산업 전반에 결합하고 있는 생성형AI (2)편 – 적용 사례 

‘산업 전반에 결합하고 있는 생성형AI (1)편 – 개념, 동향’을 먼저 읽어보세요. 아래 글을 이해하시는 데 도움이 됩니다.   

다양한 산업별 적용 사례 

해결해야 할 윤리적 문제가 남아 있기는 하지만, 생성형AI는 뛰어난 성능과 범용성 덕분에 산업 전반에 결합되고 있습니다. 가트너에 따르면 지난 3년간 벤처캐피탈이 생성형AI 솔루션에 17억 달러 이상을 투자했습니다.[1] 그랜드뷰 리서치에 따르면, 전세계 생성형AI 시장은 2022년 101.4억 달러로 평가되었으며, 연평균 35.6%씩 성장해 2030년 1,093.7억 달러 규모에 이를 것으로 예상됩니다.  

(1) 의료 : 엑스레이 판독 

카카오의 인공지능 자회사 카카오브레인은 엑스레이를 판독해 의심 질환을 찾아주는 AI를 연구하고 있습니다.[2] 영상의학과 전문의가 엑스레이 사진을 입력하면 판독문의 초안을 작성해줍니다. 이미지 생성AI가 보통 텍스트를 입력하면 그에 맞는 이미지를 만들어주는데, 이는 반대로 이미지를 입력하면 텍스트를 만들어주는 방식입니다. 2022년 7월 가톨릭중앙의료원과의 업무 협약을 시작으로 기술 고도화 공동 연구에 착수했으며, 2023년 10월까지 총 9개의 대학병원과 업무협약을 체결했습니다.[3]  

생성형AI를 이용하면 환자의 흉부 엑스레이 사진을 토대로 판독문 초안을 작성해주는 서비스를 할 수 있습니다. – 이미지 출처: 카카오브레인

(2) 제약 :약물 설계 

생성형AI를 이용하면 앞으로 신약 개발 기간도 단축될 것으로 보입니다. 홍콩에 본사를 둔 AI 신약 개발 기업 인실리코 메디신은 2023년 1월, 특발성 폐섬유증 약물 후보물질인 ‘INS018-055’의 임상 1상에 성공했습니다.[4] 

기존에 신약을 개발하려면 먼저 질병을 유발하는 ‘불량 단백질’을 찾아야 했습니다. 그 뒤 신약 후보를 찾기 위해 수만 가지 화합물을 합성해 불량 단백질과의 상호작용을 일일이 실험으로 확인해야 했죠. 이 과정이 평균 신약 개발 기간 10년 중 절반을 차지했습니다. 그러나 인실리코 메디신은 ‘INS018-055’를 발굴하는 데 46일이 걸렸다고 밝혔습니다. 임상 1상 성공까지의 기간도 통상 8년에서 3년 5개월로 단축했죠. 

생성형AI를 이용한 단백질 생성 프로그램도 등장하고 있습니다. 데이비드 베이커 미국 워싱턴대 교수팀은 ‘로제타폴드 디퓨전’[5]을, 미국 바이오 기업 제너레이트 바이오메디신은 ‘크로마’라는 AI를 각각 개발했습니다.  

생성형AI를 이용한 단백질 생성 프로그램 ‘로제타폴드 디퓨전’. 초기 예측은 단백질과 거의 유사하지 않지만, 차츰차츰 단백질 구조와 비슷해지는 모습을 볼 수 있습니다. – 이미지 출처:Broadly applicable and accurate protein design by integrating structure prediction networks and diffusion generative models

(3) 마케팅 : 광고 제작 

메타는 기업 및 브랜드 등 광고주를 위한 생성 인공지능(AI) 기반 마케팅 도구 ‘AI 샌드박스’를 운영하고 있습니다.[6] 하나의 광고 카피를 입력하면 여러 버전의 문구를 자동으로 만들어주고, 하나의 광고 소재를 다양한 플랫폼에 맞게 자동 편집해줍니다. 또, 제품을 포함한 사진을 업로드하면 그에 어울리는 배경을 자동 생성하는 기능도 갖추고 있습니다. 가트너는 2025년 대규모 조직의 아웃바운드 마케팅 메시지 중 30%가 종합적으로 생성될 것이라고 예측했습니다(2022년에는 2% 미만) 

(4) 콘텐츠 : 웹툰 콘티 생성 

국내 스타트업 오노마AI 사는 생성형AI 모델 ‘투툰’과 챗GPT를 결합한 ‘투툰GPT’를 개발했습니다. 생각하는 컷을 30자 이내의 문장으로 풀어쓰면 콘티 형식으로 이미지를 생성해줍니다. 텍스트를 이미지로 변환해주는 AI 오픈소스 모델인 스테이블 디퓨전을 기반으로 하고 있는데요. 웹툰 특성화 프로그램답게 말풍선을 넣거나 원하는 그림체를 구현하는 것도 가능합니다. 특정 스타일의 그림을 10장만 입력하면 자동 학습을 통해 해당 스타일을 재현할 수도 있습니다. 스토리텔링 능력에 비해 그림 실력이 다소 부족한 작가들에게 웹툰의 진입장벽을 크게 낮춰줄 것으로 보입니다.[7]

