전기및전자공학부 김성민 교수 연구팀, 차세대 XR 초정밀 위치 인식기술 최초 개발

초정밀 위치 인식기술로 사물인터넷 기기와 로봇의 미세한 움직임을 조종하고, 나아가서는 초실감형 XR 및 초정밀 스마트 팩토리 등 가상 세계에서 현실과 연결을 시키게 하는 인식기술을 세계 최초로 개발해서 화제다.

전기및전자공학부 김성민 교수 연구팀이 무전원 태그를 통해 세계 최초로 160m 장거리에서 7mm(5m 단거리 0.35mm)의 정확도와 1,000개 이상의 위치를 동시 인식하는 초정밀·대규모 사물인터넷(IoT) 위치인식 시스템을 개발했다. 연구진이 최초 개발한 무선 태그는, 그 신호가 방해 신호와 주파수 영역에서 완전히 분리되어 신호의 질을 100만 배 이상 향상시킨다.

이를 이용하여 초정밀 위치 인식이 가능해지는 원리다. 해당 기술을 접목하면 XR에서 다량의 사물인터넷을 손가락의 미세한 움직임만으로 쉽게 제어할 수 있는 등, 몰입감을 크게 높일 수 있다. 또한 1,000개 이상의 태그를 0.5초 이하에 동시 인식할 수 있어, 수많은 기기를 실시간 조작할 수 있다. 이 기술은 현존하는 실내외 위치인식 기술 중 작동 범위, 정확도 및 규모에서 성능이 월등하여 그 의미가 깊다.

특히, 최신 실내 측위 기술인 차세대무선기술(UWB, Ultra Wide Band)에 비해 300배의 정확도, 10배의 탐지 거리, 100배의 확장성을 갖는다. 즉, 현재에 비해 훨씬 많은 기기를 정밀하게 다룰 수 있음을 의미한다. 또한, 실외 측위에 한정되는 GPS 위치 인식 기술과 달리 다양한 실내외 환경에서 활용될 수 있다. 본 기술의 태그는 스스로 무선 신호를 생성하는 대신, 주변의 신호를 반사하여 통신한다.

마치 거울과 같은 원리로, 신호 생성에 필요한 전력을 아낄 수 있어 초저전력으로 동작한다. 이에 태양전지 등 무전원으로 동작하거나 코인 전지 하나로 40년 이상 구동할 수 있어, 대량 운용에 적합하다. 전기및전자공학부 배강민 박사과정과 문한결 박사과정이 공동 주 저자로 참여한 이번 연구는 모바일 시스템 분야의 최고 권위 국제 학술대회인 `ACM 모비시스(ACM MobiSys)’ 2023에 지난 6월 발표됐다. (논문명: Hawkeye: Hectometer-range Subcentimeter Localization for Large-scale mmWave Backscatter)

김성민 교수는 “이번 성과를 통해 스마트팩토리 등 산업체를 넘어, XR(확장현실) 등 민간에서도 포괄적으로 사용가능한 IoT(사물인터넷) 상호적용 기술로, 전방위적인 위치인식 기술의 보급을 가능하게 할 것으로 기대된다”고 말했다.

[김성민 교수]

전기및전자공학부 김주영 교수 연구팀, 2.4배 가격 효율적인 챗GPT 핵심 AI 반도체 개발

오픈AI가 출시한 챗GPT는 전 세계적으로 화두이며 이 기술이 가져올 변화에 모두 주목하고 있다. 이 기술은 거대 언어 모델을 기반으로 하고 있다.

거대 언어 모델은 기존 인공지능과는 달리 전례 없는 큰 규모의 인공지능 모델이다. 이를 운영하기 위해서는 수많은 고성능 GPU가 필요해, 천문학적인 컴퓨팅 비용이 든다는 문제점이 있다.

전기및전자공학부 김주영 교수 연구팀이 챗GPT에 핵심으로 사용되는 거대 언어 모델의 추론 연산을 효율적으로 가속하는 AI 반도체를 개발했다. 연구팀이 개발한 AI 반도체 ‘LPU(Latency Processing Unit)’는 거대 언어 모델의 추론 연산을 효율적으로 가속한다.

메모리 대역폭 사용을 극대화하고 추론에 필요한 모든 연산을 고속으로 수행 가능한 연산 엔진을 갖춘 AI 반도체이며, 자체 네트워킹을 내장하여 다수개 가속기로 확장이 용이하다.

