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[김정호의 4차혁명 오딧세이] 인공지능 강의와 실전 실력의 차이

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[편집자] 4차 산업혁명은 모든 사물과 인간을 연결하여 빅데이터를 모으고, 이를 이용하여 인공지능으로 학습해, 결국 인공지능이 인간을 대체하는 시대를 말한다. 이러한 4차 산업혁명의 물결이 산업뿐만 아니라 경제, 사회, 정치 등 전 분야에 걸쳐서 막대한 변화를 일으키고 있다.

글로벌뉴스통신사 뉴스핌은 '김정호의 4차혁명 오딧세이' 칼럼을 매주 연재하며 4차 산업혁명의 본질과 영향, 그리고 전망을 독자들에게 쉽게 소개하고자 한다. 4차 산업혁명의 핵심은 바로 인공지능, 빅데이터, 클라우드 컴퓨팅으로 표현할 수 있으며 그 핵심 부품이 반도체이다. 이들 핵심 기술의 개념과 원리, 응용을 설명하여 일반 독자들이 4차 산업혁명에 대해서 공감하고 이해하며 더 나아가 개인과 기업, 국가의 미래를 계획하는 것을 돕고자 한다.

김정호 카이스트(KAIST) 전기 및 전자공학과 교수는 서울대 전기공학과를 졸업하고 미국 미시건대에서 박사 학위를 받았다. AI대학원 겸임교수, IEEE펠로우, 카이스트 ICT석좌교수, 한화 국방 인공지능 융합연구 센터장, 삼성전자 산학협력센터장 등을 겸하고 있다.

인공지능 강의 방식: 칠판과 파워포인트 그리고 유튜브

학교에서의 강의 방식에는 보통 세 가지가 있다. 전통적으로 칠판을 사용한 강의가 있고, 최근에는 파워포인트를 이용한 강의가 많다. 또는 학생들의 얼굴을 직접 보지 않고 인터넷 유튜브로 강의할 수도 있다.

김정호 교수

그런데 최근 인공지능 관련 과목과 단기강좌 강의를 하면서 과연 '인공지능 강의'에는 어떤 방법이 가장 좋을지 고민하며 시행착오를 겪고 있다.

학생이 지식을 새로 배울 때 오래 기억하고 정확하게 개념을 정립하는 방법으로 4가지 방법이 있다. 제일 먼저 강의를 수동적으로 듣는 방식이다. 그다음이 강의 내용을 받아 적는 방식이다. 다음 단계로는 강의 내용으로 토론하는 방법이다. 마지막으로 진짜 공부하는 방식은 학생이 강의 내용을 상대방에게 설명하는 방법이다. 이렇게 수동적인 수업 방식보다는 적극적인 참여 방식의 수업 효과가 몇 배 좋다.

교수는 강의를 한다. 강의하면서 사실 가르치는 것이 아니라 오히려 본인이 공부한다. 남에게 정확히 설명하려면 본인 이론부터 명확히 정립되어야 하기 때문이다.

그런데 최근에는 대학에도 파워포인트 슬라이드를 이용하는 강의가 많이 확산하고 있다. 강의 슬라이드를 화면에 띄우고 그 화면에 밑줄을 긋거나 글자를 써 가면서 강의를 한다. 파워포인트로 만들어진 강의 자료는 미리 인터넷에 올려놓기도 한다.

하지만 필자는 파워포인트 강의에 상당히 어려움을 겪는다. 자료 준비 시간도 많이 들지만, 그것보다는 수업의 속도와 분량이 엄청 늘어난다. 1시간에 100장의 슬라이드 강의도 가능하다.

그렇지만 수업이 일방적으로 되기 쉽다. 수동적인 수업 방식이어서 수업의 효과가 매우 의문이다. 엄청 많이 강의하는 것 같지만, 학생들 머릿속에 얼마나 강의 내용이 남아 있을지 회의적이다.

칠판을 이용해 강의를 할 수 있다. 필자는 강의할 때 칠판에 분필로 글씨를 쓰거나 그림으로 그려가면서 강의하는 방법을 제일 좋아한다. 필자가 강의하는 과목은 보통 전자기학, 마이크로파 공학, EMI, 반도체 패키지, 인공지능 과목들이다.

이들 과목의 공통점이 수학 공식과 다이어그램이 많다는 점이다. 설명할 때 수학 공식을 유도하거나 다이어그램으로 설명하고 개념을 쌓는다. 이러한 수학 공식들이 파워포인트로 쓱 지나가면 머리에 하나도 남지 않는다. 교수나 학생이나 마찬가지이다.

