다"고 강조했다. 현대차그룹 정의선 회장이 기공식 환영사를 하고 있다. [사진=현대제철] ◆원료부터 車강판까지 일관 생산…탄소배출 저감 HPLS는 미국 최초의 전기로 기반 자동차강판 전문 제철소로 조성된다. 원료 생산부터 제강과 연속주조, 열연·냉연까지 한 곳에서 수행하는 일관 생산체제를 갖춘다. 첫 공정인 직접환원설비(DRP)는 철광석과 천연가스를 활용해 직접환원철(DRI)을 생산한다. 직접환원철과 철스크랩을 전기로에 투입해 쇳물을 만들고, 이를 연속주조설비에서 중간 소재인 슬래브로 가공한다. 슬래브는 열연과 냉연 공정을 거쳐 자동차용 냉연강판과 도금강판 등으로 생산된다. 전기로는 철광석과 석탄을 사용하는 기존 고로보다 탄소배출량을 줄일 수 있다는 장점이 있다. 현대제철은 향후 직접환원철 생산 과정에 천연가스 대신 수소를 투입해 탄소저감 효과를 더욱 높일 계획이다. 현대제철은 HPLS에서 생산한 고급 자동차강판을 현대차·기아뿐 아니라 미국 현지 완성차업체에도 공급할 방침이다. 미국 자동차강판 시장의 공급 부족을 해소하는 동시에 고부가 제품 판매를 통해 수익성을 확보한다는 전략이다. 제프 랜드리 주지사는 "현대제철이 북미 첫 제철소 부지로 루이지애나를 선택한 것은 숙련된 인력과 인프라, 우수한 비즈니스 환경을 갖췄기 때문"이라며 "이번 투자는 양질의 일자리를 창출하고 루이지애나 지역 기업에도 새로운 기회가 될 것"이라고 말했다. ◆美 공급망·통상 대응 거점…국내 철강 수출과 시너지 현대제철이 미국을 첫 해외 제철소 투자처로 선택한 배경에는 견조한 철강 수요와 높은 현지 가격이 있다. 세계철강협회에 따르면 지난해 미국의 조강 생산량은 8200만톤으로 중국과 인도에 이어 세계 3위 수준이다. 하지만 생산량이 수요에 미치지 못해 매년 2000만톤 이상의 철강을 수입하고 있다. 루이지애나는 철스크랩과 천연가스 등 원료 조달이 쉽고 미시시피강과 항만, 철도 등 물류 인프라를 갖추고 있다. 현대차그룹의 미국 생산시설과도 연계할 수 있어 자동차강판 공급 거점으로 활용하기 유리하다. 현지에서 철강을 직접 생산하면 미국의 관세와 수입 규제 등 통상 리스크도 줄일 수 있다. 현대제철은 HPLS를 북미 판매 확대를 위한 전진기지로 활용하고, 현지에서 생산하기 어려운 제품은 국내에서 수출하는 방식으로 국내 생산시설과의 시너지도 높일 계획이다. 현대제철은 지난해 5월 북미철강사업부를 신설하고 같은 해 6월 현대제철 루이지애나 법인을 설립했다. 지난해 12월에는 이탈리아 다니엘리, 독일 SMS와 주요 설비 계약을 체결했으며 올해 3월 미국 에너지기업 엔터지와 전력 공급 계약을 맺었다. 김정관 산업통상부 장관은 "대한민국의 세계적인 철강 기술 및 제조 역량과 미국의 풍부한 에너지 자원 및 노동력이 만나면 압도적인 산업적 기회로 이어진다"며 "서로의 강점을 연결해 양국의 경쟁력을 함께 높이는 것이 한미 협력의 새로운 모습"이라고 말했다. chanw@newspim.com 2026-09-06 17:05
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한동훈, 김승원 녹취 추가 공개 [서울=뉴스핌] 배정원 기자 = 한동훈 무소속 의원은 6일 신약 임상시험 승인 청탁 의혹 관련 김승원 법무부 장관 후보자와 브로커 간 통화 녹취를 추가 공개하며 지명 철회 압박을 이어갔다. ◆한동훈, '신약임상 청탁 의혹' 김승원·브로커 통화 녹취 공개 한 의원은 이날 페이스북을 통해 "김 후보자 측과 브로커는 마치 청탁 문자 두 건이 전부인 것처럼 언론에 말하고 있는데 이는 거짓말"이라며 녹취록을 공개했다. 녹취록에 따르면, 지난 2021년 10월 12일 1차 통화에서 김 후보자는 브로커에게 "그럼 직접 챙겨보라고 내가 얘기 한번 해볼게. 무슨 처 어디야. 어디, 과가 혹시. 아, 뭐 식약처장 알 테니까"라며 "그럼 그렇게 3상 허가를 빨리 내서 어쨌건 결과를 봐야 될 거 아니냐. 