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[김정호의 4차혁명 오딧세이] 아이에게서 배우는 AI 강화학습

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우리는 어떻게 배우는가

필자가 처음 영어 공부를 시작한 것은 중학교 들어가기 전, 초등학교 6학년 때로 기억한다. 아마 공책에 a, b, c, d 알파벳을 필기체와 출판 서체로 연습한 기억이 난다. 그리고 영어로 배운 첫 문장이 “I am a boy,아니면 “You are a girl” 이 아닌가 생각한다.

        김정호 교수

본격적으로 영어를 공부한 시기는 고등학교 때이다. 그때 사용했던 영어 교재가 ‘성문종합영어’, ‘영어의 왕도’ , 그리고 ‘1200제’였다. 특히 그 중에 가장 어려운 교재가 ‘1200제”이었는데 아마도 일본 참고서를 번역한 책으로 기억한다.

그런데 이렇게 영어 공부를 시작할 때 재일 재미없었던 부분이 문법을 외우는 과정이었다. 명사, 대명사, 동사, 가정법 등 외우는 내용도 많고, 예외도 많았다. 그 규칙을 파악하고 외우고 이를 토대로 문장을 이해하고, 해석하고 작문하였다.

인공지능에서도 전통적으로 이와 비슷한 학습 방법을 써 왔다. 전통적 인공지능에서는 먼저 뇌와 지능의 동작 원리를 이해하고, 그에 맞추어 모델을 세우고 이를 컴퓨터 프로그램으로 구현하는 방법이다. 이 방법은 인간의 뇌의 동작을 인간의 논리로 파악하려 하는 방법이다. 영어 배울 때 문법으로 언어를 배우려는 시도와 같은 방법이다.

성문종합영어 참고서 내의 영어 문법과 작문 부분, [출처: tistory]


하지만 최근 딥뉴럴네트워크(DNN)으로 표현하는 인공지능은 빅데이터를 제공하고 그 데이터를 통해서 인공지능이 스스로 학습하는 방법이다. 이러한 방법을 ‘머신러닝' 인공지능이라고 한다. 여기서는 데이터를 믿고 학습한다. 이러한 머신러닝 학습 방법 중에서 인공지능 스스로 데이터를 만들어 내고 최적의 답을 만들어 내는 방법이 등장했는데, 이를 ‘강화학습(RL: Reinforcement Learning)’이라고 한다. 이를테면 컴퓨터 스스로가 자율학습을 해서 지능을 쌓아가는 방법이다.

아기가 처음 말을 배울 때 하는 말을 ‘옹알이’라고 한다. 옹알이를 통해서 엄마와 소통하면서 말을 배워나간다. 그때 처음 배우는 말이 ‘엄마’, ‘맘마’, ‘아빠’ 와 같은 단어들이다. 맘마라고 부르면 엄마가 우유를 주고, 엄마라고 부르면 엄마가 따뜻한 눈길을 주고 사랑으로 안아준다. 이처럼 아기가 언어를 배우는 과정에서는 아기가 주변 환경과 교류하면서 보상을 얻는 과정에서 말을 배운다. 우리처럼 문법을 통해서 배우지 않는다.

또한 아기가 걸음마를 배우는 과정도 비슷하다. 걷고, 넘어지고 다치면서, 시행착오를 거치면서 아장 아장 걷기를 배운다. 이때 환경은 거실 마루이고, 보상은 걷는 기쁨과 엄마의 웃음이다. 이처럼 주변환경 속에서 행동하고 보상 받으면서, 그 결과 최선의 결정과 행동을 하면서 학습하는 방법을 ‘강화학습’ 인공지능이라고 한다. 그래서 강화학습은 인간이 본능적으로 배우는 학습 방법이다.

아기가 옹알이를 하며 말을 배우고 있다. [출처: tistory]


시행착오 통한 강화학습, 로봇과 게임에도 적용 가능

강화학습에서는 주변 환경(Environment)이 있고 그 상태(State)를 벡터로 표현한다. 다양한 시도(Action)와 보상(Reward)를 얻으면서 스토리(Episode)를 만들고, 그 결과로 환경을 파악해 간다. 이렇게 시행착오를 거쳐서 학습하게 된다. 그리고 최적의 정책(Policy)을 찾아간다.

