
< (하단 왼쪽부터) KAIST 이윤호 박사과정, 김세인 석박통합과정, 김성원 박사과정, 이준석 박사과정, 오윤학 박사과정, (우측상단 왼쪽부터) 이남경 박사과정, UNC 채플 힐 대학 윤석원 박사과정, 이모리 대학 칼 양 교수, KAIST 박찬영 교수 >
환자 진료기록이나 금융 데이터처럼 개인정보를 한곳에 모으기 어려운 문제를 해결하기 위해 ‘연합학습(Federated Learning)’이 고안됐다. 하지만 공동으로 학습한 AI를 각 기관이 자신의 환경에 맞게 최적화하는 과정에서, AI가 특정 기관 데이터에만 과도하게 적응해 새로운 데이터에는 취약해지는 한계가 있었다. 우리 대학 연구진은 이를 해결할 방법을 제시했으며, 병원·은행 같은 보안 분야는 물론, 소셜미디어·온라인 쇼핑처럼 변화가 잦은 환경에서도 안정적인 성능을 확인했다.
우리 대학은 산업및시스템공학과 박찬영 교수 연구팀이 연합학습의 고질적인 성능 저하 문제를 해결하고, AI 모델의 일반화(Generalization) 성능을 크게 향상시키는 새로운 학습 방법을 개발했다고 15일 밝혔다.
연합학습은 여러 기관이 데이터를 직접 주고받지 않고도 공동으로 AI를 학습할 수 있는 방식이다. 그러나 이렇게 완성된 공동 AI 모델을 각 기관이 현장에 맞춰 최적화(파인 튜닝)하는 과정에서 문제가 발생한다. 기존의 폭넓은 지식이 희석되며, AI가 특정 기관의 데이터 특성에만 과도하게 적응하는‘지역 과적합(Local Overfitting)’문제가 생기기 때문이다.
예를 들어 여러 은행이 함께 ‘공동 대출 심사 AI’를 구축한 뒤, 특정 은행이 대기업 고객 데이터를 중심으로 파인튜닝을 진행하면 해당 은행의 AI는 대기업 심사에는 강점을 보이지만 개인이나 스타트업 고객 심사에서는 성능이 떨어지는 지역 과적합 문제가 생긴다.
박 교수 연구팀은 이를 해결하기 위해 ‘합성 데이터(Synthetic Data)’ 방식을 도입했다. 각 기관의 데이터에서 핵심적이고 대표적인 특징만을 추출해 개인정보를 포함하지 않는 가상 데이터를 생성하고, 이를 파인튜닝 과정에 적용한 것이다. 이로써 각 기관의 AI는 개인정보 공유없이 자신의 데이터에 맞춰 전문성을 강화하면서도, 공동학습으로 얻은 폭넓은 시야(일반화 성능)를 잃기 않게 되었다.

< 그림 1 연합학습(Federated Learning)은 여러 기관이 각자의 데이터를 직접 공유하지 않고 공동의 인공지능 모델을 훈련하는 분산형 학습 방식이다. 각 기관은 자신들이 보유한 로컬 데이터(기관 1, 2, 3 데이터)를 이용해 개별 AI 모델을 학습시킨다. 이후, 원본 데이터가 아닌 학습된 모델의 정보만을 안전하게 중앙으로 모아 하나의 성능이 뛰어난 ‘공동 AI 모델’을 구축한다. 이 방식은 민감한 정보의 프라이버시를 보호하면서도 다양한 데이터를 학습한 효과를 얻을 수 있다. >

< 그림 2 연합학습으로 구축된 ‘공동 AI 모델’을 각 기관의 데이터로 파인튜닝(Fine-tuning)하는 과정에서 지역 과적합(Local Overfitting)문제가 발생한다. 예를 들어, 기관 3은 자신들의 데이터(유형 0, 2)로 공동 AI를 파인튜닝하여 해당 유형에 대한 전문가 AI를 만들 수 있지만, 그 과정에서 다른 기관들이 가지고 있던 데이터(유형 1)에 대한 지식은 잊어버리게 된다(정보 손실). 이처럼 각 기관의 AI는 자신들의 데이터에만 최적화되면서, 협업을 통해 얻었던 다른 유형의 문제를 해결하는 능력(일반화 성능)은 점차 잃게 된다. >
연구 결과, 해당 방법은 의료·금융 등 데이터 보안이 중요한 분야에서 특히 효과적일 뿐 아니라, 소셜미디어나 전자상거래처럼 새로운 사용자와 상품이 지속적으로 추가되는 환경에서도 안정적인 성능을 발휘했다. 새로운 기관이 협력에 참여하거나 데이터 특성이 급격히 변하더라도 AI가 혼란스러워하지 않고 안정적으로 성능을 유지할 수 있음을 보여줬다.

