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대구경북과학기술원(DGIST)이 3대 미래 연구분야로 인공지능(AI)이 물리적 장치를 자율적으로 조작하는 '피지컬AI', 인체 내부를 종합적으로 시뮬레이션하는 '휴먼디지털트윈', 기존 센서 한계를 뛰어넘는 '양자센싱'을 선정해 역량을 집중한다.
이건우 DGIST 총장은 19일 대구 DGIST 캠퍼스에서 열린 간담회에서 "한국 대학의 가장 큰 약점은 대학 이름을 딱 들었을 때 떠오르는 '플래그십 분야'가 없다는 것"이라며 3대 미래 연구분야에 집중하겠다는 DGIST의 비전을 제시했다. 
한국신용불량자조회 DGIST는 지난해 7월부터 1년간 미래전략분야발굴위원회를 운영해 3대 미래 연구분야를 정했다. 이 총장은 "외부 위원장으로 윤의준 현 한국공학한림원원장을 모시고 교내 젊은 연구자 10명 등과 함께 논의한 결과"라고 밝혔다. 글로벌 트렌드와 DGIST 보유 역량, 지역과의 산업 연계성을 모두 고려했다는 설명이다.
● "피지컬AI로 패러 4종복비 다임 넘어가는 시점이 한국의 기회"
피지컬AI는 지능을 담당하는 AI에 센서를 통한 지각, 구동장치인 액추에이터를 통한 행동을 더한 개념이다. 판단에만 머물던 소프트웨어 중심의 AI를 하드웨어와 결합해 행동까지 할 수 있는 AI다.
DGIST 피지컬AI 전략추진단장을 맡은 박경준 DGIST 전기전자컴퓨터공학과 교수는 제이트러스트 "AI 기본 이론이 수십년간 우리 곁에 존재하다가 2010년대 초반 딥러닝 기술이 나오면서 챗GPT 같은 대형언어모델(LLM)로 이어졌다"며 "다음 단계는 자연스럽게 물리 세계에 영향을 미치는 피지컬AI의등장 타이밍이라고 생각한다"고 설명했다. 피지컬AI로 패러다임이 넘어가는 시점이 한국이 기술을 선점할 기회라는 것이다.
피지컬AI를 확 서울 개인돈 보하기 위해서는 로봇 기술 고도화, 센서와 물리세계 데이터 수집기술 고도화, 실시간 컴퓨팅이 뒷받침돼야 한다. DGIST는 2029년까지 진행되는 대구테크노폴리스 국가로봇테스트필드 등 국가인프라와 DGIST의 피지컬AI 연구역량을 조합해 피지컬AI 융합기술 개발과 실증 협력을 주도한다는 계획이다.
피지컬AI가 우리 주변에서 안전하게 작동 중국휴대폰요금 하려면 신뢰도가 높아야 한다. 박 교수는 "로봇은 전통적으로 하드웨어 중심이었다"며 "AI가 오작동하는 환각이나 소프트웨어 해킹에 취약한 상태"라고 말했다. DGIST 연구팀은 로봇의 하드웨어뿐 아니라 로봇을 구동하는 표준 소프트웨어의 한계를 극복하고 보안취약점을 보강하는 연구도 병행하고 있다. 



DGIST 피지컬AI 전략추진단장을 맡은 박경준 DGIST 전기전자컴퓨터공학과 교수가 19일 대구 DGIST 캠퍼스에서 열린 기자간담회에서 피지컬AI와 로봇 보안 연구 대해 설명하고 있다. 이병구 기자 2bottle9@donga.com


● "인체 전체를 디지털 공간에 복제해 시뮬레이션"
디지털트윈은 어떤 대상을 디지털 공간에 복제해 실제 실험 없이도 결과를 시험할 수 있는 플랫폼이다. 예를 들어 서울 잠실의 롯데타워를 복제한 디지털트윈은 태풍의 영향 등을 시뮬레이션하고 선제 조치할 수 있도록 돕는다.
DGIST는 인체 전체를 디지털트윈으로 만들어 신약 등을 부담 없이 시뮬레이션할 수 있는 휴먼디지털트윈 개발에 주목했다. DGIST 휴먼디지털트윈 전략추진단장인 이경태 전기전자컴퓨터공학과 교수는 "AI로 인체를 이해하려는 시도가 많지만 현재까지는 세포나 단일 장기 수준에서만 모사가 가능하다"며 "장기 사이의 상호작용 이해가 부족하다"고 설명했다.
휴먼디지털트윈 구현을 위해서는 주요 장기의 데이터 수집과 거대AI모델 구축을 통한 생체와 환경 상호작용 예측이 필요하다.
이날 발표된 계획에 따르면 DGIST 연구팀은 2026년부터 2028년까지 데이터를 확보하고 AI 모델 프로토타입을 개발한다. 중간 연구성과로 심장 박동 신호나 뇌파 등 측정요소의 상관관계를 파악해 측정이 쉬운 생체데이터로 측정이 까다로운 생체데이터를 도출할 수 있을 것으로 기대된다.
이후 2031년까지 AI모델 완성도를 높이고 사업화를 준비한다. 동물 실험을 대체하고 신약 전임상 연구 기간을 단축하는 것이 목표다.
이 교수는 "2035년 글로벌 상용화까지 완료되면 측정이 어려운 미묘한 변화까지 감지할 수 있어 건강검진의 패러다임이 바뀔 것"이라며 "발병 몇 년 전부터 전조증상이 있다고 알려진 파킨슨병 등의 발병 확률을 예측할 수도 있을 것"이라고 설명했다.
DGIST는 AI, 뇌과학, 반도체 등 융합 인재를 양성하고 고품질 데이터를 제공할 한국뇌연구원, 계명대 의대 등과 협약을 맺어 휴먼디지털트윈 개발의 기반 생태계를 마련하고 있다.