생쥐의 미로 찾기 게임이 강화학습의 좋은 한 예가 된다. 이 때 미로의 구조가 환경이 되고, 최종적으로 치즈를 먹게 되면 보상을 얻게 된다. 그렇지만 최단 시간 내에 찾아야 하는 조건이 붙게 된다. 이처럼 각 상태에 따라 미래를 정할 수 있고, 과거는 묻지 않는 조건을 강화학습에서는 마르코프(Markov) 조건이라고 한다. 강화학습을 적용하려면 마크코프 조건을 만족해야 한다. 과거는 묻지 않고, 현재 상태로만 그의 미래를 점치는 조건이다. 과거까지 따지면 너무 복잡해서 보상을 예측하기 어렵기 때문이다.

강화학습은 로봇의 걷기 제어에도 적용될 수 있다. 로봇이 넘어지고 걷기를 반복하면서 인간에게 가까운 최적의 보행 제어를 이러한 강화 학습 방법으로 찾을 수 있다. 마찬가지로 이러한 학습은 드론의 조종, 헬리콥터 조종, 항공기의 조종 제어에 사용할 수 있다. 더 나아가 자율주행 자동차의 자동 운전에 강화학습이 사용되어 주어진 조건(State) 에서 최적의 자율 운전을 할 수 있다. 이때 최종적으로 주어지는 보상이 연료비의 절약이나 사고율 저하, 안전성 향상 등이 될 수 있다.

이때 시행착오의 과정은 시간과 비용이 든다. 자동차를 부수기에는 비용이 비싸다. 경우에 따라 시행과 보상을 컴퓨터 시뮬레이션으로 대신 하기도 한다.

강화학습은 게임에 적용되기도 한다. 블록깨기(Atari Breakout)게임을 강화학습으로 하는 경우 금방 최적의 조건을 찾는 것을 볼 수 있었다. 돌이 블록 뒤로 들어가면 여러 번의 반사과정을 반복하면서 저절로 대부분의 블록이 격파되고 점수가 올라간다.

그래서 강화학습을 수행한 컴퓨터와의 인간과의 게임이 이제 더 이상 상대가 되지 않는다. 인공지능은 이런 경우뿐만 아니라 주식투자, 재고관리, 웹사이트의 광고 배치, 상품추천 등 다양한 분야에서 중요한 결정을 인간을 대신해서 할 수 있다. 인간처럼 이 때 보상은 경영상 이익이 된다. 컴퓨터는 졸거나, 피곤해 하거나, 술을 마시지도 불평하지도 않는다. 강화 학습으로 훈련한 보상 체계만 따를 뿐이다.

생쥐 미로게임에서 다양한 시도를 통해 치즈를 얻는 길을 찾는 인공지능 강화학습의 내부 구조, [출처: KAIST]
강화학습 인공지능으로 무장한 컴퓨터의 블록깨기(Atari Breakout) 게임, [출처:Ecosia]


강화학습은 인공지능의 '무기' 

이와 같이 강화학습은 데이터와 정답 없이 스스로 학습이 가능한 인공지능 알고리즘이다. 공부로 치면 자율학습 공부 방법이다. 인공지능이 데이터를 이용해서 학습하기 위해서는 데이터를 모으는 작업에서 많은 비용을 지불 해야 한다. 데이터 수거 장치, 전송 장치, 저장 장치에 투자해야 한다. 5G 무선 통신도 투자 비용이 크다. 그러면서도 데이터를 모으려면 개인의 허락을 받아야 하고, 개인 정보 보호 문제도 극복해야 한다. 그렇지만 강화학습은 데이터 없이 학습한다. 인공지능이 점점 강력해지는 또 다른 이유이기도 하다. 

