시스템소프트웨어

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ETRI50년, ETRI를 빛낸 사람들 김명준 전 원장

1986년 ETRI에 입사하여 선임연구원을 시작으로 연구원장까지 역임한 한 연구자의 여정은 대한민국 과학기술의 성장사와 궤를 같이합니다. 당시 우리나라는 기술적 기반이 매우 취약했기에, 연구자는 낮은 기술 수준을 단계적으로 끌어올려 번듯한 국가 기술력을 갖추겠다는 일념으로 연구에 매진했습니다. 35년 이상의 긴 시간 동안 시스템 소프트웨어 분야에서 꾸준히 성과를 냈으며, 퇴임 후에도 중소기업 지원과 원자력 발전소의 인공지능 도입을 돕는 등 국가 발전을 위한 기술적 조력을 지속하고 있습니다. 지난 40여 년간의 기술 개발 과정은 여러 단계를 거쳐 진화해 왔습니다. 1980년대에는 선진국 제품을 분석하여 다시 만드는 역공학이 주를 이루었으나, 90년대에는 국제 표준을 직접 구현하는 단계로 올라섰습니다. 2000년대 들어서는 시스템 통합을 통해 독자적인 서비스를 구축하기 시작했고, 2010년대에는 새로운 개념을 증명하는 단계를 거쳤습니다. 이제 2020년대는 남들이 생각하지 못한 창의적인 개념으로 새로운 가치를 창출해야 하는 시점이며, 이는 우리 후배 연구자들이 나아가야 할 핵심적인 방향입니다. 연구의 성과는 논문에 머물지 않고 실질적인 기술 사업화와 창업으로 이어졌습니다. 대표적인 국책 사업인 ‘한우리’ 과제를 통해 독립적인 시스템 소프트웨어 개발의 토대를 마련했으며, 이는 180여 건의 기술 이전과 60여 건의 국제 특허라는 결실을 맺었습니다. 특히 연구원들을 독려하여 설립한 벤처 기업 중 세 곳이 상장에 성공하며 기술이 산업 현장에서 어떻게 생명력을 얻는지 증명했습니다. 이러한 성과는 단지 기술적 성공을 넘어 연구와 사업화, 그리고 창업이 선순환하는 생태계를 구축했다는 점에서 큰 의미가 있습니다. 건강하고 즐거운 연구 문화를 조성하는 것은 기술 개발만큼이나 중요한 가치였습니다. 과거 관행적으로 사용되던 부적절한 호칭을 개선하여 수평적인 문화를 정착시켰고, 연구 결과물을 정기적으로 책자화하여 지식을 공유하는 전통을 만들었습니다. 또한, 후배들을 마치 자신의 자녀처럼 아끼는 마음으로 연구소 내 도서관을 확충하고 실개천 등 휴게 공간을 조성하는 정서적 환경 개선에도 힘썼습니다. 이는 연구자들이 서로 소통하고 창의성을 발휘할 수 있는 터전을 마련하여 연구소의 지속 가능한 성장을 돕기 위한 진심 어린 노력이었습니다. 국가 연구소의 구성원으로서 가져야 할 자부심은 창의적이고 이타적인 업무 특성에서 비롯됩니다. 개인의 이익보다는 국가와 산업계를 위해 헌신한다는 마음가짐은 비록 외부의 엄격한 비판이 있을지라도 연구자들을 지탱하는 큰 힘이 됩니다. 정직하고 성실한 동료들과 함께 일하며 새로운 가치를 만들어가는 과정은 세상 그 어떤 직장보다 큰 보람을 선사합니다. 이제 우리 후배들은 우물 안 개구리식 연구에서 벗어나 국제적인 시각을 갖추고, 자신만의 독창적인 개념으로 세계 무대에서 경쟁하는 멋진 연구원으로 성장해 나가야 합니다.