그래서 수학 부문을 강의할 때는 수식 전개 전체를 한 줄 한 줄 천천히 칠판에 쓰면서 한다. 어느 경우 칠판 전체가 수학 공식 유도로 다 채워질 때도 있다. 여기에는 가정으로 시작하고, 관련된 수식을 대입하고 유도하고, 마침내 맨 마지막에 의미가 있는 수식을 유도한다.

그리고 그 의미와 배경을 논의한다. 그 의미를 그래프나 다이어그램으로 변환해서 설명하고 토론한다. 그 과정을 학생도 따라 적으면서 수식 전개를 따라간다. 그러면서 과정을 생각한다. 그래프를 같이 그리면서 생각도 같이한다. 어떤 경우 학생을 나오라고 해서 한 개씩 같이 푼다. 학생 참여를 유도하면 최고의 강의가 된다. 이렇게 칠판 강의가 더 좋다.

다만 수업 속도는 느려지고, 분량은 적다. 그래도 하나라도 제대로 배우는 것이 낫다. 필자는 좌우로 긴 칠판에 수식을 꽉 채우는 것을 좋아한다. 그런데 칠판 대신에 화이트보드를 사용할 수 있다. 그러나 화이트보드에 사용하는 마커는 휘발성 냄새가 난다.

그래서 필자는 인공지능 강의에 3가지 강의 방법을 섞어서 쓴다. 각각 장단점을 최대한 활용한다. 학생들이 예습을 유튜브로 하고, 전체를 설명하는 부분 세미나는 슬라이드로 한다. 그러나 대부분의 강의와 이론 부분은 칠판을 사용한다.

화이트보드에 쓴 인공지능 수학 공식과 다이어그램. [출처=KAIST]

인공지능 교육의 5가지 단계

인공지능을 활용하고 전문가가 되기 위해서는 5단계의 교육 과정이 있다고 본다. 1) 기본 지식의 습득 2) 인공지능 이론과 수학 이론의 확립 3) 실습을 통한 경험 4) 석‧박사 학위 과정 5) 실전 역량 구축의 5단계로 본다.

제일 먼저 단계에서는 기본 배경과 원리, 용도, 시장 등 배경이 되는 지식의 습득이 필요하다. 여기에서 인공지능이 왜 4차 산업혁명의 핵심인지, 왜 그렇게 강력한지, 왜 빅데이터가 필요한지, 어디까지 발전해 왔는지, 앞으로 어디에 쓰일지, 인류와 사회에 미치는 영향을 공부한다.

이 도입 부분은 파워포인트로 수강해도 무방하다. 화려한 그래픽이 들어간 슬라이드, 동영상 등은 교육 효과를 높인다. 유튜브 강의도 도움이 많이 된다.

다음 단계는 인공지능 이론의 학습 과정이다. 인공지능 기계학습 중에서 딥러닝 분야의 구조와 학습과정은 수학 이론이 많이 사용된다. 벡터와 행렬을 포함하는 선형대수와 편미분, 최적화 이론 등이 사용된다.

여기에 더해 통계, 확률, 게임 이론도 사용된다. 특히 역방향 학습(Back Propagation) 이론과 엔트로피 이론, 활성화 함수, 비용함수, 최적화 함수 등 다양한 수학이 중요한 개념이 된다.

그러니 이 과정은 수식을 하나하나 유도하면서 따라가야 완전한 본인의 지식이 된다. 이 수학 부문을 자신 있게 이해해야 확실하게 실제 문제에 인공지능을 적용할 수 있다.

수학은 아름답다. 컴퓨터는 부지런하다. 둘이 결합해서 인공지능을 강력하게 한다. 인공지능 수학과 이론 수업은 칠판을 사용하는 것이 좋다. 칠판을 꽉 채워도 좋고, 그림으로 다 채워도 좋다. 인공지능 수업에서는 전전파 학습(Forward Propagation), 역전파 학습(Backward Propagation), 경사하강법(Gradient Descent), 활성화 함수(Activation Function), 비용함수(Cost Function) 등 수학이 따른다. 그리고 딥러닝 구조는 다이어그램으로 표현한다. 이 부분 강의는 칠판으로 한다.

인공지능 강의 슬라이드의 학습 과정 이론을 설명하는 수학 공식. [출처=KAIST]

실습과 프로젝트: 강의실과 실전의 차이 메우기

다음 3단계에서는 간단한 예제를 통해서 실습할 수 있다. 아무리 이론을 이해한다고 해도 직접 해봐야 기억과 경험이 오래간다. 다양한 예제는 인터넷으로 구할 수 있고, 학습을 위한 데이터도 인터넷에서 구한다. 파이선(Phython)을 설치하고 텐서플로우(Tensor Flow)도 설치해서 사용한다.

