LG, ‘K-엑사원’ 공개…독자 기술 집약 세계 최고 수준 AI 모델

임우형 공동 LG AI연구원장이 발표하고 있다. [LG AI연구원 제공]

[헤럴드경제=박지영 기자] LG AI연구원이 세계 최고 수준의 인공지능(AI) 모델 ‘K-엑사원(EXAONE)’을 공개하며 글로벌 프런티어 AI 경쟁 대열에 본격 합류했다.

오는 28일까지 ‘프렌들리AI(FriendliAI)’ 홈페이지에서 누구나 ‘K-엑사원’ API(응용프로그램 인터페이스)를 무료로 받을 수 있다.

‘K-엑사원’은 LG AI연구원이 지난 5년간 AI 파운데이션 모델을 직접 개발하며 축적한 기술력을 집약한 결과물이다. 독자 AI 파운데이션 모델 프로젝트 1차 평가에서 13개 벤치마크 중 10개 항목에서 1위를 차지했으며, 평균 점수 72점을 기록해 5개 정예팀이 개발한 모델 가운데 가장 뛰어난 성능을 보였다.

글로벌 AI 성능 평가 기관인 ‘아티피셜 어낼리시스’의 인텔리전스 지수에서도 글로벌 경쟁력을 입증했다. ‘K-엑사원’은 인텔리전스 지수에서 32점을 기록해 가중치를 공개하는 오픈 웨이트 모델 기준 세계 7위, 국내 1위에 올랐다.

현재 오픈 웨이트 모델 글로벌 탑 10개가 중국(6개), 미국(3개) 모델로 채워진 상황에서 ‘K-엑사원’이 유일하게 이름을 올리며 AI 3강 달성을 목표로 하는 한국의 자존심을 지켰다.

독파모 1차 공통 벤치마크 13종 기준 K-엑사원과 미국과 중국 모델 성능 비교 [LG AI연구원 제공]

이진식 LG AI연구원 엑사원랩장은 “주어진 시간과 인프라 여건에 맞춰 개발 계획을 수립하고, 보유 데이터의 절반 수준만 활용해 1차수 K-엑사원을 완성했다”며 “이번 모델은 프런티어 AI로 도약하기 위한 출발점으로, 향후 성능을 본격적으로 끌어올린 후속 모델을 선보일 것”이라고 밝혔다.

‘K-엑사원’은 글로벌 오픈소스 AI 플랫폼 ‘허깅 페이스(Hugging Face)’에 오픈 웨이트로 공개된 직후 글로벌 모델 트렌드 순위 2위에 오르며 전 세계 연구자들의 높은 관심을 받았다.

또한 미국 비영리 AI 연구기관 ‘에포크(Epoch) AI’가 선정하는 ‘주목할 만한 AI 모델(Notable AI Models)’에도 이름을 올렸다. LG AI연구원은 2024년 ‘엑사원 3.5’를 시작으로 ‘엑사원 딥(Deep)’, ‘엑사원 패스(Path) 2.0’, ‘엑사원 4.0’, ‘K-엑사원’까지 국내 기업 가운데 최다인 5개 모델을 해당 리스트에 올렸다.

‘K-엑사원’은 단순히 데이터 규모를 확대하는 방식이 아닌, 모델 구조 자체를 혁신해 성능은 높이고 학습 및 운용 비용은 낮췄다.

핵심 기술은 ‘하이브리드 어텐션(Hybrid Attention)’이다. 특정 범위 정보에 집중하는 슬라이딩 윈도우 어텐션과 전체 맥락을 이해하는 글로벌 어텐션을 결합해 메모리 요구량과 연산량을 기존 대비 70% 절감했다. 이를 통해 고가의 인프라 없이도 A100급 GPU 환경에서 모델을 구동할 수 있다.

토크나이저 고도화를 통해 학습 어휘를 15만 개로 확장하고 자주 쓰이는 단어 조합을 하나의 토큰으로 묶어 기존 모델 대비 1.3배 긴 문서를 처리할 수 있도록 했다. 여기에 멀티 토큰 예측(Multi-Token Prediction) 구조를 적용해 추론 속도를 기존 대비 150% 향상시켰다. ‘K-엑사원’은 총 2360억개의 파라미터를 갖춘 전문가 혼합(MoE) 모델로, 실제 활성 파라미터는 10% 수준이며 국내 AI 모델 가운데 가장 긴 26만 토큰의 문맥을 한 번에 이해하고 처리할 수 있다.

아티피셜 어낼리시스(Artificial Analysis)의 오픈 웨이트 모델 인텔리전스 지수 평가 순위 [LG AI연구원 제공]

LG AI연구원은 AI가 단순히 데이터를 암기하는 데 그치지 않고 논리적 사고와 문제 해결 과정을 학습하도록 학습 과정을 설계했다. 사전 학습 단계에서는 사고 궤적(Thinking Trajectory) 데이터를 활용했으며, 사후 학습에서는 오답에서도 학습 효과를 끌어내는 강화학습 알고리즘 ‘AGAPO’와 여러 답변 중 사람이 선호하는 표현을 학습하는 ‘GrouPER’ 기법을 적용했다.

안전성과 신뢰성 확보도 핵심 원칙으로 삼았다. 모든 학습 데이터에 대해 저작권과 데이터 컴플라이언스 평가를 진행했으며, 자체 AI윤리위원회를 통해 AI 위험 분류 체계를 수립하고 모델 안전성을 검증했다. 한국 문화적 맥락을 반영한 안전성 평가 지표 ‘KGC-SAFETY’에서 ‘K-엑사원’은 평균 97.83점을 기록해 글로벌 프런티어 AI 모델 대비 높은 신뢰성을 보였다.

LG AI연구원은 ‘K-엑사원’과 함께 모델 구조와 학습 방법, 성능 평가 결과를 담은 기술 보고서를 공개했으며, 국내 대학원생을 대상으로 한 인턴십 확대와 서울대학교, KAIST, 미국 미시간대학교 등과의 공동 연구를 통해 차세대 AI 인재 양성에도 힘쓰고 있다.

최정규 LG AI연구원 에이전틱 AI 그룹장은 “‘K-엑사원’은 자원의 한계 속에서도 독자 기술 설계를 통해 글로벌 거대 모델과 대등하게 경쟁할 수 있음을 보여준 사례”라며 “대한민국 대표 AI를 개발한다는 자신감으로 연구 개발에 집중해 우리나라 AI 생태계를 넘어 전 세계 AI 생태계 발전에 기여하는 모델을 만들어 가겠다”고 말했다.