한국전자통신연구원ETRI 50주년 특별 기념 인터뷰 영상

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국산 AI 반도체 연계 오픈소스 온 디바이스 로봇지능 SW 플랫폼

최근 AI 기술의 흐름은 클라우드 중심에서 온디바이스 환경으로 빠르게 전환되고 있습니다. 네트워크 연결 없이도 현장에서 즉각적인 데이터 처리가 가능한 온디바이스 방식은 보안성과 실시간 응답성 면에서 큰 장점을 가집니다. 특히 로봇 지능 분야에서는 이러한 기술적 수요가 매우 높으며, 하드웨어와 소프트웨어의 밀접한 결합이 필수적입니다. 현재 이 시장은 주로 해외 기업들이 장악하고 있지만, 국내 기술력을 바탕으로 한 AI 반도체와 소프트웨어 플랫폼을 구축하려는 노력이 활발히 진행 중입니다. 국산 AI 반도체를 활용한 최적화된 시스템 소프트웨어 스택 개발은 기술 자립을 위한 중요한 과제입니다. 온디바이스 환경에서 고성능 모델을 구동하기 위해서는 단순한 경량화를 넘어선 하드웨어 최적화 기술이 필요합니다. 대규모 서버 기반으로 설계된 기존 모델들은 자원이 제한된 임베디드 보드에서 제 성능을 발휘하기 어렵기 때문입니다. 특히 특정 하드웨어 제조사가 제공하는 소프트웨어 개발 키트에만 의존하게 되면, 개발자가 자신만의 독창적인 솔루션을 구축하는 데 많은 제약이 따르게 됩니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 국산 AI 반도체의 성능을 극대화하면서도 유연하게 적용할 수 있는 솔루션 개발이 강조되고 있습니다. 이는 임베디드 시스템의 특수성을 고려하여 하드웨어 가속을 효율적으로 관리하는 핵심 기술이라 할 수 있습니다. 로봇 시스템의 운영체제인 ROS를 온디바이스 급으로 최적화하는 과정은 기술적으로 매우 도전적인 분야입니다. 서버급 사양을 요구하는 방대한 소프트웨어 볼륨을 소형 장치에서도 원활히 동작하도록 최적화해야 하기 때문입니다. CPU와 GPU, 그리고 AI 반도체인 NPU를 동시에 활용하는 파이프라이닝 가속화 기술은 다수의 AI 서비스가 동시에 구동될 때도 실시간 응답성을 강력하게 보장합니다. 이러한 통합 플랫폼 구축을 통해 로봇의 자율적 판단과 상황 인식 능력을 한 단계 더 끌어올릴 수 있으며, 이는 다양한 산업 환경에서 로봇이 지능적으로 활동하는 기반이 됩니다. 실제 산업 현장에 적용되는 순찰 로봇 지능은 이론적인 연구를 넘어 고도의 실증 과정을 거치고 있습니다. 사족보행 로봇을 활용한 공장 순찰 업무는 비정형 객체 탐지나 실시간 상황 설명 등 복잡한 지능형 서비스가 요구됩니다. 연구실 수준의 실험에 그치지 않고 실제 수요처를 방문해 데이터를 수집하고 프로토타이핑을 진행하는 이유입니다. 이를 위해 CNN 계열의 인식 모델뿐만 아니라 최신 트랜스포머 기반 기술들을 국산 NPU에 최적화하여 탑재하고 있습니다. 현장의 다양한 위험 요소를 탐지하고 관리하는 자율 보행 기술은 로봇 미들웨어와 하드웨어의 긴밀한 상호작용을 통해 완성도를 높여가고 있습니다. 공개 소프트웨어로 진행되는 이러한 프로젝트는 기술적 성과를 외부와 공유하며 생태계를 확장하는 데 목적이 있습니다. 개발된 소프트웨어 스택은 MIT나 BSD 라이선스를 적용하여 외부 개발자 그룹과 협업할 수 있는 채널을 마련하고 있습니다. 특히 AI 기술은 변화의 속도가 매우 빠르기 때문에, 최신 VLM이나 LLM 계열의 모델을 지원할 수 있는 확장성이 중요합니다. 향후에는 AI 반도체와 소프트웨어 엔진이 더욱 밀접하게 결합하여 대형 언어 모델의 전처리 및 후처리 과정까지 효율적으로 지원할 계획입니다. 국내외 수요에 맞춘 지속적인 고도화를 통해 온디바이스 로봇 지능의 새로운 표준을 제시하고자 합니다.