(5) 금융 : 고객 서비스/업무 효율 

금융 업계는 수준 높은 자연어 처리 능력을 바탕으로 생성형AI를 고객 상담에 적극 도입하려는 움직임을 보이고 있습니다. 예를 들어, 고객이 원하는 가입 금액과 기간, 우대금리 등을 입력하면 맞춤형 예금·적금 상품을 상담해주는 것입니다.[8] 앞으로 상담 범위가 점차 확대되면서 서비스가 고도화될 것으로 전망됩니다. 또한, 생성형AI를 금융권 내부 업무 혁신에 도입하는 사례도 늘고 있습니다. 예를 들어, 신한은행은 직원용 내부 콜센터에 생성형 AI를 적용할 계획이라고 밝혔죠. 상품 정책 등을 데이터화 해서 고객이 특정 상품에 대해 문의했을 때 직원들이 빠르고 정확하게 정보를 찾을 수 있도록 생성형AI가 답을 알려줄 수 있습니다.[9] 

생성형AI가 제조를 혁신하는 방법

(1) 설계안 생성 

*강화학습이 접목된 생성형AI를 사용하면 제품을 설계할 수 있습니다. 구글은 칩 안에 수백만 개의 반도체 소자와 부품을 효율적으로 배치하는 과정인 ‘평면배치(floorplanning)’에 AI를 적용했습니다. 기존 평면 배치 설계 1만 종을 학습시켰죠. 그 결과 사람이 수개월 걸려 하던 작업을 6시간 만에 완료해 텐서프로세서유닛(TPU v4)을 설계했습니다. 

• 강화학습 : 어떤 행동을 해야 하는지 알지 못하는 상태에서 행동에 대한 보상을 극대화하기 위해, 즉 어떤 행동을 취하는 것이 최적인지 시행착오를 통해 방향을 찾아가는 학습 방법입니다.  

국내 스타트업 나니아랩스는 제조업을 위한 생성형AI 기반의 솔루션 기업입니다.[10] 다양한 설계안을 생성해서 탐색할 수 있고, 예측된 성능을 확인할 수 있습니다. 목표 성능 조건을 입력하면 최적화된 설계안을 생성해주기도 합니다.

이 기업은 특히 3D 합성데이터를 강점으로 내세우고 있는데요. 엔지니어링 도메인에서 물리적으로 의미 있는 합성 데이터를 생성해냄으로써 3D 데이터 부족 문제를 해결하고 AI모델의 성능을 높이겠다는 것이 목표입니다. 

생성형AI를 활용해 새로운 설계안을 생성하고 성능을 예측해주는 나니아랩스의 솔루션 – 이미지 출처: 나니아랩스

(2) AI 학습 데이터 생성 

AI를 활용한 데이터 생성은 제조 현장의 효율을 상당히 개선할 것으로 예상됩니다.  

예를 들어, 불량품을 판별하는 머신비전 AI를 제대로 학습시키려면 정상 데이터와 비정상 데이터가 골고루 필요합니다. 하지만 실제 산업 현장에는 정상보다 비정상 데이터가 훨씬 적습니다. 불량품이 너무 많으면 애초에 공장을 운영할 수 없을 테니까요. 이를 ‘클래스 불균형’ 문제라고 합니다. 특히 최신 기술을 이용해 새로운 공장을 짓거나 신규 공정을 추가하는 경우에는 데이터를 확보하는 데에만 시간과 비용이 너무 많이 들어가게 되죠.

이를 생성형AI로 해결할 수 있습니다. 가짜 결함 이미지를 생성해 AI 학습에 활용하는 것입니다.  

NEU 데이터셋(강철 표면의 제조 결함)을 이용한 GAN 생성 결함 이미지 샘플. 1행의 이미지는 실제 결함 이미지, 그 아래 세 개 행의 이미지는 다양한 GAN 모델을 사용해 생성한 결함 이미지입니다. – 이미지 출처: DG-GAN: A High Quality Defect Image Generation Method for Defect Detection

자율주행자동차 업계에서는 제품 개발 단계에 이런 생성 데이터를 활용하기도 합니다. 미국 알파벳 산하의 자율주행자동차 개발 업체 웨이모(Waymo)는 2020년 기준으로 150억 마일의 주행 시뮬레이션을 완료했는데, 이중 실제 주행 데이터는 2000만 마일에 불과하다고 밝혔습니다.[11] 

자율주행자동차 개발 단계에서 생성 데이터를 활용해 시뮬레이션을 수행할 수 있습니다. – 이미지 출처: 웨이모

신테티스 AI(Synthesis AI)와 데이터젠(Datagen) 사는 얼굴 스캔 데이터와 센서로 포착한 움직임 데이터를 활용해 3D 인간 아바타를 생성합니다. 운전자가 졸음을 느끼는 상황을 자율주행자동차가 감지하게 만드는 데 활용하죠.[12]

Synthesis AI 사가 만든 3D 인간 아바타. - 이미지 출처: Synthesis AI

(3) 제조 자동화 및 효율화 

지멘스는 생성형AI를 제조 자동화와 효율화에 적용하고 있습니다.[13] 마이크로소프트 사와 협력해 Siemens Industrial Copilot을 개발했습니다.

