[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 국내 신경망처리장치(NPU) 업계가 인공지능(AI) 반도체 시장에서 틈새를 공략하기 위해 발 빠르게 움직이고 있다.

전력 효율성과 로컬 처리 능력을 강점으로 내세워 글로벌 AI 반도체 시장에서 엔비디아의 독주에 도전장을 내밀고 있는 것이다.

한국무역협회 국제무역통상연구원이 최근 발표한 'CES 2025로 살펴본 글로벌 기술 트렌드' 보고서에 따르면, AI 상용화가 올해 CES에서 가장 주목받는 트렌드로 꼽혔다. 이러한 흐름 속에서 AI 상용화의 핵심인 추론형 반도체 분야가 주목받고 있으며, 한국 기업들이 이 분야에서 틈새시장을 공략할 가능성이 높아지고 있다.

국내 NPU 업계는 1세대 제품에서 2세대 제품으로 빠르게 진화하고 있다. 1세대 NPU가 CCTV 수준의 저해상도 정보 처리에 그쳤다면, 현재 상용화를 앞둔 2세대 제품들은 이미지, 영상, 소리 등 다양한 형태의 데이터를 처리할 수 있는 멀티모달 연산 능력을 갖추고 있다. 이는 AI 응용 범위를 크게 확장시킬 수 있는 중요한 진전으로 평가받는다.

젠슨 황 엔디비아 CEO가 6일(현지시간) CES 2025 개막에 앞서 기조연설을 하고 있다. [사진=로이터 뉴스핌]

그러나 국내 NPU 업계는 여러 도전에 직면해 있다. CES 2025에서 젠슨 황 엔비디아 대표가 저비용 그래픽처리장치(GPU) 생산을 예고하면서 경쟁이 더욱 치열해질 전망이다. 미국의 도널드 트럼프 대통령이 시행한 관세 정책으로 국내 NPU 업계가 위축될 수 있을 것으로도 예상된다.

최근 산업연구원이 시장을 분석한 내용에 따르면, 트럼프의 관세 정책 영향에 한국의 대미 수출액은 상당히 감소할 것으로 전망됐다. 10% 관세 부과 시 연간 약 55억 달러, 20% 관세 부과 시 최대 93억 달러의 수출 감소가 예상됐다. 이는 NPU를 포함한 한국의 첨단 산업에 큰 타격을 줄 수 있는 수치다.

다만 이같은 위협 속에서 기회가 있다는 목소리도 이어진다. 중국의 딥시크(DeepSeek) 출시로 인해 오히려 GPU가 아닌 효율성 높은 NPU에 대한 수요가 증가할 수 있다는 전망이 나오고 있기 때문이다. NPU는 GPU에 비해 전력 소비가 적고 특정 AI 작업에 최적화돼 있어 엣지 컴퓨팅이나 모바일 기기 등에서 강점을 보일 수 있다.

반도체와 기계류 분야에서는 긍정적인 전망도 나온다. 트럼프의 관세 정책이 주로 중국산 제품에 집중될 경우, 한국산 반도체와 기계류는 비교적 경쟁력을 강화할 여지가 크다는 것이다. 산업연구원은 이러한 대체 효과로 인해 반도체와 기계류의 대미 평균 수출액이 약 2.2%에서 2.6%까지 증가할 가능성이 있다고 분석한 바 있다.

리벨리온의 아톰 칩이 적용된 KT 클라우드의 NPU 인프라 서비스. [사진=KT 클라우드]

정부는 국내 NPU 산업의 경쟁력 강화를 위해 적극적인 지원 정책에 나선 상태다. 최근 2조원 규모의 국가AI컴퓨팅센터 구축 계획을 밝히면서 이 센터에 국산 NPU를 도입할 계획을 강조했기 때문이다. 대학·연구소 및 중소·스타트업 등의 AI 연구·개발과 AI서비스 지원을 위해 저렴한 수준으로 운영한다. GPU 서비스(GPU as a Service), 국산 NPU를 이용한 AI서비스 등도 제공한다.

정부 관계자는 "국가AI컴퓨팅센터를 통해 국산 NPU의 베타테스터 역할을 하면서, AI 반도체 시장에서 국산 NPU의 경쟁력을 높일 수 있을 것"으로 기대했다. 

이주석 연세대 AI데이터융합과학원 연구교수는 "결국 AI 반도체 시장은 사용자 중심의 시장으로 전환될 것"이라며 "기존 모델 자체는 큰 것을 쓸 수 밖에 없지만 파인튜닝을 통해 가볍게 연산을 하면서 NPU가 온디바이스에 접목될 수 있을 것"이라고 강조했다.

이 교수는 "결국은 다양성의 문제로 귀결되며 대학에 NPU를 지원하면서 다양한 분야에 대한 개발 노하우를 상호 공유하도록 해야 한다"며 "엔비디아도 이같은 개발 노하우를 공유하며 생태계를 만들어가는 데 15~20년을 투자한 만큼 NPU 시장이 확산될 수 있도록 다양한 얼라이언스 구축이 필요하다"고 강조했다.

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