정부, 8천억대 국산 '온디바이스 AI반도체' 개발 국책사업 확정...자동차·가전·로봇·방산 4대 업종에 풀스택 지원, 6월 공고해 7월 착수

[한국정보기술신문] 산업통상부(장관 김정관)가 추진 중인 「K-온디바이스 AI반도체 기술개발」 사업이 총사업비 8,002.3억원 규모로 최종 확정됐다. 산업부는 6월 2일 열린 '국가연구개발사업평가 총괄위원회'에서 이 사업의 예산이 확정됐다고 밝혔다. 사업 기간은 2026년부터 2030년까지 5년이며, 이 가운데 국비는 5,111.1억원이 투입된다. 스마트 기기에 국산 인공지능(AI) 반도체를 탑재해 이른바 '피지컬 AI' 기술의 자립 기반을 마련하려는 초대형 국책사업이다.

피지컬 AI는 소프트웨어 중심의 AI를 일상 공간의 하드웨어에 접목해, 현실 세계를 스스로 인식하고 제어하는 기술을 가리킨다. 사업의 핵심인 온디바이스 AI 반도체는 서버로 데이터를 주고받지 않고 기기 자체에서 실시간으로, 또 적은 전력으로 연산과 추론을 수행하는 AI 반도체를 말한다. 데이터를 외부 서버로 보내지 않기 때문에 보안성이 높고, 통신 환경에 의존하지 않아 끊김 없는 실시간 처리가 가능하다는 점이 특징이다. 이번 사업은 산업부 첨단산업정책관 산하 반도체과가 담당한다.

이 사업은 ①자동차, ②사물인터넷(IoT)·가전, ③기계·로봇, ④방산 등 4대 주력 업종별로 첨단 AI 제품 생산에 필요한 기술을 전주기에 걸쳐 개발하도록 지원한다. 지원 범위는 업종에 맞춘 맞춤형 AI 반도체, 반도체가 탑재될 모듈, 이를 구동하는 AI 소프트웨어 등 이른바 풀스택(full-stack) 전 단계를 아우른다. 풀스택은 온디바이스 AI 반도체와 AI 소프트웨어, 모듈, AI 시스템, 시제품까지 제품 구현에 필요한 모든 구성 요소를 한데 묶어 함께 개발한다는 의미다. 산업부는 자동차·가전·로봇·방산 분야의 수요 기업을 중심에 두고 국내 팹리스 기업과 이들 구성 요소를 공동 개발하도록 한다는 구상이다.

업종별 개발 과제는 구체적이다. 자동차 분야에서는 소프트웨어 중심 차량(SDV) 기반 자율주행을 위한 온디바이스 AI 반도체 솔루션을 개발한다. 통신이 불안정한 터널이나 예측이 어려운 재난 상황에서도 외부 정보 없이 차량이 자체적으로 실시간 학습해 자율주행을 이어가도록 하는 것이 목표다.

IoT·가전 분야에서는 스마트홈을 겨냥한다. 가족 구성원별 음성과 행동 패턴 등을 기기가 스스로 학습·인지해, 연결된 가전의 볼륨과 조도, 습도를 조절하는 식으로 사용자에게 맞춘 실내 환경을 만들어 주는 방식이 예시로 제시됐다.

기계·로봇 분야는 세 갈래로 나뉜다. 작업 환경 변화를 학습해 정밀 작업과 협업을 돕는 협동 로봇, 사용자의 습관과 감정을 실시간으로 인지해 맞춤형 돌봄 서비스를 제공하는 휴머노이드, 토지 상태와 파종·작물 성장을 고려해 스스로 수확하는 무인 농기계 등이 대상이다. 방산 분야에서는 드론과 무인기 같은 공중 무인 플랫폼을 위한 솔루션을 개발한다. 전시에 통신이 끊기더라도 무인기가 스스로 판단해 목표를 정밀 타격하는 상황이 예시로 꼽혔다.

산업부는 온디바이스 AI 반도체를 한국이 경쟁력을 가질 수 있는 분야로 보고 있다. 그래픽처리장치(GPU)로 대표되는 서버용 AI 반도체와 달리, 온디바이스 AI 반도체 시장에는 아직 지배적인 강자가 없다는 것이다. 또한 반도체가 탑재될 수요 기업 제품과의 호환이 중요한 만큼, 유망한 팹리스(반도체 설계 전문) 기업과 주력 산업의 글로벌 수요 기업을 모두 보유한 한국이 유리한 위치를 차지할 수 있다는 분석이다. 팹리스는 반도체 생산 설비 없이 설계에 집중하는 기업을 뜻한다.

시장 전망도 빠르게 커지고 있다. 시장조사업체 마켓어스(Market.us)가 2024년 8월 내놓은 자료에 따르면, 온디바이스 AI 반도체 시장 규모는 2024년 173억 달러에서 2030년 1,033억 달러로 성장할 것으로 전망됐다. 6년 사이 약 6배로 불어나는 셈이다.

사업 추진의 배경에는 통상 환경의 불확실성이 자리한다. 산업부는 글로벌 통상 위기와 기업들의 외산 반도체 의존이 심화되는 상황에서, 주력 산업의 AI 대전환에 필요한 국산 AI 반도체를 개발할 필요가 있다고 설명했다. 제조업 현장에서 AI가 확산되면서 보안성이 높고 실시간 연산이 가능한 경량 형태의 제품 탑재용 AI 반도체 수요가 늘고 있다는 것이다.

산업부는 시장 선점의 '골든타임'을 놓치지 않겠다는 입장이다. 이번 대규모 국책사업을 6월 중 공고해 7월 안에 신속히 착수할 예정이다. 개발 목표는 온디바이스 AI 반도체 솔루션을 개발·실증하고, 이를 첨단 제품에 탑재해 양산하는 단계까지 끌어올리는 것이다.

김정관 산업부 장관은 "온디바이스 AI반도체는 AI시대의 패권을 결정짓는 핵심 전략자산"이라며 "개발된 칩이 자동차 등 주력 업종의 완제품에 실제로 탑재될 수 있도록 R&D 외에도, 실증·양산, 금융 지원, 제도 개선 등 전방위 지원을 아끼지 않을 것"이라고 밝혔다.

국산 AI 반도체가 실제 완제품 탑재와 양산으로 이어지려면 설계부터 소프트웨어, 수요 기업과의 호환까지 전 과정에서 성과를 내야 하는 만큼, 5년간 이어질 이번 사업이 국내 AI 반도체 생태계를 끌어올리는 발판이 될 수 있을지 주목된다.