 

joungho@kaist.ac.kr

[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수]

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은행 고정형 주담대 금리 첫 5% 돌파 [서울=뉴스핌] 박가연 기자 = 지난달 은행권 고정형 주택담보대출 금리가 연 5.11%로 통계 작성 이후 처음으로 5%를 넘어 역대 최고치를 기록했다. 전체 주담대 금리도 5개월 연속 상승했다. 한국은행이 29일 발표한 '2026년 9월 금융기관 가중평균금리'에 따르면 지난달 예금은행의 신규취급액 기준 대출금리는 연 4.57%로 전월보다 0.17%포인트(p) 상승했다. 가계대출과 기업대출 금리가 모두 오른 영향이다. [자료=한국은행] 가계대출 금리는 연 4.96%로 전월보다 0.20%p 올랐다. 주담대 금리는 연 4.88%로 0.22%p 상승하며 지난 5월 이후 5개월 연속 오름세를 이어갔다. 일반신용대출은 연 6.49%로 0.16%p, 전세자금대출은 연 4.57%로 0.22%p 각각 상승했다. 주담대 금리를 유형별로 보면 고정형은 연 5.11%로 전월보다 0.23%p 올랐다. 지난해 10월 이후 12개월 연속 상승한 것으로, 한은이 고정형과 변동형 금리를 구분해 통계를 작성하기 시작한 2013년 1월 이후 가장 높은 수준이다. 변동형 금리도 연 4.76%로 0.23%p 상승하며 4개월 연속 올랐다. 김성준 한국은행 금융통계팀장은 "고정형 주담대 금리가 5%를 상회한 것은 2013년 1월 통계 편제 이후 처음"이라며 "국내외 시장금리가 오르면서 지표금리인 은행채 금리가 상승한 것이 가장 큰 요인"이라고 말했다. 지난해 10월부터 올해 9월까지 은행채 5년물 금리는 154bp(1bp=0.01%p) 상승했다. 같은 기간 일반 고정형 주담대 금리는 146bp 올랐다. 올해 7월까지 보금자리론 금리가 다섯 차례에 걸쳐 총 125bp 인상된 점도 고정형 주담대 금리 상승에 영향을 미쳤다. 주담대 고정금리 비중은 오히려 줄었다. 신규취급액 기준 주담대 고정금리 비중은 34.2%로 전월보다 1.1%p 하락했다. 반면 전체 가계대출의 고정금리 비중은 24.0%로 0.5%p 상승하며 2개월 연속 오름세를 이어갔다. 가계대출 금리 상승에는 8월 기준금리 인상 이후 시장금리 움직임이 반영됐다. 지난달 양도성예금증서(CD) 91일물 금리는 3.17%로 전월보다 0.20%p 올랐고 은행채(AAA) 5년물 금리도 4.35%에서 4.53%로 상승했다. 김 팀장은 "8월 27일 기준금리 인상 이후 9월에는 CD와 은행채 등 장단기 시장금리가 대체로 20bp 안팎 상승했다"며 "가산금리 조정이나 가계대출 관리 강화도 영향을 미칠 수 있지만 9월 대출금리 상승에는 시장금리 상승이 가장 크게 작용한 것으로 판단한다"고 말했다. 기업대출 금리는 연 4.49%로 전월보다 0.19%p 상승했다. 대기업대출 금리는 4.37%로 0.16%p, 중소기업대출 금리는 4.63%로 0.25%p 각각 올랐다. 중소기업대출은 CD와 은행채 6개월물 등 지표금리 상승이 반영된 반면 대기업대출은 일부 은행의 저금리 대출 취급이 늘면서 상승폭이 상대적으로 작았다. 저축성수신금리는 연 3.45%로 전월보다 0.24%p 상승했다. 순수저축성예금 금리는 3.39%로 0.25%p, 시장형금융상품 금리는 3.69%로 0.16%p 각각 올랐다. 