그런 식으로 직접 처장님이 챙겨봐 달라고, 보고해달라고 할게"라고 했다. 2차 통화에서는 "내가 말씀을 드렸고 일단 확인해서 나에게 보고해준다고 하니까 한번 기다려보시고 처장께서는 모든 가용화 인력을 배치해서 진행을 빨리하는 거를 돕고 있다. 이렇게 원칙적인 이야기를 하네"라고 했다. 한동훈 무소속 의원. [사진 = 뉴스핌DB] 그러자 브로커 양모 씨는 "맞아요. 그래서 오늘 자료 주려고 했는데 또 다른 담당자가 오늘 주지 말라고 이게 담당자끼리 책임 회피인데 조금 이슈 사항이니까 담당자들이 연락은 오는데 과장 선에서 넘어가지를 않는다고 해요"라고 대답했다. 이에 김 후보자가 "과장 선에서 막혀 있다? 알았어"라고 말했다는 것이 한 의원의 주장이다. 한 의원은 "김 후보자가 김강립 식약처장에게 로비한 후 김강립 식약처장은 그걸 혼자 묵살한 것이 아니라 실제로 식약처 담당자에게 김승원 로비를 전달했다. 실무진까지 전달된 성공한 로비였던 것"이라며 "(이번) 로비는 김승원 한 명의 문제가 아니다"라고 주장했다. 한 의원은 전날에도 김 후보자와 양씨의 녹취록을 공개하며 '오빠 독약 로비'라고 비판했다. 녹취록에 따르면, 김 후보자는 양씨에게 "보고 싶어서 눈물이 나네"라고 했다. 양씨는 김 후보자를 '오빠'라고 칭하며 "지금 바로 출발할 테니까 주소 주세요"라고 했다. 김 후보자와 양씨, 당시 서울서부지법 영장전담 판사였던 정모 판사가 함께 찍은 사진을 근거로 유착관계 의혹도 제기했다.  앞서 김 후보자는 브로커 양씨로부터 제약업체 제넨셀의 코로나19 치료제 임상시험 승인 관련 청탁을 받고 이를 당시 식약처장에게 전달했다는 의혹으로 수사를 받았다. 그러나 검찰은 직접적인 금품 수수가 없고 청탁의 위법성을 단정하기 어렵다며 2024년 12월 김 후보자에 대해 기소유예 처분을 내렸다. 김승원 법무부 장관 후보자 [사진=뉴스핌DB]   ◆김승원 측 "청탁 아닌 고충 민원 전달…정치공세 중단하라" 김 후보자 측은 "청탁이 아닌 공익적 고충 민원을 단순 전달한 것"이라며 "국민의 고충 민원 처리를 위한 민원 전달은 국회의원 청탁금지법에서도 명시적으로 허용하고 있다"고 해명했다. 구체적으로 "코로나 팬데믹 당시 국내 중소기업의 임상시험 절차가 부당하게 지연되지 않도록 살펴봐 달라고 요청한 것"이라면서 "치료제 허가나 우선 심사, 기준 완화 또는 절차 생략을 요구하지 않았다"고 설명했다. 아울러 "기소유예 처분은 검사의 불기소 처분"이라면서 "법원의 심리를 거친 유죄 판결이나 확정된 범죄 사실이 아니다"라고도 했다. 이날 한 의원이 공개한 녹취록에 대해서도 "녹취의 앞뒤를 잘라 김 후보자의 민원 확인을 승인 압력으로 둔갑시키고 있다"며 "녹취 어디에도 조건 없는 승인이나 기준 완화, 절차 생략을 요구한 내용은 없다. 전체 맥락을 삭제해 공익 민원을 불법 로비로 왜곡하는 정치공세를 중단하기 바란다"고 했다. ◆민주 "한동훈, 캐비닛 장사…녹취 입수 경위 밝혀야" 한 의원의 잇단 녹취 공개에 더불어민주당은 한 의원이 '캐비닛 장사'를 하고 있다고 비판하며 녹취의 입수 경위를 밝히며 역공에 나섰다. 조계원 민주당 대변인은 "사적 통화 녹취는 당사자 아니면 수사기관 등 제한된 경로를 통해야만 나올 수 있다"며 "입수·유출 경위에 위법성이 있다면 명백한 범죄에 해당할 수 있다"며 녹취와 수사자료 입수 경위를 소상하게 밝히라고 했다. 또 "사건을 캐비닛에 모아두고 시점을 골라 꺼내 써먹는 방식은 정치검찰의 오래된 관행"이라며 "한동훈 검사식 캐비닛 표적 수사가 한동훈 의원의 캐비닛 정치로 재현되고 있다"고 비판했다. jeongwon1026@newspim.com 2026-09-06 14:29
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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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