한국전자통신연구원오픈소스 테크데이

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[2025 ETRI Technology Report 1] AI 연산을 바꾸는 게임체인저, HPC+PIM – 안신영 슈퍼컴퓨팅시스템연구실장

슈퍼컴퓨팅은 일반적인 컴퓨터의 한계를 뛰어넘어 기상 예측이나 물리 시뮬레이션 같은 방대한 연산을 처리하는 핵심 기술입니다. 그동안 우리나라는 자체적인 제작 기술이 부족하여 수십 년간 외산 제품에 의존해 왔으나, 최근 세계에서 다섯 번째로 독자적인 슈퍼컴퓨터를 개발하며 기술적 자립의 기틀을 마련했습니다. 국내 연구진은 단순히 속도를 높이는 것을 넘어, 국산 슈퍼컴퓨팅 가속기와 고성능 컴퓨팅(HPC) 노드, 그리고 이를 뒷받침하는 시스템 소프트웨어를 통합적으로 연구하며 고성능 컴퓨팅(HPC) 환경의 국산화를 선도하고 있습니다. 국내 연구진은 기존 하드웨어 구조의 병목 현상을 해결하기 위해 PIM(Processor-In-Memory) 반도체 연구에 박차를 가하고 있습니다. 데이터 저장과 연산 장치가 분리된 기존 방식은 데이터 이동 과정에서 막대한 시간과 전력이 소모되지만, 혁신적인 메모리 기술을 통해 이를 획기적으로 개선할 수 있습니다. 현재 초당 1천조 번의 연산이 가능한 차세대 반도체 설계가 진행 중이며, 이는 2026년 실제 시스템에 탑재될 예정입니다. 이러한 고효율 기술은 인공지능(AI) 학습 및 추론 성능을 끌어올려 인공지능(AI) 산업의 활용성을 더욱 촉진할 것으로 기대됩니다. 국산 기술로 구축된 인공지능(AI) 연산 환경은 자율주행, 로봇, 스마트 팩토리 등 다양한 산업 분야에 광범위한 영향을 미칠 것으로 보입니다. 특히 인공지능(AI) 서비스의 확대로 급증하는 전력 수요 문제를 해결하기 위해, 기존 대비 전력 소모를 절반 이하로 줄이는 저전력 기술은 지속 가능한 친환경 범용 인공지능(AGI) 사회를 구현하는 밑거름이 됩니다. 연구진은 특정 하드웨어에 편향된 구조를 극복하고자 NPU와 PIM(Processor-In-Memory) 반도체 같은 이종 가속기 기반의 초병렬 소프트웨어를 지속 개발하고 있으며, 이를 통해 연산 자원의 제약이 없는 고성능 인공지능(AI) 환경을 구축하여 국내 산업 전반의 가치를 높여나갈 계획입니다.

한국전자통신연구원ETRI 테크놀로지 리포트

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[ETRI 기술적 대화] 나는 아직도 설렌다?! 연구가? 아내가??

ETRI 초거대 AI 반도체 연구실의 김찬 연구원은 지난 31년이 넘는 시간 동안 시스템 소프트웨어 개발에 매진해 왔습니다. 주로 반도체 칩 설계 부서에서 칩 위에서 구동되는 핵심 소프트웨어를 담당하며, 하드웨어와 소프트웨어를 잇는 가교 역할을 수행해 왔습니다. 그는 칩이 원활하게 작동하기 위해 필수적인 인터커넥트 프로그래밍과 주변 장치 관리 등 시스템의 전반적인 기반을 다지는 업무를 주도해 왔습니다. 특히 과거 하드웨어 설계 경험을 바탕으로 디지털 시뮬레이션을 통해 설계상의 문제점을 파악하고 개선하는 등 기술적 완성도를 높이는 데 크게 기여해 온 베테랑 엔지니어입니다. 연구 과정에서 그는 가상 머신 오픈소스 QEMU를 활용하여 독자적인 시스템 가속기 시뮬레이터를 구축하는 성과를 거두었습니다. 이를 통해 리눅스 디바이스 드라이버와 실제 애플리케이션을 연동하며 하드웨어가 실물로 나오기 전부터 소프트웨어의 안정성을 검증할 수 있는 환경을 만들었습니다. 또한 FPGA에 최적화된 매크로를 적용하여 실제 하드웨어 환경과 유사한 시뮬레이션 시스템을 완성했습니다. 이러한 기술적 기반은 가속기를 이용한 탑 시뮬레이션 제품 개발의 핵심이 되었으며, 복잡한 반도체 시스템이 효율적으로 구동될 수 있도록 만드는 든든한 밑거름이 되었습니다. 현재 연구 중인 국산 초거대 AI 반도체 기술이 성공적으로 안착하면 국내 과학기술 생태계에 커다란 변화를 가져올 것으로 기대됩니다. 고성능 연산이 필수적인 슈퍼컴퓨터 분야에서 외산 칩에 의존하지 않고 우리 기술로 만든 시스템을 구축할 수 있기 때문입니다. 이는 단순한 기술 독립을 넘어 상용 서비스와 공공 과학기술 연구 분야에서 비용을 절감하고 효율성을 극대화하는 계기가 될 것입니다. 30년 넘게 축적된 기술 노하우가 집약된 이 연구는 국가 경쟁력을 높이는 동시에 차세대 슈퍼컴퓨팅 환경의 새로운 표준을 제시하는 중요한 이정표가 될 전망입니다. 정년을 앞둔 시점에서도 그는 하드웨어와 시스템 소프트웨어 양쪽 분야를 모두 섭렵한 전문가로서 여전한 자신감을 보여줍니다. 수십 년간 쌓아온 현장 경험 덕분에 새로운 기술적 도전 과제 앞에서도 끊임없는 학습을 통해 필요한 시스템을 스스로 설계하고 구현할 수 있는 역량을 갖추고 있습니다. 그는 은퇴 후에도 자신의 기술력을 필요로 하는 곳에서 기여하거나, 해외로 진출해 새로운 환경에서 엔지니어로서의 삶을 이어가고자 하는 소박하면서도 열정적인 꿈을 가지고 있습니다. 멈추지 않는 배움의 자세와 현업에 대한 애정은 함께 일하는 동료들과 후배 엔지니어들에게도 큰 귀감이 되고 있습니다. 오랜 시간 연구소에서 헌신해 온 그에게 ETRI는 단순한 직장을 넘어 성장의 자양분이자 삶의 보람을 느끼게 해준 종합 선물 세트와 같은 공간입니다. 기술적 지식을 쌓고 전문성을 키우는 과정에서 가족의 생계를 책임질 수 있었고, 일하는 즐거움과 성취감을 동시에 얻을 수 있었기 때문입니다. 비록 과거에 일에 너무 몰입하느라 가족들과 더 많은 시간을 보내지 못한 미안함은 남지만, 이제는 그 감사함을 바탕으로 인생의 다음 장을 준비하고 있습니다. 한 분야에서 묵묵히 자신의 길을 걸어온 장인의 발자취는 우리 시대의 엔지니어가 지녀야 할 진정한 가치와 성실함이 무엇인지를 다시금 생각하게 합니다.

