다양한 활동이 가능한 가상현실세계 ‘메타버스’는 미래 정보통신기술(ICT) 분야 핵심 먹거리 중 하나로 꼽힌다. 글로벌 시장조사기관 ‘프레시던스 리서치’에 따르면 오는 2030년 메타버스 시장은 1조 3009억 달러(한화 1660조 원) 규모에 이를 전망이다. 하지만 낮은 그래픽 수준으로 인해 현실감이 크게 떨어진다는 점은 해결해야할 과제 중 하나다.

이 가운데 국내 연구진이 메타버스의 화질을 대폭 개선할 수 있는 ‘인공지능(AI) 반도체’ 기술 개발에 성공했다. 유회준 KAIST 전기및전자공학부 교수팀은 실사에 가까운 이미지 렌더링이 가능한 초저전력 AI반도체 ‘메타브레인(MetaVRain)’을 개발했다고 7일 밝혔다.

유 교수팀이 개발한 메타브레인은 3D이미지 구현 과정에서 발생하는 비효율적인 연산을 줄여주는 반도체다. 사람의 시각 인식 지능과 유사한 방식으로 이미지를 구현하는 것이 특징이다. 사람은 사물을 기억할 때 대략적인 윤곽을 기억한 후, 이를 토대로 현재 물체가 어떻게 생겼는지 추측한다. 이 원리가 적용된 메타브레인은 미리 사물의 대략적인 형태를 파악한 다음, 과거 렌더링했던 결과를 토대로 현재 이미지 구현할 수 있다.

연구팀은 메타브레인에 이 시각 인식 지능 기반의 AI 3D렌더링 기술을 최적화 적용시켰다. 그 결과 최대 100FPS(초당 프레임) 이상의 우수한 이미지 구현 속도를 달성했다. 이는 현재 사용되는 그래픽 처리장치(GPU) 모델들보다 약 911배 빠른 속도다. 또한 에너지 효율 역시 일반 GPU 대비 2만 6400배 우수하다.

메타브레인의 실제 활용도를 높이고자, 연구팀은 ‘스마트 3D 렌더링 응용시스템’도 함께 개발했다. 이 시스템은 사용자가 선호하는 스타일에 맞춰 이미지 스타일을 바꿀 수 있는 기술이다. 시스템에 자신이 선호하는 이미지 데이터를 입력하면, AI가 재학습을 한 후 3D모델의 스타일을 바꿔준다. ‘블렌더’ 등 복잡한 소프트웨어를 사용하던 기존 3D그래픽 편집 방식과 달리, 디자인을 간단한 AI학습만으로 대체해 누구나 손쉽게 이미지 편집이 가능하다.

유 교수는 “이번 연구로 사람의 시각 인지 능력을 모방한 AI가 효율적인 3D이미지 구현을 가능하다는 것을 확인했다”며 “AI기술과 AI반도체의 혁신의 뒷받침을 통해 초실감 메타버스의 실현이 이뤄질 것으로 기대한다”고 기대했다.

이번 연구 성과는 지난 2월 18일 미국 샌프란시스코에서 개최된 국제 학술컨퍼런스 ‘국제고체회로설계학회(ISSCC)’에서 발표됐다.