이 솔루션은 첫째로, PLC(Programmable Logic Controller) 코드를 작성해 줍니다. 이를 통해 제어 시스템은 무엇을 어떤 순서로 어떤 조건에서 수행해야 하는지 알 수 있습니다. 두번째로, 기계 고장시 버그를 찾아내고 이를 제거하는 방법을 제안해줍니다. 현장 엔지니어들은 챗봇과 대화하듯 자연어로 세부사항을 묻고, 제안된 사항에 대해 논의할 수 있습니다.  

생성형AI를 이용해 제조 현장의 PLC(Programmable Logic Controller) 코드를 작성할 수 있습니다. – 이미지 출처: 지멘스

결론: 생성형AI에 대한 신뢰 구축이 우선

생성형AI는 시장 전반에서 엄청난 성장세를 보이고 있습니다. 기술이 빠르게 성숙해짐에 따라 제조 분야에서도 눈에 띄는 매출 성장을 이룰 것으로 예상되는데요. ABI 리서치는 2023년 8월 발표한 ‘제조 분야의 생성형AI적용 사례’라는 보고서[14]에서 생성형AI에 투자할 경우 2026~2029년 44억 달러의 추가 수익을 낼 수 있을 것으로 내다봤습니다.

특히 설계(생성형 설계, 부품 통합), 엔지니어링(공구 경로 최적화, 부품 네스팅), 생산(제품 품질 근본 원인 분석, 소프트웨어 코드 버그 수정), 운영(재고 및 구매 기간 관리, 작업자 경로 최적화) 등 네 가지 분야에 가장 빠르게 도입될 것으로 분석했습니다. 이제 생성형AI는 제조 분야에서도 필수로 고려해야 할 기반기술이 되어가고 있습니다. 

단, 현재까지 구현된 생성형AI를 토대로 쉽게 구축할 수 있고 투자수익률이 가장 높은 분야에 우선 적용해야 한다고 ABI 리서치는 조언했습니다. 제조 분야의 작업은 복잡성이 높고 모델 학습이 다른 분야에 비해 더 오래 걸릴 수 있기 때문이죠. 무엇보다 생성형AI에 대한 신뢰를 구축하는 과정이 필요합니다. 구현될 가능성이 낮은 고기능 사례를 성급하게 구축하려 해서는 안 됩니다.

-‘산업 전반에 결합하고 있는 생성형AI’ 마침-

산업용AI를 활용해 제조업을 혁신하는 다양한 방법을 알아보세요. 

– 산업용AI로 신속하고 정확하게 미묘한 불량까지 짚어내는 사례

– 디지털 트윈으로 제조 공정을 최적화하는 방법  

– 엣지 컴퓨팅과 연합학습으로 데이터 보안을 지키면서 예지보전을 수행하는 방법
 

Reference

1. Gartner(2023.1.26.), Beyond ChatGPT: The Future of Generative AI for Enterprises 
2. “”AI가 엑스레이 사진 보고 종양 의심 판독”…카카오브레인, ‘의사 돕는 챗GPT’ 내놓는다” 한국일보 2023.02.20 
3. “카카오브레인-아주대병원, 의료 분야 내 초거대 AI 모델 연구와 실증에 동행” 인공지능신문 2023.10.30 
4. “AI로 신약 개발 속도전… 46일만에 후보물질 발굴해 1상 성공도” 동아일보 2023.02.13 
5. https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.12.09.519842v1 
6. “메타, 광고주 위한 생성 AI 기반 마케팅 도구 ‘샌드박스’ 전면 오픈” AI타임스 2023.11.07 
7. “”남녀가 사랑을 표현한다” 한 문장으로 ‘로코 웹툰’ 만든 AI” 시사저널 2023.05.16 
8. “우리은행, 금융권 첫 생성형 AI 기반 고객상담 서비스” 뉴스트리 2023.11.08
9. “은행권, 생성형 AI로 업무 혁신 돌입.. 직원용 챗봇, 콜센터 적용 나서” 전자신문 2023.09.27
10. [AI 광주&CES 2023 인터뷰㉛] 강남우 나니아랩스 대표, “AI 학습용 3D 합성데이터로 누구나 쉽 게 제품 설계·디자인한다! 2025년 미국지사 설립해 세계시장 진출할 것!” 에이빙뉴스 2023.05.03 
11. “Welcome to Simulation City, the virtual world where Waymo tests its autonomous vehicles” The Verge 2021.07.07
12. “Is ‘fake data’ the real deal when training algorithms?” The Guardian 2022.06.18
13. 지멘스 웹사이트 Code at the press of a button
14. ABI Research “Strategic Deployment of Generative AI in Manufacturing Will Unlock US$10.5 Billion Added Revenue by 2033”