한국전자통신연구원ETRI 기술적 대화

공학·기술

[연구원 V-log] ETRI는 나에게 하얀 도화지

어린 시절 우연히 코딩을 접하며 시작된 컴퓨터 과학자의 꿈은 한국전자통신연구원(ETRI)이라는 첫 직장에서 현실이 되었습니다. 이곳의 슈퍼컴퓨팅시스템연구실은 한 연구원의 사회생활이 시작된 소중한 터전이자, 수많은 선배 연구자들이 쌓아온 거대한 업적들이 숨 쉬는 공간입니다. 연구원은 선배들의 뒤를 이어 자신만의 연구 성과를 이곳에 한 페이지 장식하겠다는 당찬 포부를 품고, 매일 새로운 기술적 도전과 성장을 거듭하며 연구에 매진하고 있습니다. 효율적인 연구 성과를 도출하기 위해 가장 먼저 하는 일은 업무 환경을 정돈하는 것입니다. 책상 위를 비워 오로지 연구에만 몰입할 수 있는 환경을 조성하고, 매일 아침 수신된 메일을 확인하며 하루의 우선순위를 정리하는 것으로 일과를 시작합니다. 이러한 꼼꼼한 시간 관리와 체계적인 준비 과정은 복잡한 연구 과제를 수행하는 데 있어 가장 기본적이면서도 중요한 밑거름이 되며, 나아가 동료들과의 유연한 소통을 이끄는 보이지 않는 원동력이 됩니다. 현재 집중하고 있는 주요 과제는 해외 기술에 의존하던 슈퍼컴퓨터를 우리만의 독자적인 기술로 개발하는 한국형 슈퍼컴퓨터 개발 사업입니다. 단순히 하드웨어를 구축하는 것을 넘어 RISC-V 생태계 확장을 위한 시스템 소프트웨어 개발에도 힘을 쏟고 있습니다. 이는 국가적인 기술 자립도를 높이는 중대한 임무이며, 다양한 세대의 연구원들이 지혜를 모아 차세대 컴퓨팅 환경을 구축한다는 점에서 기술적 가치뿐만 아니라 사회적으로도 매우 깊은 의미를 지니고 있습니다. 슈퍼컴퓨터는 단일 기기가 아니라 수백, 수천 대의 고성능 컴퓨터를 정교하게 연결하는 거대한 시스템 기술의 집약체입니다. 가속기 칩부터 제어용 메인보드, 그 위에서 작동하는 소프트웨어 스택까지 수많은 구성 요소가 조화롭게 맞물려야 하기에 연구 과정에서의 협력은 필수적입니다. 수많은 노드 간 통신이 발생하는 복잡한 구조 속에서 동료들과 끊임없이 소통하고 서로의 빈자리를 채워가며 하나의 완성된 시스템을 만들어가는 과정은 연구의 핵심입니다. 연구원에게 이곳은 무한한 가능성을 자유롭게 그려나갈 수 있는 하얀 도화지와 같습니다. 국가적 연구 주제라는 큰 틀 안에서도 세부적인 연구 방향을 결정하고 수행하는 데 있어 연구자의 개성과 자율성이 존중되기 때문입니다. 국민 모두가 실용적으로 사용할 수 있는 기술을 개발하여 연구자 명예의 전당에 이름을 올리겠다는 목표는, 도화지 위에 자신만의 그림을 그려나가는 즐거운 여정입니다. 자율성과 책임감이 공존하는 환경 속에서 연구는 일상의 큰 행복이 됩니다.

