세계 최초로 ‘사이버-물리 AI(CPAI)’ 개념 제안…퀀텀센싱, 리게티와 공동 연구 추진

DGIST 선정 3대 미래전략 기술 들여다보니…멀티모달 파운데이션 모델 연구 착수도

DGIST(총장 이건우)가 지난 19일 대구 본원에서 열린 과기부 출입기자 간담회에서 향후 국가와 지역 발전에 기여할 3대 미래전략에 대해 세밀히 공개했다.

분야는 피지컬 인공지능(AI)와 휴먼 디지털 트윈, 퀀텀 센싱이다. 이 가운데 AI와 양자는 과학기술정보통신부가 지난해 이니셔티브를 선언한 분야다.

이를 항목별로 자세히 들여다봤다.

◆피지컬 AI(Physical AI)

DGIST는 세계 최초로 ‘사이버-물리 AI(CPAI)’ 개념을 제안했다. 사이버 공간의 지능형 의사결정과 물리 환경의 센싱·제어를 실시간으로 결합하는 방법론이다. 작동·응답 지연·데이터 편향 문제를 해결할 수 있다.

또한, 초감각·초연결 AI 기술을 통해 로봇이 인간과 같은 오감을 활용해 물리 세계를 정교하게 인식하고 상호작용할 수 있도록 연구 중이다.

DGIST가 지난 19일 과기부 기자간담회를 열어 3대 미래전략분야 선정 결과를 공개했다.

DGIST는 대구테크노폴리스 국가로봇테스트필드와 센소리움연구소(D-FAB)를 기반으로 다양한 실증 프로젝트를 추진 중이다. ‘AI 스타 펠로우십 지원사업’(2030년까지 115억 원 규모)과 연계해 인간 중심의 공생형 임바디드 AI 연구를 진행하고 있다.

이를 통해 산업계 수요에 맞춘 피지컬 AI 기술을 개발·보급하고, 나아가 관련 표준화와 인증체계 마련에도 기여할 예정이다.

피지컬 AI는 추에이터·임베디드 컴퓨팅을 결합해 실제 물리 공간에서 데이터를 수집·학습하고, 상황을 예측하며 인간·사물과 실시간으로 상호작용할 수 있는 차세대 인공지능 기술이다.

가상공간을 넘어 현실 공간으로 AI 활용 범위를 확장시킨 개념이다. 율주행차·휴머노이드 로봇·스마트팩토리·서비스 로봇 등 실물 기반 산업의 핵심 기술 인프라로 자리매김할 전망이다.

DGIST 박경준 피지컬AI전략추진단장은 "안전성, 신뢰성, 실시간성이 필수적이기 때문에 기술적 난도가 높다. 그럼에도 불구하고 미국(보스턴 다이나믹스, 테슬라, 피규어 AI), 유럽·중국(정부·연구소 중심), 일본, 한국(삼성전자, 두산로보틱스 등) 등 글로벌 기업과 국가들이 앞다퉈 술개발을 진행 중"이라며 "미래를 위해 반드시 준비해야 할 것"이라고 말했다.

◆휴먼디지털트윈(Human Digital Twin)

DGIST는 ‘휴먼디지털트윈 전략추진단’을 발족하고, AI 멀티모달 데이터 퓨전·파운데이션 모델을 활용한 연구에 착수했다. 특히 노화·특정 질환 중심의 연구부터 시작해 단계적으로 범위를 확장할 계획이다. 또한 국가기관·지역 병원과 협력해 데이터 확보·통합을 추진하며, 독자적 연구 생태계를 구축하고 있다.

디지털트윈 기반 지하공동구 화재·재난지원 통합플랫폼(이미지=행정안전부)

DGIST는 노화질환의 예측과 맞춤형 치료법 설계 연구에 착수했으며, 국가 및 지역 병원과의 협력을 통해 임상 데이터를 확보하고 모델 고도화를 가속화하고 있다. 이를 통해 신약과 의료기기 개발 기간을 단축시키고, 정밀 의료의 새로운 패러다임을 혁신하는 데 기여할 계획이다.

휴먼디지털트윈은 인간의 생체 정보를 디지털화하고, 이를 기반으로 생체 현상을 예측·진단·분석하는 핵심 기술이다. 인공지능(AI)과 대규모 데이터 기술 발전으로 실현 가능성이 높아졌으며, 정밀의료·신약개발·맞춤형 헬스케어 혁신을 이끌 차세대 기술로 주목받고 있다.

글로벌 헬스케어 산업은 개인 맞춤형 의료와 예측 기반 치료로 전환하고 있다. 휴먼디지털트윈은 임상시험 비용·기간 절감, 치료 불확실성 감소, 신약·의료기기 R&D 속도 향상에 기여할 수 있다.

현재는 단일 장기 수준에서 연구가 진행되지만, 향후 멀티모달 데이터와 AI 융합으로 전신 단위 예측이 가능할 것으로 기대된다.

◆퀀텀센싱(Quantum Sensing)

퀀텀센싱은 양자역학 원리를 활용해 기존 센서보다 훨씬 높은 민감도와 정밀도로 물리량을 측정하는 기술이다. 양자 측정·계측·이미징이 핵심이다. 초고감도·소형화·환경 노이즈 제어가 주요 기술 과제다.

양자기술은 인공지능·바이오와 함께 미래 핵심 게임체인저로 꼽히며, 국가 안보·첨단 산업과 직결된다. 미국·중국·EU는 국가 차원에서 투자 중이다. 국내에서도 ‘양자기술 R&D 전략(2021)’과 ‘양자전략위원회(2024)’를 통해 글로벌 선도국 도약을 추진하고 있다.

DGIST는 융합연구 전통과 다학제 협력 기반을 바탕으로 퀀텀센싱을 미래전략분야로 설정했다. 양자정보과학 전공을 신설하고, 광원·양자점 소재·광센서 분야 전문교수를 확보했다. 나노팹(NanoFAB), 극저온 실험실, 펨토초 레이저 등 첨단 연구 인프라를 보유하고 있다. 또한 바이오·의료 연구시설을 갖춰 전임상·임상 연계 연구도 가능하다.

SDT가 개발한 양자컴퓨터 냉각기 핵심 부품 다일루션 유닛.

유천열 퀀텀센싱전략추진단장은"양자점 센서와 MEMS 기반의 원천기술을 확보하고, 글로벌 기업인 리게티(Rigetti)와의 협력을 통해 공동연구를 확대하고 있다"며 "이를 바탕으로 국방, 의료, 자율주행 등 다양한 응용 분야에서의 실용화를 추진하며, 2030년 14억 달러 규모로 예상되는 글로벌 시장에 진입해 산업화를 가속화할 계획"이라고 말했다.