사진 속 물체 3D로 구현하는 인공지능 반도체, 국내에서 개발

KAIST 유회준 전기및전자공학부 교수 연구팀

3차원 공간정보 및 물체인식 시스템 시연 모습. /KAIST 제공

사진에 찍힌 공간 정보를 3차원 형태로 구현할 수 있는 인공지능(AI) 반도체를 국내 연구진이 세계 최초로 개발했다.

한국과학기술원(KAIST)은 전기및전자공학부 유회준 교수가 이끄는 PIM 반도체 설계 연구센터 ‘AI-PIM’이 사진에 나오는 물체를 3D(입체)로 구현할 수 있는 최첨단 AI 반도체를 개발해 지식재산권(IP)을 확보했다고 29일 밝혔다. 반도체 지식재산권이 있으면 향후 기술이전 등 협상에서 유리한 위치를 차지할 수 있다.

PIM 반도체는 데이터 저장과 연산을 모두 할 수 있어 ‘차세대 반도체’로 주목받는 기술이다. 유 교수 팀이 만든 AI 반도체는 사진으로부터 3차원 공간정보를 추출하고 물체를 인식해 처리할 수 있다. 사진에 찍힌 공간이나 사물을 3차원으로 구현할 수 있다는 뜻이다.

연구진은 이 AI 반도체를 자율주행, 자동화 로봇, 메타버스 등 3차원 정보를 필요로 하는 다양한 기술에 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

지금까지 물체나 공간의 3차원 정보를 추출할 때는 ‘ToF(Time-of-Flight, 비행시간) 센서’를 사용했다. 센서에서 발사한 레이저가 사물에 닿았다 돌아오는 시간을 측정해 거리를 계산하는 장치다. 하지만 ToF 센서는 전력 소모가 매우 커서 스마트폰이나 태블릿처럼 작은 배터리를 쓰는 모바일 기기에서는 쓰기 힘들었다. 또 거울이나 페트병처럼 레이저를 반사시키거나 아예 투과하는 물체는 거리 계산이 어려웠다.

3차원 공간정보 및 물체인식 시스템 결과 이미지. 위쪽은 기존 ToF 센서를 활용해 페트병을 인식시킨 모습인데 결과가 제대로 나오지 않았다. 반면 아래쪽은 유회준 교수 팀이 개발한 AI 반도체로 사진을 3D화하는 데 성공했다. /KAIST

유 교수 연구진은 심층학습(딥러닝) AI에 거리정보가 입력된 사진 데이터들을 학습시켜 사진을 찍은 지점과 사진에 찍힌 물체 사이의 거리를 측정할 수 있는 기술을 개발했다. 이를 활용해 모바일 환경에서도 사진 속 3차원 정보를 추출하는 프로그램을 구동할 수 있는 반도체를 만들었다.

연구진이 개발한 AI 반도체는 ToF 센서에 의존하던 기존 반도체에 비해 전력을 절반도 쓰지 않는다. 그러면서 정보 처리 속도는 2배 이상 빠르다. 고성능 ToF 센서는 가격이 1000달러(한화 약 127만원)를 넘기도 하지만, 새로 개발한 AI 반도체에 쓰이는 저전력 센서는 1달러도 하지 않는다고 연구진은 밝혔다. 기존 시스템보다 성능은 높이면서 가격은 1000분의 1 수준까지 줄였다는 것이다.

유 교수는 “모바일 기기에서 AI 활용 영역을 크게 넓혀 (새로 개발한 AI 반도체가) 다양한 분야에 응용되거나 기술이전이 이뤄지길 기대하고 있다”고 말했다.

KAIST는 유 교수 팀이 개발한 AI 반도체를 포함해 총 5개의 PIM 반도체에 대한 IP를 개발했다. KAIST는 지난 28일부로 공식 웹사이트(www.ai-pim.org)를 열어 해당 반도체 설계를 비롯한 기술적 요소들을 공개하고 있다.

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