대출금리보다 수신금리가 더 큰 폭으로 오르면서 신규취급액 기준 예대금리차는 1.12%p로 전월보다 0.07%p 축소됐다. 잔액 기준 예대금리차는 2.21%p로 0.01%p 확대됐다. 비은행금융기관의 1년 만기 정기예·탁금 금리는 저축은행을 제외하고 모두 상승했다. 기관별로는 ▲저축은행(3.81%) ▲신용협동조합(3.69%) ▲상호금융(3.44%) ▲새마을금고(3.62%)로 집계됐다. 일반대출 금리는 ▲저축은행(9.80%) ▲신협(5.25%) ▲상호금융(5.09%) ▲새마을금고(4.97%)로 나타났다. eoyn2@newspim.com 2026-10-29 12:00
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김포·구리 등 그린벨트 풀어 7.7만가구 조성 [서울=뉴스핌] 이동훈 선임기자 = 경기 김포시 고촌읍 아라지구와 구리시 사노동 건원지구, 하남시 미사동 K-컬처 등을 포함해 서울 경계와 인접한 수도권 6개 구역이 그린벨트(개발제한구역)에서 해제돼 공공택지로 개발된다. 이들 6개 신규 공공택지에서는 총 7만6700가구의 주택이 공급될 예정이다. 정부는 지난 8월 13일 발표한 '주택 신속공급대책'에서 공개한 3곳의 2만7200가구를 포함해 수도권에 총 10만4000가구 규모의 신규 택지를 공급한다는 계획이다. 다만 이번 대책에서 서울 지역 공급 물량은 발표되지 않았다. 29일 국토교통부에 따르면 정부는 '8·13 주택 신속공급방안'의 후속 조치로 수도권 신규 공공택지 후보지 6곳을 선정하고 총 7만6700가구를 공급할 방침이다. 지역별 공급 물량은 ▲김포아라 3만7000가구 ▲구리건원 1만4600가구 ▲하남미사 K-컬처 1만2000가구 ▲하남감일2 6500가구 ▲의정부다락원 2600가구 ▲고양대곡지식융합확장 4000가구다. 수도권 신규 지정 공공택지 위치도 [자료=국토부] 이번 후보지는 경기도 김포시, 구리시, 하남시, 의정부시, 고양시 내 총 6곳이며 모두 서울 경계로부터 약 5㎞ 이내에 위치한 교통 요충지로 도심 접근성이 뛰어나다. 정부는 8·13대책에서 신규 공공주택지구를 추가 지정해 총 10만가구 주택공급 계획을 밝힌 바 있다. 이 중 서울강서, 남양주도심, 경기광주역세권2지구의 2만7200가구 입지는 앞서 발표됐으며 이번에 나머지 7만6700가구의 신규택지 후보지가 추가로 발표됐다. 이번에 공공택지 후보지로 지정된 그린벨트 해제 예정지역은 이미 훼손돼 환경적 보전가치가 낮은 개발제한구역으로 난개발이 진행 중이거나 우려되는 지역이라 계획적·체계적인 개발이 필요한 곳이란 게 국토부의 설명이다. 특히 해당 지구에서는 청년·신혼부부 등 실수요자가 좋은 입지, 품질 좋은 주택에서 안정적으로 거주할 수 있도록 신속하게 주택 공급을 추진할 계획이다. 김포시 고촌면 일대 아라지구는 서울 강서구와 인접해 있고 한강변에 위치해 주택수요가 높은 지역이다. 인근에 서울지하철5호선 연장사업이 추진 중이며 김포한강로, 수도권 제1순환고속도로 등도 위치해 지역간 이동이 편리한 곳이다.  구리시 사노동 일원 건원지구에서는 1만4600가구가 공급된다. 당초 '구리 E-커머스 신성장 첨단도시 조성사업'을 추진했으나 사업성 부족 등을 사유로 장기간 보류된 지역으로 공공주택사업지구로 사업방식을 전환해 조성할 예정이다. 수도권 제1순환고속도로와 인접하고 잠실역까지 30분대 이동이 가능하며, 용암천, 왕숙천 등으로 둘러싸인 지역으로, 농수산물도매시장 이전 검토 등을 통한 자족기능 강화와 함께 수변생활권을 조성할 계획이다. 