한국전자통신연구원ETRI 인사이드

공학·기술

2023 ETRI Technology Report 6 Artificial Intelligence Computing Research Laboratory (Cho Il Yeon)

인공지능 시대를 지탱하는 핵심은 고성능 인공지능 컴퓨팅 기술입니다. 한국전자통신연구원의 인공지능컴퓨팅연구소는 인공지능 서비스와 알고리즘 구동에 최적화된 하드웨어 시스템을 연구합니다. 이는 인공지능 학습을 위한 중대형 서버와 슈퍼컴퓨터부터, 휴대폰이나 가전기기에 탑재되는 초소형 인공지능 반도체 칩과 모듈까지 아우르는 폭넓은 범위를 포함합니다. 단순히 성능을 높이는 것에 그치지 않고, 시스템이 사회적으로 안전하게 활용될 수 있도록 정보 보안 기술과 미래형 양자 컴퓨팅 기술까지 통합적으로 개발하며 최적의 컴퓨팅 생태계를 구축하고 있습니다. 대한민국은 독자적인 시스템 개발 역량을 꾸준히 축적해 왔습니다. 과거 최초의 국산 PC 개발부터 국가 전산망 주전산기 구축에 이르기까지, 우리 기술로 하드웨어와 운영 체제를 만들어온 역사가 있습니다. 최근에는 순수 국내 기술로 2,506 테라플롭스급 성능을 갖춘 슈퍼컴퓨터 개발에 박차를 가하고 있습니다. 이러한 기술 자립은 기상 예측이나 국방 분야에서 외부 유출 걱정 없이 데이터를 처리하는 데 결정적인 역할을 합니다. 하이엔드급 고난도 기술을 통해 국가 데이터 주권을 확보하는 것이 이 연구의 핵심적인 지향점이라 할 수 있습니다. 인공지능은 이제 범죄를 예방하고 사회 안전망을 강화하는 도구로 진화하고 있습니다. 지능형 CCTV와 빅데이터 분석을 결합하여 위험 상황을 미리 예측하는 기술이 대표적인 사례입니다. 특정 지역에서 발생하는 행동 패턴을 인공지능이 분석하여 실종자를 추적하거나 범죄 발생 가능성을 감지해 경찰에 알리는 방식입니다. 이는 사후 수사 중심이었던 치안 체계를 선제적 대응 체계로 전환하는 혁신을 가져옵니다. 또한 해킹 위협으로부터 시스템을 완벽하게 보호하기 위해 양자 기술을 활용한 정보 무결성 연구도 병행하며, 사용자가 안심하고 누릴 수 있는 디지털 환경을 조성하고 있습니다. 챗GPT와 같은 생성형 인공지능의 등장은 컴퓨팅 기술의 패러다임을 바꾸어 놓았습니다. 특정 기능만 수행하던 기존의 딥러닝과 달리, 범용 인공지능을 학습하기 위해 천문학적인 규모의 데이터와 연산 능력이 필요해졌기 때문입니다. 이에 따라 기존의 연산 장치를 대체할 수 있는 인공지능 전용 반도체인 NPU와 메모리 내 처리 기술인 PIM이 차세대 핵심 기술로 급부상하고 있습니다. 특히 프로세서와 메모리를 하나로 결합해 데이터 이동 효율을 극대화하는 PIM 기술은 저전력 고효율 시스템 구현의 열쇠가 됩니다. 우리 연구진은 이러한 하드웨어 혁신과 최적화 역량을 바탕으로 글로벌 시장 경쟁력을 강화하고 있습니다. 기술 개발의 궁극적인 지향점은 결국 사람을 향해야 합니다. 따뜻한 ICT는 장애인을 위한 수어 인식이나 노약자의 복약 시간을 챙겨주는 사소하지만 필수적인 기술을 통해 삶의 질을 향상시키는 데 기여합니다. 또한 개인정보를 안전하게 보호하고 국가 인프라가 결함 없이 작동하도록 돕는 안전한 ICT 역시 기술의 중요한 사명입니다. 연구자로서의 목표는 단순히 차가운 기계를 만드는 것이 아니라, 사회를 더욱 따뜻하고 안전하게 만드는 도구를 개발하는 것입니다. 사람의 안전을 지키고 사회적 가치를 더하는 기술이야말로 미래 사회를 이끌어갈 진정한 혁신의 원동력이 될 것입니다.