여기서 어려운 점은 기초적인 컴퓨터 언어와 논리, 절차를 이해해야 한다는 점이다. 간단한 예제 하나를 해보려 해도 꼬박 하루는 배워야 할 수 있다. 예제로는 기초적으로 통계 예측(Linear Regression, Logistic Regression)을 이용한 분류 예측(Classification)을 할 수도 있다.

한 발자국 더 들어가면 CNN(Convolution Neural Network), LSTM(Long Term Short Term Memory)을 이용한 이미지 분류, 자연어 처리에서 시작해서 게임을 강화학습(Reinforcement Learning)으로 실습해 보고, GAN(Generative Adversary Network)을 이용해 그림을 그려 볼 수 있다.

이렇게 실습을 통해서 이론을 검증하고 경험을 쌓는다. 여기까지 과정은 단기과정으로 짧게는 1주일, 길게는 1학기 과정이 된다.

길게는 석사, 박사 학위 과정도 가능하다. 석‧박사 학위 과정에서는 단순히 실습이 아니라 자신만의 독자적인 이론이나 모델, 방법, 구조를 새롭게 제안하고 성능 향상을 증명해야 한다. 여기까지가 4단계의 인공지능 공부 과정이다.

인공지능 실습 예제. [출처=KAIST]

인공지능을 배우고 성장하는 단계로 마지막 5단계는 현실의 문제를 인공지능으로 해결하는 과정이다. 다른 말로 비즈니스에 인공지능 기술을 적용해서 프로젝트의 목표를 달성하는 작업이라 할 수 있다. 이 경험을 통해서 진정한 인공지능 전문가로 태어난다. 이 단계를 마치면 연봉 3억을 받을 수 있고, 기업과 대학에서 서로 모셔 가려 할 것이다. 바로 마지막 5단계는 현장 실전 경험이다.

일단 강의, 실습 정도와 현장 실전의 차이에는 몇 가지가 있다. 일단 규모의 차이이다. 학습에 필요한 빅데이터 자체를 확보해야 한다. 거기에 이름(Label)이 붙어 있는 데이터 확보가 되어야 한다. 그리고 이 대규모 빅데이터를 저장하는 저장장소와 수천 대의 GPU 컴퓨터를 확보해야 하고, 설치할 부지와 운영 인력을 확보해야 한다.

이런 점에서 학교 강의실과의 차이가 아주 크다. 그리고 이 정도 규모의 데이터를 인공지능으로 처리할 수 있는 알고리즘과 기술자를 확보해야 한다. 이 인공지능 서비스도 필요할 때 실시간으로 이루어져야 한다. 안전과 보안도 보장되어야 한다.

그리고 이런 시설과 데이터를 이용한 인공지능 결과가 기업의 사업 목표에 부합하고, 이윤을 만들어야 한다. 그러기 위해서는 최소한의 투자와 시간 안에 달성되도록 알고리즘 설계가 되어야 한다.

여기까지 경험해보면 5단계 전문가가 된다. 시간과 노력과 기회를 투자해야 한다. 여기에 강의실과 실전의 차이가 난다. 강의의 한계를 실습과 프로젝트를 통해서 보완하고 확인한다. 이 경험을 거쳐야 진정한 인공지능 인력이 된다. 5단계까지 마친 인공지능 인력이 전 세계적으로 모자라다.

이렇게 보면 인공지능 공부 방식도 단계별이고, 융합적이다. 유튜브, 칠판과 파워포인트, 그리고 실습, 학위 과정, 실전 프로젝트 수행을 포함한 단계적 과정이 필요하다. 강의와 교육 과정을 만드는 것 자체도 창의적이어야 한다. 인공지능 기술처럼 남이 가지 않을 길을 먼저 개척할 때 특히 그렇다.