< 그림 3 연구팀이 제안한 기술은 ‘합성 데이터’를 활용해 지역 과적합 문제를 해결한다. 각 기관은 자신의 데이터로 AI를 파인튜닝할 때, 다른 기관들의 데이터로 만들어진 ‘글로벌 합성 데이터’를 함께 학습시킨다. 이 합성 데이터는 각 기관의 데이터에 없는 정보(예: 이미지 속 유형 2)를 AI가 잊지 않도록 일종의 ‘백신(Vaccine)’처럼 작용하여, AI가 특정 데이터에 대한 전문성을 기르면서도 다른 유형의 데이터를 해결하는 폭넓은 시야(일반화 성능)를 잃지 않도록 돕는다. >
박찬영 산업및시스템공학과 교수는 “이번 연구는 데이터 프라이버시를 지키면서도, 각 기관의 AI가 전문성과 범용성을 동시에 보장하는 새로운 길을 열었다”라며, “의료 AI, 금융 사기 탐지 AI처럼 데이터 협업이 필수적이지만 보안이 중요한 분야에서 큰 도움이 될 것”이라고 말했다.
이번 연구는 데이터사이언스대학원 김성원 학생이 제1 저자, 박찬영 교수가 교신저자로 참여했으며, 지난 4월 싱가포르에서 열린 인공지능 분야 최고 권위 학술대회인 ‘국제표현학습학회(International Conference on Learning Representations, ICLR) 2025’에서 상위 1.8%의 우수 논문에만 선정되는 구두 발표(Oral Presentation) 대상으로 채택되어 그 우수성을 입증받았다.
※ 논문명: Subgraph Federated Learning for Local Generalization, https://doi.org/10.48550/arXiv.2503.03995
한편, 이번 연구는 정보통신기획평가원의 지원을 받은 ‘강건하고 공정하며 확장 가능한 데이터 중심의 연속 학습’과제와 한국연구재단의 지원을 받은 ‘그래프 파운데이션 모델: 다양한 모달리티 및 도메인에 적용 가능한 그래프 기반 기계 학습’과제와 ‘데이터사이언스융합인재양성 사업’의 성과다.
AI 반도체도 이제‘눈치'를 본다. 기존 AI 반도체는 입력 신호에 반응하는 속도와 정보를 기억하는 시간이 한 번 정해지면 바꿀 수 없는‘고정된 반응 특성'을 가졌지만, 이제는 데이터의 변화 속도에 맞춰 스스로 반응하는 시대가 열렸다. 우리 대학 연구진은 이 기술로 시간에 따라 변하는 데이터의 예측 오류를 기존보다 최대 40배 줄였다. 자율주행차와 로봇, 웨어러블 기기의 실시간 AI 성능을 높일 핵심 원천기술로 기대된다. 우리 대학은 전기및전자공학부·반도체공학대학원 최신현 석좌교수 연구팀이 입력되는 데이터의 변화 속도에 따라 반응 특성을 자유롭게 바꿀 수 있는 새로운 AI 반도체 소자‘프로그래머블 동적 멤트랜지스터(Programmable Dynamic Memtransistor, PDM)'와 이를 집적한 어레이를 개발했다고 7일 밝혔다. 멤트랜지스터(Memtransistor)는 정보를 저장하는 메모리(Memory)와 계산을 수행하
2026-08-07폭발적으로 늘어나는 AI 데이터센터 시대를 뒷받침할‘거대한 배터리'의 상용화가 한층 가까워졌다. 우리 대학 연구진이 대용량 배터리의 핵심 소재 생산 시간을 67% 줄이는 공정 기술을 개발해 상용화의 가장 큰 생산 병목을 해결했다. 우리 대학은 생명화학공학과 김희탁 교수 연구팀이 대용량 에너지저장장치(ESS)의 유력 후보인 바나듐 레독스 흐름전지(VRFB)의 핵심 전해질을 빠르고 안정적으로 생산하는 공정을 개발했다고 5일 밝혔다. 최근 24시간 끊임없이 가동되는 AI 데이터센터가 급증하면서 태양광과 풍력 등 재생에너지로 생산한 전기를 대량으로 저장했다가 필요할 때 안정적으로 공급하는 대용량 ESS의 중요성이 커지고 있다. 특히 바나듐 레독스 흐름전지는 화재 위험이 거의 없고, 전해질을 담는 탱크만 크게 만들면 저장 용량도 쉽게 늘릴 수 있어 AI 데이터센터와 재생에너지용 초대형 배터리로 주목받고 있다. 그러나 배터리의‘연료' 역할을 하는 바나듐 전해질
