대한민국에서 범용 GPU 연구 개발이 필요한 이유 분석 보고서

대한민국에서 범용 GPU 연구 개발이 필요한 이유 분석 보고서

1. 서론

범용 GPU(General-Purpose GPU, GPGPU)는 AI, 슈퍼컴퓨터, 데이터센터, 국방, 자율주행 등 다양한 산업에서 필수적인 컴퓨팅 장치로 자리 잡고 있다. 현재 글로벌 GPU 시장은 NVIDIA, AMD, Intel 등 미국 기업이 독점하고 있으며, 한국은 GPU 기술에 대한 자체 역량이 부족한 상황이다. 본 보고서는 대한민국이 범용 GPU를 연구·개발해야 하는 필요성과 전략적 접근 방안을 분석한다.

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2. 범용 GPU의 전략적 중요성

2.1 AI 및 데이터 산업의 핵심 기술

• AI 모델의 학습 및 추론 가속화는 GPU의 병렬 연산 성능에 의존함.
• 한국이 AI 산업을 발전시키려면 자체 GPU 기술이 필수적임.
• 글로벌 AI 반도체 시장 규모는 2030년까지 1,500억 달러 이상 성장할 것으로 예상됨.

2.2 슈퍼컴퓨터 및 국가 연구 역량 강화

• 기상 예측, 신약 개발, 국방 시뮬레이션, 금융 분석 등에서 슈퍼컴퓨터 활용 증가.
• 현재 한국의 슈퍼컴퓨터는 대부분 NVIDIA GPU에 의존하고 있어 기술 종속성이 큼.
• 자체 GPU 개발을 통해 슈퍼컴퓨터의 자율성을 확보 가능.

2.3 국가 안보 및 반도체 공급망 자립

• 미국의 대중국 반도체 규제 사례에서 보듯이, GPU 기술 종속은 국가 안보 문제로 이어질 수 있음.
• 중국은 자체 GPU 기업(Biren, Moore Threads, Huawei Ascend)을 육성 중이며, 한국도 경쟁력 확보가 필요함.
• 자율주행, 국방, 암호 해독 등 다양한 분야에서 GPU가 활용되므로 자체 기술 확보가 중요함.

2.4 산업 생태계와 반도체 경쟁력 강화

• 현재 한국 반도체 산업은 메모리 반도체(Samsung, SK Hynix)에 강점을 보이지만, 시스템 반도체(GPU, CPU) 분야는 취약함.
• 자체 GPU 개발을 통해 메모리 반도체와의 시너지를 창출하고, 반도체 산업 전반의 경쟁력을 높일 수 있음.
• 언어모델 특화 GPU는 모델 구조 변화에 따라 성능 최적화가 어려워질 수 있으며, 장기적으로 범용 GPU에 대한 연구 개발이 더욱 중요해짐.

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3. 범용 GPU 연구 개발의 현실적 접근 방안

3.1 최고 성능 범용 GPU 대신 기술력 확보 중심의 접근

• NVIDIA H100, AMD MI300과 경쟁하는 최고 성능 범용 GPU 개발은 현실적으로 어려움.
• 대신 기술 내재화를 목표로 하여 점진적인 GPU 설계 역량 확보가 필요함.
• 언어모델이나 AI 전용 GPU는 특정 모델 변화에 따라 성능 저하 가능성이 크므로, 범용 GPU 연구 개발을 통해 지속적인 기술 진화를 준비해야 함.

3.2 삼성전자, SK하이닉스, 국내 스타트업과 협력

• 삼성전자가 자체 GPU 설계 기술을 확보하도록 정부 차원의 지원 필요.
• SK하이닉스는 HBM(고대역폭 메모리) 기술을 보유하고 있어 자체 GPU 개발에 유리함.
• 국내 스타트업과 협력하여 GPU 연구를 가속화할 수 있음.

3.3 정부 지원을 통한 장기적 GPU 연구 프로젝트 추진

• 미국, 중국, 유럽은 국가 차원의 GPU 개발 프로젝트를 운영 중.
• 한국도 KAIST, ETRI, 포스텍 등 연구기관과 대기업이 참여하는 GPU 연구 프로젝트 추진 필요.
• 장기적으로 K-GPU 프로젝트와 같은 국가 GPU 개발 전략 수립.

3.4 GPU 제조 파운드리(위탁 생산) 사업 확대

• 삼성전자가 NVIDIA·AMD의 파운드리 생산을 일부 담당하도록 협력 가능.
• TSMC가 GPU 생산을 독점하는 상황에서 삼성의 파운드리 경쟁력을 활용해 GPU 제조 역량을 확보할 수 있음.

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4. 결론 및 제언

✅ 대한민국이 자체 범용 GPU 기술을 확보해야 하는 이유

1. AI 및 데이터 산업 성장에 따른 필수 기술.
2. 국가 안보 및 반도체 공급망 리스크 대응.
3. 슈퍼컴퓨터 및 고성능 연산 분야의 경쟁력 강화.
4. 반도체 산업 생태계 확장 및 시스템 반도체 경쟁력 확보.
5. 특정 AI 모델 변화에 의존하지 않는 범용 GPU 연구를 통해 장기적인 기술 발전을 준비.

🚀 실행 전략

• 최고 성능 범용 GPU보다는 기술 내재화를 목표로 연구 개발.
• 삼성전자, SK하이닉스, 국내 스타트업과의 협업 강화.
• 국가 차원의 장기 GPU 개발 프로젝트(K-GPU) 추진.
• 삼성전자의 파운드리 사업을 활용해 GPU 제조 역량을 확보.

대한민국이 범용 GPU 기술을 내재화하지 못하면, 미래 AI 및 반도체 산업에서 글로벌 경쟁력을 잃을 가능성이 큼. 따라서, 정부와 기업이 협력하여 GPU 연구 개발을 적극적으로 추진해야 한다.