한국전자통신연구원ETRI 테크놀로지 리포트

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[2023 ETRI Technology Report 6] 인공지능컴퓨팅연구소 조일연 소장

인공지능 컴퓨팅 연구소는 현대 과학기술의 핵심인 인공지능(AI) 서비스와 알고리즘 구현에 필수적인 컴퓨터 시스템을 전문적으로 연구하는 곳입니다. 인공지능 학습과 실행에 가장 최적화된 하드웨어 구조를 설계하고, 이에 걸맞은 인공지능 반도체(NPU)를 개발하는 것이 연구소의 주된 임무입니다. 대형 서버와 국가적 자산인 슈퍼컴퓨터부터 휴대폰 등 모바일 기기용 반도체 칩 및 모듈에 이르기까지, 정보통신 기술의 근간이 되는 시스템 전반을 아우르며 지능형 사회의 기반을 튼튼히 다지고 있습니다. 국내 독자 기술을 바탕으로 한 슈퍼컴퓨터 개발은 국가 데이터 주권 및 기술 경쟁력과 직결되는 매우 중요한 과제입니다. 현재 256 테라플롭스급의 고성능 시스템 구축을 목표로 연구에 매진하고 있으며, 이는 기상 예측 시스템의 정밀도를 높이거나 국방 및 보안 분야에서 국산 기술의 자립도를 확보하는 결정적인 계기가 될 것입니다. 우리만의 원천 기술로 만든 시스템을 사용함으로써 국가적 기밀 데이터를 외부 유출 없이 안전하게 보호하고 관리할 수 있다는 점에서도 큰 의미를 지닙니다. 미래의 치안 및 보안 시스템은 범죄 발생 후 범인을 추적하는 고전적인 단계를 넘어, 위험 상황을 사전에 감지하고 예측하는 방향으로 진화하고 있습니다. 지능형 CCTV와 빅데이터 분석 기술을 결합하여 실종자 동선을 실시간으로 추적하거나 범죄 가능성이 높은 정황을 인공지능이 먼저 인지하여 경찰에 알리도록 돕습니다. 더불어 양자 기술을 활용해 해킹 시도로부터 정보를 완벽하게 보호하는 무결성 보안 체계를 장기적으로 구축하여, 누구나 안심하고 활동할 수 있는 안전한 사이버 세상을 만들고자 합니다. 최근 챗GPT의 등장으로 인해 한 가지 특정 기능만 수행하던 기존의 딥러닝 방식에서 인간처럼 범용적인 지능을 학습하는 시대로 인공지능의 패러다임이 급격히 변화하고 있습니다. 이에 따라 막대한 양의 데이터를 동시에 처리하기 위한 인공지능 반도체(NPU)와, 메모리와 연산 장치를 하나로 통합하여 데이터 이동 비용을 획기적으로 줄이는 차세대 칩 개발이 전 세계적인 화두가 되었습니다. 이러한 혁신적 하드웨어는 서비스 속도를 비약적으로 높여 인공지능 산업의 경쟁력을 결정짓는 핵심 요소가 될 것입니다. 정보통신 기술의 진정한 가치는 단순히 기술의 고도화에 머무는 것이 아니라 사람을 향하는 '따뜻한 ICT 기술'을 구현할 때 완성됩니다. 초고령 사회를 대비하여 노약자의 건강과 약 복용 시간을 챙기고, 청각 장애인의 소통을 돕는 수어 인식 기술이나 거동이 불편한 분들을 위한 보조 장치를 개발하는 것은 인공지능이 수행해야 할 본질적인 역할입니다. 기술의 발전이 소외된 이들을 포용하고 사회 안전망을 강화하여, 궁극적으로 모든 인류의 삶의 질을 높이는 것이 연구자가 지향해야 할 최종 목표이자 소명입니다.