DGIST 차세대반도체융합연구소의 반도체 팹 시설. DGIST 제공


● "460평 반도체 팹 인프라 활용해 양자센서 개발"
센서는 힘, 자기장, 시간 등 물리적 변화를 검출하는 기술이다. 미국의 제임스웹 우주망원경이나 자기공명영상(MRI) 개발 등 다양한 분야에서 혁명을 일으켰다.
양자센서는 양자역학 원리를 적용해 기존 센서의 한계를 넘어선다. DGIST 퀀텀센싱 전략추진단장을 맡은 유천열 화학물리학과 교수는 "양자센서는 전체적인 과학기술 발달에 큰 영향을 준다"며 "다른 두 중점 분야인 피지컬AI, 휴먼디지털트윈에도 센서가 필요하다"고 설명했다.
이어 "보는 관점에 따라 양자기술은 단순한 과학기술이 아니라 사이버전쟁과 물리적 충돌에서도 큰 격차를 내는 패권기술로 어쩔 수 없이 해야 하는 기술"이라고 설명했다. 예를 들어 양자센서가 적용돼 감도가 향상된 레이더는 기존 항공기의 스텔스를 무력화시킬 수 있다.
DGIST는 올해 2학기 양자정보과학 전공을 신설하고 자체 팹(FAB) 인프라를 활용해 양자센서, 양자컴퓨터의 핵심 부품인 SQUID 등 양자 소자 개발에 집중한다. 이를 바탕으로 국방, 의료, 자율주행 등의 분야에서 실용화를 추진할 계획이다.



DGIST 차세대반도체융합연구소의 반도체 팹 시설. DGIST 제공


이날 간담회에서는 양자 센서를 중심으로 DGIST가 선정한 3대 중점 분야를 지원하는 인프라인 차세대반도체융합연구소의 반도체 팹 시설 견학도 진행됐다.
DGIST 반도체 팹은 총 460평 규모의 클린룸과 이를 운용하기 위한 보조시설로 구성돼 있다. 1층은 장비에 가스를 공급하는 장치와 냉각장치인 칠러, 진공을 만드는 펌프 등이 있고 2층은 실제 반도체 공정장비가 위치했다. 3층은 클린룸의 상태를 유지하기 위한 필터 공간으로 구성된다.
노광 공정부터 일부 패키징 공정까지 3~4개월에 걸친 반도체 생산 과정이 모두 구현돼 있어 학생들이 반도체 이론과 실습을 통한 기본 교육과 연구가 가능하다.
특히 대부분의 일상 전자기기에 들어가는 집적회로인 CMOS 전 공정이 가능한 대학 내 팹은 전세계에 드물다. 반도체 팹을 통해 학생들이 직접 '나만의 칩'을 설계하고 팹에서 장비 사용법 등을 익힐 수 있어서 바로 산업에 투입될 수 있는 역량을 기른다는 설명이다.
DGIST는 외연 확장에도 힘을 쏟고 있다. 기업 문제 해결과 인재 양성을 목표로 올해 2월 공학전문대학원을 설립하고 4월에는 기술경영전문대학원을 설립했다. 9월 21일부터 25일까지는 약 800명의 글로벌 교육 리더가 모이는 세계공학교육포럼(WEEF) 및 공과대학장 세계대회(GEDC)를 개최한다.
2023년 12월 취임해 곧 4년 임기의 반환점에 도달하는 이 총장은 "DGIST는 지난 21년간 대한민국 과학기술 혁신을 선도해 왔고 이제 세계적인 대학으로 도약할 새로운 20년을 준비하고 있다"며 "남은 임기 동안 글로벌 협력 확대, 미래 핵심 기술 고도화, 글로벌 톱 수준 캠퍼스 정착에 힘써 DGIST를 세계가 주목하는 연구혁신 허브로 만들겠다"고 밝혔다.
[이병구 기자 2bottle9@donga.com]