이 LPU 기반의 가속 어플라이언스 서버는 업계 최고의 고성능 GPU인 엔비디아 A100 기반 슈퍼컴퓨터보다 성능은 최대 50%, 가격 대비 성능은 2.4배가량 높였다. 이는 최근 급격하게 생성형 AI 서비스 수요가 증가하고 있는 데이터센터의에서 고성능 GPU를 대체할 수 있을 것으로 기대한다.

이번 연구는 김주영 교수의 창업기업인 ㈜하이퍼엑셀에서 수행했으며 미국시간 7월 12일 샌프란시스코에서 진행된 국제 반도체 설계 자동화 학회(Design Automation Conference, 이하 DAC)에서 공학 부문 최고 발표상(Engineering Best Presentation Award)을 수상하는 쾌거를 이뤘다.

DAC은 국제 반도체 설계 분야의 대표 학회이며, 특히 전자 설계 자동화(Electronic Design Automation, EDA)와 반도체 설계자산(Semiconductor Intellectual Property, IP) 기술 관련하여 세계적인 반도체 설계 기술을 선보이는 학회다.

DAC에는 인텔, 엔비디아, AMD, 구글, 마이크로소프트, 삼성, TSMC 등 세계적인 반도체 설계 기업이 참가하며, 하버드대학교, MIT, 스탠퍼드대학교 등 세계 최고의 대학도 많이 참가한다. 세계적인 반도체 기술들 사이에서 김 교수팀이 거대 언어 모델을 위한 AI 반도체 기술로 유일하게 수상한 것은 매우 의미가 크다.

이번 수상으로 거대 언어 모델의 추론에 필요한 막대한 비용을 획기적으로 절감할 수 있는 AI 반도체 솔루션으로 세계 무대에서 인정받은 것이다. 

김주영 교수는 “미래 거대 인공지능 연산을 위한 새로운 프로세서 ‘LPU’로 글로벌 시장을 개척하고, 빅테크 기업들의 기술력보다 우위를 선점하겠다”라며 큰 포부를 밝혔다.

전기및전자공학부 김주영 교수 연구팀, CACM Megazine “South Korea’s Nationwide Effort for AI Semiconductor Industry” 게재

전기및전자공학부 김주영 교수 연구팀이 컴퓨터 과학 분야 대표 월간 학술 매거진 중 하나인 CACM (Communications of the ACM)에 “South Korea’s Nationwide Effort for AI Semiconductor Industry(2023. 7.)”이라는 아티클을 게재하였다.

이 아티클에서 김주영 교수 연구팀은 국내에서 진행 중인 AI 반도체 산업을 위한 국가적 노력을 깊이 있는 분석을 통해 소개하고 있다.

연구팀은 정부, 산업, 학계 간의 다방면에서 이뤄지고 있는 노력들을 분석하여 세계 최고의 반도체 공급망을 구축하기 위한 정부의 투자 계획, 삼성전자, SK하이닉스 등 주요 기업들의 야심찬 AI 반도체 사업 계획, 그리고 특정 응용 분야를 위한 AI 연산 가속기를 개발하는 팹리스 스타트업들(퓨리오사, 리벨리온, 사피온, 하이퍼엑셀, 오픈엣지, 모빌린트, 딥엑스, 텔레칩스)의 부상 등을 심도있게 조명하였다.

이와 더불어, 현재 KAIST 반도체시스템학과와 더불어 AISS, PIM 연구센터와 칩 설계 분야의 연구 지원을 위한 IDEC의 다양한 프로그램들을 함께 소개하고 있다.

이 아티클은 국가 차원에서의 전략적인 기술 개발과 기업들의 적극적인 참여가 결합된 AI 반도체 분야에서의 대한민국의 발전 방향과 성과를 엿볼 수 있으며, 이를 국제적으로 알린 것에 의미가 있다.

앞으로의 AI 반도체 산업에 대한 통찰과 미래 기술에 대한 탐구를 원하는 독자들에게 유익한 정보를 제공하고 있다. 링크: https://dl.acm.org/doi/10.1145/3587264

전기및전자공학부 윤인수 교수, 제1회 국제기초과학회의(ICBS) ‘과학개척상’ 수상

2023년 7월 16일부터 28일까지 베이징에서 개최된 제1회 국제기초과학회의(ICBS, Interenational Congress of Basic Science, www.icbs.cn/)에서 윤인수 교수가 암호 및 정보 보안 분야의 과학개척상(Frontiers of Science Award)을 수상하였다.