한국전자통신연구원ETRI 테크놀로지 리포트

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EOST2021 메모리 중심 컴퓨팅을 위한 운영체제

현대 컴퓨팅 환경에서는 소셜 네트워크 분석이나 GPT-3와 같은 거대 인공지능 모델 학습을 위해 엄청난 양의 데이터를 실시간으로 처리해야 합니다. 예를 들어, 전 세계의 트렌드를 분석하는 데는 약 8테라바이트의 데이터가 실시간으로 활용되며, 휴먼 브레인 시뮬레이션을 위해서는 수십 페타바이트 규모의 자원이 요구됩니다. 이러한 응용 프로그램들의 공통적인 특징은 연산 능력 못지않게 접근해야 할 데이터의 양이 기하급수적으로 많다는 점입니다. 데이터 중심의 시대가 도래함에 따라 기존의 연산 방식만으로는 처리 속도와 효율성 면에서 한계에 부딪히고 있습니다. 기존의 프로세서 중심 컴퓨팅 환경에서는 연산 장치 간의 통신이 커다란 성능 병목 현상을 야기합니다. 여러 개의 GPU를 활용해 거대 모델을 학습할 때, 실제 연산보다는 장치 간 데이터를 주고받는 통신에 전체 시간의 26%에서 많게는 70%까지 소비되기도 합니다. 이는 마치 사람들이 공동 작업을 할 때 대화나 문서 공유 과정에서 효율이 떨어지는 것과 비슷합니다. 각 프로세서가 독립적으로 일을 수행한 뒤 결과를 병합하는 과정에서 발생하는 필연적인 통신 비용은 전체 시스템의 성능을 제약하는 핵심적인 요소가 되며, 이를 해결하기 위한 새로운 패러다임이 필요해졌습니다. 메모리 중심 컴퓨팅은 중앙에 거대한 공유 메모리를 배치하고 그 주변에 프로세서들을 연결하는 혁신적인 구조를 제안합니다. 이는 사람들이 개별적으로 대화하는 대신 텔레파시를 통해 즉각적으로 기억을 공유하는 것과 유사한 개념입니다. 고속의 통신 링크를 통해 프로세서들이 중앙 메모리에 직접 접근하게 함으로써 통신 오버헤드를 획기적으로 줄일 수 있습니다. 이러한 방식은 데이터가 이동하는 시간을 최소화하고 여러 연산 장치가 마치 하나의 유기체처럼 작동하도록 유도합니다. 결과적으로 데이터 전송에 낭비되는 에너지를 줄이고 컴퓨팅 효율을 극대화하는 데 목적을 둡니다. ETRI에서 개발 중인 기술은 물리적 한계를 넘어 고성능 연산을 가능하게 하는 소프트웨어 계층을 구축하는 데 집중합니다. '심층 연결망'이라 불리는 초고속 저지연 네트워크를 활용해 하드웨어 내부의 메모리 버스를 직접 연장한 것과 같은 효과를 구현합니다. 기존의 표층 연결망이 느린 네트워크 카드를 통해 정보를 주고받았다면, 심층 연결망은 원격지의 자원도 마치 로컬 자원처럼 빠르게 사용할 수 있게 해줍니다. 이를 통해 사용자는 고가의 대용량 서버를 별도로 구매하지 않고도 여러 대의 소형 서버를 유연하게 묶어 강력한 성능을 발휘하는 거대 가상머신을 운용할 수 있습니다. 이러한 첨단 시스템 소프트웨어 기술은 깃허브를 통해 오픈소스로 공개되어 리눅스 커널과 가상화 기술 발전에 기여하고 있습니다. 우리나라는 그동안 시스템 소프트웨어 분야에서 주로 해외 기술을 활용하는 수혜국 입장이었으나, 이제는 직접 핵심 코드를 기여하는 주도적인 위치로 나아가고 있습니다. 또한 컨트리뷰션 아카데미를 통해 국내외 개발자들이 소통하며 기술적 구심점을 마련하고 있습니다. 메모리 중심 컴퓨팅을 위한 운영체제 개발은 단순한 기술 연구를 넘어, 차세대 컴퓨팅 생태계를 구축하고 국내 시스템 소프트웨어의 기술 자생력을 강화하는 중요한 발걸음이 될 것입니다.