김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수 joungho@kaist.ac.kr

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미일 금리차 축소에도 '엔저' 왜? [서울=뉴스핌] 오영상 기자 = 미국과 일본의 금리 격차가 빠르게 줄고 있음에도 엔화 약세가 좀처럼 꺾이지 않는 이례적인 상황이 이어지고 있다. 미국이 금리를 내리고 일본이 금리를 올리면, 미일 간 금리 격차가 좁혀지면서 엔화가 강세를 보이는 것이 일반적인 환율 흐름이다. 그러나 올해 외환시장은 이 공식이 잘 작동하지 않고 있다. 미국 연방준비제도(연준)가 세 차례 연속 금리를 인하했고 일본은행(BOJ)이 추가 금리 인상을 앞두고 있지만, 엔화는 여전히 1달러=155엔 부근에서 약세를 이어가고 있다. 시장에서는 이러한 현상을 두고 '엔화의 코넌드럼(수수께끼)'이라는 말까지 나오고 있다. 일본 엔화 [사진=로이터 뉴스핌] ◆ 문제는 '금리'가 아니라 '경제 구조' 상황이 이러하자 시장의 시선은 금리에서 일본 경제의 구조적 요인으로 이동하고 있다. 표면적으로 일본은 막대한 외화를 벌어들이고 있다. 재무성에 따르면 올해 1~10월 경상수지는 27조6000억엔 흑자를 기록했다. 연간 기준으로도 지난해(29조3000억엔)에 이어 사상 최대가 유력하다. 이 가운데 약 5조엔이 일본 국내로 환류되며 엔화 매수 요인이 되고 있다. 그러나 세부 항목을 보면 엔화에 불리한 흐름이 뚜렷하다. 무역수지는 지난해까지 4년 연속 적자를 기록했고, 올해도 10월까지 1조5000억엔 적자다. 원유·자원 수입 대금의 상당 부분을 달러로 결제해야 하는 구조 자체가 엔화 약세 압력으로 작용한다. 더 심각한 것은 서비스수지다. 일본은 디지털 서비스 분야에서 만성적인 적자를 안고 있다. 올해 10월까지 디지털 수지는 5조6000억엔 적자를 기록했다. 방일 관광객 증가로 여행수지가 5조4000억엔 흑자를 내며 간신히 이를 상쇄하고 있지만, 구조적으로는 불안정하다. 일본 경제산업성은 디지털 적자가 2035년에는 18조엔까지 확대될 것으로 추산한다. 이는 2024년 기준 원유 수입액(약 10조엔)을 훌쩍 넘는 규모다. 클라우드, 동영상 스트리밍, 생성형 AI 등 핵심 디지털 서비스가 해외 기업에 장악된 상황에서, 여행수지 흑자로 이를 계속 메우기는 어렵다는 지적이 많다. 일본 교토를 방문한 외국인 관광객들이 일본의 전통 의상인 '기모노'를 입고 교토 시내의 공원을 구경하고 있다. [사진=로이터 뉴스핌] ◆ NISA와 재정 확장이 초래한 엔화 매도 일본 정부가 추진한 신(新) NISA(소액투자비과세제도) 역시 의도치 않은 엔화 약세 요인으로 지목된다. 제도 개편 이후 해외 투자신탁 매수에 따른 자금 유출이 크게 늘었기 때문이다. 미쓰비시UFJ모간스탠리증권에 따르면 신 NISA 도입 이후 해외 펀드 투자로 월평균 약 6900억엔이 해외로 빠져나가고 있다. 연간 기준으로는 약 8조엔 규모의 엔화 매도다. 전문가들은 이 흐름이 단기간에 끝나지 않을 것으로 본다. NISA 계좌 수가 현재 2700만개에서 4000만개 수준까지 늘어날 가능성이 있는 만큼, 향후 5~10년 동안 매년 10조엔 안팎의 엔화 매도 압력이 지속될 수 있다는 분석이다. 여기에 재정 정책에 대한 불안도 겹친다. 다카이치 사나에 정권이 내세운 대규모 재정 지출이 성장으로 이어질지, 아니면 재정 건전성을 훼손할지에 대한 의문이 시장에 남아 있다. 일본 국채의 신용위험을 반영하는 CDS(신용부도스와프) 프리미엄은 최근 약 2년 만의 고점까지 상승했다. 코로나19 이후 최대 규모로 편성된 2025회계연도(2025년 4월~2026년 3월) 추가경정예산 역시 '재정 팽창'에 대한 경계심을 자극한다. 외국계 금융권에서는 "재정 지출이 성장으로 연결되더라도 1~2년의 시차가 불가피하며, 그동안은 엔화 약세 압력이 지속될 가능성이 크다"는 평가가 나온다. 다카이치 사나에 일본 총리 [사진=로이터 뉴스핌] ◆ 엔저 지속, 한국 기업에 부담으로 작용 엔화 약세가 장기화될 경우 한국 경제와 금융시장에도 파급 효과가 적지 않다. 가장 직접적인 채널은 엔/원 환율이다. 엔화가 달러 대비 약세를 유지하면, 원화가 달러 대비 일정 수준에서 움직이더라도 엔/원 환율은 상대적으로 하락(원화 강세)하기 쉽다. 