하남시 미사동 미사K-컬처, 1.2만호) 미사섬 인근으로 5호선이 위치하고 있고, 주변에 3호선, 9호선 연장사업이 추진 중으로 개통 시 서울 내 주요역까지의 접근성이 대폭 개선될 예정이며, 미사경정공원, 한강 수변 등 우수한 경관자원도 보유하고 있다. 하남시 감일동 감일2지구에선 6500가구가 공급된다. 감이천을 통한 올림픽공원, 한강으로의 접근성이 우수한 지역으로 인근 하남 감일지구 내 추진 중인 3호선 연장사업과 연계한 대중교통 체계를 구축할 예정이다. 이를 통해 기존 감일지구와 연계된 통합생활권으로 조성하고, 인근에 위치한 3기 신도시 하남교산지구 광역교통개선대책과도 함께 연계해 서하남IC 개선 검토 등 하남시 내 교통난 해소방안을 적기에 마련할 계획이다. 의정부시 호원동 의정부다락원지구엔 2600가구 공급된다. 주한미군 반환공여지인 캠프잭슨이 포함된 부지로 인근에 도봉산, 중랑천 등이 위치하여 자연경관이 뺴어나고, 지하철 1호선과 7호선 환승역인 도봉산역과의 접근성도 우수한 지역이다. 고양시 대곡동 고양대곡지식융합확장지구엔 4000가구를 짓는다. 대곡역은 GTX-A, 3호선 등 5개의 철도노선이 만나는 펜타역세권임에도 불구하고, 현재 개발 중인 기존 고양대곡지식융합지구는 대곡역 북측만 포함하고 있어, 남측을 포함한 체계적인 역사개발에 한계가 있는 지역이다. 이에 기존 고양대곡지식융합지구에 더해 대곡역 남측 부지도 일부 포함하여 환승체계 개선 등을 통해 단절된 역사를 입체적으로 연결하고 완성형 통합역세권으로 개발할 예정이다. 아울러 정부는 지난 8.13대책을 통해 마련한 '공공택지 최단기 착공모델'을 이번 신규택지 6곳에 적용한다. 이를 통해 지구지정 단계부터 단계별 조기화 방안을 적용하여 '30년 내 착공을 목표로 신속하게 공급을 추진할 계획이다.  이와 함께 국토부는 발표지구의 투기 근절을 위해 투기방지 대책도 철저하게 시행할 방침이다. 미공개 개발정보를 이용한 투기 여부 등을 확인하기 위해 국토교통부와 사업제안자인 LH의 전 직원과 업무관련자의 직계존비속의 토지 소유 여부를 조사했으며, 그 결과 투기 의심 사례는 확인되지 않았다. 지구와 인근 지역 내 최근 3년간 거래 2,917건을 대상으로 이상거래 조사수행 대상 654건을 선별하였으며, 추가 기획조사 등을 통해 위법의심 거래 적발 시 수사도 철저히 의뢰할 예정이다. 마지막으로 지난 8.13대책 시 신규택지 발표를 예고하면서 서울 GB 전역과 서울 인접 수도권 GB 등을 토지거래허가구역으로 지정한 바 있다. 당시 지정된 지역 중 이번 발표한 신규택지 후보지의 영향권은 제외하고, 나머지 지역은 토지거래허가구역을 해제하여 국민 재산권 제약을 최소화하는 한편, 후보지 일대의 투기 수요는 철저히 차단할 계획이다. 홍지선 국토부 장관은 "청년·신혼부부 등 실수요자가 선호하는 우수한 지역에 지속적으로 주택을 공급하는 것이 그 무엇보다 중요하다"며 "이번 신규택지는 지구 지정부터 착공까지 모든 절차에 최단기 착공 모델을 적용하여 신속하게 공급하는 데 총력을 다하겠다"고 말했다.  donglee@newspim.com 2026-10-29 10:00
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긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
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