한국전자통신연구원

공학·기술

EOST2020

현대 사회는 전례 없는 데이터 폭발의 시대를 맞이하고 있습니다. 페이스북의 1조 개에 달하는 관계 데이터부터 GPT-3와 같은 초거대 언어 모델의 수천억 개 파라미터, 그리고 인간의 뇌를 시뮬레이션하기 위한 수십 페타바이트의 정보까지, 우리가 다루어야 할 데이터의 양은 기하급수적으로 증가했습니다. 이러한 거대 데이터를 실시간으로 처리하는 것은 현대 컴퓨팅 기술의 핵심 과제가 되었으며, 이는 기존의 하드웨어 구조로는 해결하기 어려운 새로운 차원의 병목 현상을 야기하고 있습니다. 단순히 연산 장치의 개수를 늘리는 것만으로는 데이터의 흐름을 감당하기에 역부족인 상황에 직면한 것입니다. 기존의 컴퓨팅 시스템은 '프로세서 중심'의 구조를 가지고 있습니다. 각 프로세서가 독립된 메모리를 가지고 네트워크로 연결된 이 방식은 데이터 규모가 커질수록 통신 비용이 급증하는 치명적인 단점을 노출합니다. 실제로 일본의 슈퍼컴퓨터 K 컴퓨터의 사례를 보면, 노드 수를 늘렸을 때 전체 성능의 73%가 연산이 아닌 통신에 소모되는 현상이 발견되기도 했습니다. 머리 좋은 사람들이 모여도 서로 대화하고 정보를 주고받는 데 대부분의 시간을 소비한다면 효율적인 협업이 불가능한 것과 같은 이치입니다. 결국 연산 성능을 높이는 것보다 데이터에 접근하는 효율을 높이는 것이 미래 컴퓨팅의 성패를 가를 핵심이 되었습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 등장한 패러다임이 바로 '메모리 중심 컴퓨팅'입니다. 이는 데이터를 가운데에 두고 그 주위에 다수의 CPU나 GPU를 배치하여 데이터를 즉각적으로 공유하는 방식입니다. 데이터의 이동과 분할, 수집 과정을 최소화하고 모든 프로세서가 하나의 거대한 메모리 공간을 공유함으로써 통신 지연 시간을 획기적으로 줄이는 것이 목표입니다. 이러한 환경은 차세대 인터커넥트 기술인 Gen-Z나 CXL의 등장과 함께 현실화되고 있으며, 이를 통해 기존 프로세서 중심의 한계를 극복하고 대규모 데이터를 효율적으로 처리할 수 있는 기반을 마련하고자 합니다. ETRI는 이러한 하드웨어 변화에 발맞춰 메모리 중심 컴퓨팅을 위한 운영체제(OS) 연구를 주도하고 있습니다. 현재의 운영체제는 256 테라바이트 이상의 메모리 접근에 한계가 있는 등 거대 데이터를 다루기에 기술적 제약이 존재합니다. 연구진은 메모리와 스토리지, 파일 시스템의 경계를 허물고 이를 통합된 메모리 관점에서 재해석하는 작업을 진행 중입니다. 거대 주소 공간을 안전하게 관리하고 원격 메모리에 빠르게 접근하며, 여러 노드가 마치 하나의 시스템처럼 작동하게 만드는 것이 핵심 기술입니다. 이는 KAIST, UNIST와 협력하여 운영체제의 모든 스택을 혁신하는 야심 찬 프로젝트로 진행되고 있습니다. 이번 연구의 최종 목표는 대한민국이 시스템 소프트웨어 분야에서 오픈소스 수혜국을 넘어 기여국으로 도약하는 것입니다. 모든 연구 결과물은 GitHub를 통해 전 세계 커뮤니티에 공개되며, 글로벌 오픈소스 생태계와의 협력을 통해 기술적 위상을 높여갈 계획입니다. 인텔이나 엔비디아가 주도하는 프로세서 시장에서 벗어나, 우리가 강점을 가진 메모리 분야를 중심으로 컴퓨팅 플랫폼을 재정의하려는 시도는 전략적으로 매우 중요합니다. 메모리 강국인 우리나라가 차세대 메모리 기반의 신개념 운영체제 기술을 확보한다면, 미래 인공지능과 거대 데이터 산업에서 강력한 주도권을 쥐게 될 것으로 기대됩니다.

한국전자통신연구원오픈소스 테크데이

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