AI 전력난 해법은 '뇌처럼 작동하는 반도체'…뉴로모픽 뜬다

[서울=뉴시스] 기사 내용 이해를 돕기 위한 이미지. (사진=유토이미지)

[서울=뉴시스]강주연 인턴 기자 = 인공지능(AI)이 사용하는 전기가 빠르게 늘면서 전력 문제와 데이터 처리 문제가 커지는 가운데, 사람의 뇌처럼 작동해 전기 사용을 줄이는 '뉴로모픽 반도체'가 주목받고 있다.

지난 6일 구독자 50만명의 경제 유튜브 채널 '손에 잡히는 경제'에 출연한 정대성 포스텍 화학공학과 교수는 기존 반도체의 구조가 가지는 AI 시대의 한계와 뉴로모픽 기술의 필요성을 강조했다.

정 교수는 "AI 거대언어모델(LLM)이 문장이나 단어를 생성할 때마다 연산 장치인 CPU·GPU와 저장 장치인 메모리 사이를 빈번하게 오간다"며 "이 과정에서 심각한 데이터 병목현상과 전력 낭비가 발생한다"고 말했다. 현재 컴퓨터는 연산 장치와 메모리가 따로 떨어져 있어 데이터를 옮기는 과정에서 전기가 낭비되는 것이다.

뉴로모픽 반도체는 이런 문제를 줄이기 위해 사람의 뇌가 일하는 방식을 본떴다. 사람의 뇌에는 약 1000억개의 신경세포와 100조개가 넘는 연결 구조가 있지만, 연산 장치와 메모리가 서로 긴밀하게 연결돼 있어 사용하는 전력은 약 20W에 불과하다. 뉴로모픽 반도체도 계산과 데이터 저장 기능을 한곳에서 처리해 데이터를 멀리 옮기는 데 필요한 전기를 줄이는 방식이다. 

[서울=뉴시스] 지난 6일 유튜브 채널 '손에잡히는경제'에 출연한 정대성 포스텍 화학공학과 교수가 AI 시대 전력난을 해결할 대안으로 '뉴로모픽 반도체'에 대해 설명하고 있다. (사진=유튜브 '손에잡히는경제' 화면 캡처) 2026.10.07.

정 교수는 "뉴로모픽 기술은 하나의 소자 내에서 연산과 저장을 동시에 수행한다"며 "데이터 이동을 최소화해 전력 사용량을 획기적으로 줄일 수 있다"고 설명했다.

향후 소자 하나가 시냅스 하나를 직접 대체하는 3세대 뉴로모픽 기술이 완성되면 반도체 시장의 판도가 크게 바뀔 것으로 보인다.

정 교수는 "3세대 기술이 상용화되면 스마트폰, 자율주행차, 드론 등 단말기 자체에서 외부 대형 클라우드 서버 연결 없이 LLM을 실시간 구동하는 엣지 컴퓨팅 시대가 본격적으로 열린다"고 전망했다.

다만 차세대 반도체 주도권을 잡기 위한 국가 간 기술 경쟁은 더욱 격화하고 있다. 특히 중국은 국가 차원의 거대 자본과 연구 인력을 투입해 3세대 뉴로모픽 반도체 원천 기술과 신소재 개발에 속도를 내는 상황이다.

정 교수는 "한국이 기존 메모리 강국의 위치를 넘어 미래 반도체 시장을 선점하려면 원천 기술 확보를 위한 정책적 지원과 적극적인 연구개발(R&D) 투자가 시급하다"고 강조했다.


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