이는 수출 경쟁 측면에서 한국 기업에 부담으로 작용한다. 일본과 경합하는 자동차, 조선, 기계, 소재 산업에서는 일본 기업들이 가격 경쟁력을 확보하기 쉬워지기 때문이다. 엔저가 지속될수록 한국 수출기업은 원가 절감이나 기술 경쟁력으로 대응하지 않으면 마진 압박을 받을 수 있다. 반면 수입 물가 측면에서는 일부 완충 효과도 있다. 일본으로부터 들여오는 중간재·부품 가격이 낮아지면서 제조업 원가 부담이 줄어들 수 있기 때문이다. 다만 최근 한국의 대일 수입 구조가 완제품보다는 핵심 소재·부품 중심이라는 점을 고려하면, 환율 효과가 소비자 물가 안정으로 직결되기는 어렵다는 평가가 많다. 금융시장에서는 엔/원 환율 변동성이 커질 가능성도 주목된다. 글로벌 투자자 입장에서는 엔화가 저금리 통화이자 조달 통화로 다시 활용될 경우, 위험자산 선호 국면에서는 원화 등 아시아 통화로 자금이 유입될 수 있다. 그러나 일본의 구조적 엔저 인식이 굳어질 경우, 엔화 약세와 함께 원화도 동반 약세를 보이는 '동조화 리스크'가 나타날 가능성도 배제할 수 없다. 지난 2004년 이후 미국의 금리 인상기에도 미 국채 금리가 오르지 않는 현상을 당시 앨런 그린스펀 연준 의장은 '코넌드럼'이라 불렀다. 결과적으로 저금리는 부동산 버블을 키우고 금융위기로 이어졌다. 지금의 엔화 역시 비슷한 경고음을 내고 있다. 금리차라는 단순한 설명으로는 더 이상 환율을 이해하기 어려운 국면이다. 구조적 경상수지 변화, 디지털 적자, 자본 유출, 재정 신뢰까지 얽힌 수수께끼를 풀지 못한다면, 엔화 약세는 당분간 계속될 가능성이 크다. 우에다 가즈오 BOJ 총재와 제롬 파월 연준 의장 [사진=로이터 뉴스핌] goldendog@newspim.com 2025-12-17 14:10
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김기현 자택·사무실·차량기록 전방위 압색 [서울=뉴스핌] 김영은 기자 = 민중기 특별검사팀(특검팀)이 17일 김기현 국민의힘 의원에 대한 전방위 강제수사에 나섰다. 특검팀은 "이날 오전 '김건희 여사 로저 비비에 가방 수수의혹사건' 과 관련해, 차량출입기록 확인 등을 위해 국회사무처 의회방호담당관실 사무실에 대한 압수수색에 착수했다"고 밝혔다. 시진은 김기현 전 국민의힘 대표가 2023년 12월 4일 오전 서울 여의도 국회서 열린 최고위원회의에서 모두발언을 하는 모습. [사진=뉴스핌DB] 특검팀은 이와 함께 김 의원의 서울 성동구 자택, 국회 의원회관 사무실에 대한 압수수색에도 돌입했다. 앞서 특검팀은 김 여사의 자택 압수수색 과정에서 260만원 상당 로저비비에 클러치백과 김 의원의 배우자 이모 씨가 작성한 편지를 발견했다. 2023년 3월 17일이 적힌 편지엔 김 의원의 당대표 당선에 대한 감사 인사가 적혀있던 것으로 알려졌다. 이에 특검팀은 해당 가방이 2023년 3월 8일 김 의원의 당선 직후 건네진 대가성 선물이라고 보고 최근 이씨를 피의자로 소환해 조사한 바 있다. 김 여사 측이 당초 권성동 국민의힘 의원을 지지했으나 당시 권 의원이 불출마를 선언하자 김 의원을 지지했고, 이씨가 답례로 가방을 건넸다는 특검팀의 관측이다. 특검팀은 이 과정에서 가방 구매 대금이 김 의원에게서 빠져나갔을 가능성 있다고 보고 있다. 앞서 김 의원은 김 여사 측에 대한 청탁 의혹을 부인하는 입장을 밝힌 바 있다. 그는 "아내가 신임 여당 대표의 배우자로서 대통령의 부인에게 사회적 예의 차원에서 선물을 한 것"이라며 "이미 여당 대표로 당선된 나와 내 아내가 청탁할 내용도, 이유도 없었다. 사인 간의 의례적인 예의 차원의 인사였을 뿐"이라고 했다.  이날 김 의원은 압수수색 현장에서 "민주당 하청으로 전락한 민중기 특검의 무도함을 여러분이 보고 있다"고 말했다. 사진은 박노수 특별검사보가 지난 4일 정례브리핑을 하는 모습. [사진=뉴스핌DB] yek105@newspim.com 2025-12-17 13:31
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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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