2026-08-05AI가 글을 쓰고 그림을 그리던 화면 밖으로 나와 현실 세계를 보고 움직이는 피지컬 AI(Physical AI) 시대가 열리고 있다. 우리 대학이 학생들의 상상을 실제 움직이는 로봇으로 구현하는 100시간의 도전을 통해 피지컬 AI 인재 양성에 나선다. 우리 대학은 우리 대학과 서울대학교 학생들이 만든 연합단체 로보틱어스(RoboticUS)가 8월 3일부터 8일까지 KAIST에서 ‘제1회 로봇 해커톤’을 개최한다고 4일 밝혔다. 배충식 KAIST 총장은 “피지컬 AI 시대에는 AI를 잘 만드는 것을 넘어 AI를 기반으로 실제 세상을 움직이는 로봇과 시스템을 설계하고 구현할 수 있는 융합형 인재가 필요하다”며 “학생들이 스스로 기획하고 운영한 이번 해커톤은 KAIST의 도전과 협업 문화를 보여주는 좋은 사례이며, 미래 기술을 현실로 구현하는 새로운 교육 모델이 될 것으로 기대한다”고 말했다. 이번 해커톤은 이러한
2026-08-04택배 배송과 공장 생산계획, 병원 근무표까지. 앞으로는 인공지능(AI)이 현실의 모든 조건을 고려해‘실제로 실행 가능한 계획'을 스스로 만드는 시대가 열린다. 우리 대학 연구진이 외부 전문 최적화 프로그램의 도움 없이 AI가 스스로 실행 가능한 계획을 만드는 기술을 개발했다. 우리 대학은 전산학부 김민수 교수 연구팀이 외부의 전문 최적화 프로그램(솔버, Solver·복잡한 최적화 문제의 정답을 자동으로 계산하는 프로그램) 없이도 AI가 스스로 실행 가능한 계획을 만들도록 학습하는 강화학습(Reinforcement Learning·시행착오를 반복하며 더 나은 선택을 배우는 AI 학습 방식) 기술‘RL-SPH(Reinforcement Learning-based Start Primal Heuristic)'를 개발했다고 3일 밝혔다. 이번 기술은 AI가 현실의 여러 제약조건을 스스로 만족하는 계획을 만들어낼 수 있도록 한 것이 핵심이다.
2026-08-03AI가 ‘안 들리는데 들린다’, ‘없는데 있다’고 우기는 시대가 끝난다. 우리 대학 연구진이 AI가 여러 감각 정보를 스스로 구분하고 존재하지 않는 정보를 만들어내는 ‘환각’을 줄이는 핵심 기술을 개발했다. 자율주행차와 로봇, 의료 AI 등 실제 산업 현장에서 더욱 신뢰할 수 있는 멀티모달 AI 구현의 기반이 될 것으로 기대된다. 우리 대학은 전기및전자공학부 노용만 교수 연구팀이 멀티모달 대형 언어모델(MLLM, 텍스트와 이미지·소리 등 여러 정보를 함께 이해하는 AI)의 감각 혼선을 줄이는 두 가지 핵심 기술을 개발했다고 31일 밝혔다. 이번 기술은 카메라와 다양한 센서의 특성을 정확히 이해하도록 하는 기술과 시각·청각 정보가 뒤섞이면서 발생하는 환각을 줄이는 기술로, 별도의 대규모 재학습 없이도 AI의 신뢰성을 크게 높였다. 연구팀이 개발한 첫 번째 기술은 AI가 열화상(Thermal
2026-08-03