시사위크=박설민 기자  #한 사람이 집안 부엌에서 요리를 하고 있다. 냉장고 문의 디스플레이에 표시된 식료품 상태를 보고 메뉴를 정한다. 레시피는 스마트폰 웹서핑으로 찾는다. 처음 보는 재료의 이미지를 손가락으로 누른다. 그러자 이미지에 관한 정보가 순식간에 검색된다. 발밑에선 로봇 청소기가 집안을 청소한다.

최근 TV를 틀면 쉽게 볼 수 있는 광고의 내용이다. 광고에 묘사된 것처럼 우리 생활 속엔 인공지능(AI)이 깊게 자리 잡고 있다. 이젠 우리가 자주 사용하는 가전제품에서 적용되지 않는 것을 세는 게 더 빠를 정도다.

대표적인 국내 IT·가전 기업 ‘삼성전자’도 마찬가지다. 전자기기에 AI를 적용하려는 삼성전자의 발걸음은 해마다 빨라지고 있다. 이는 삼성전자의 최근 특허 출원 내용을 살펴보면 쉽게 알 수 있다. 삼성전자는 지난해부터 스마트폰, 냉장고, 전자레인지 등 다양한 전자가전기기용 AI관련 기술 특허를 쏟아내고 있다.

◇ 최초의 AI스마트폰 ‘갤럭시 S24’, 작년부터 쏟아진 관련 특허들

삼성전자가 최근 AI 도입에 가장 힘쓰고 있는 전자기기는 단연 ‘스마트폰’이다. 지난 17일(현지시간) ‘갤럭시 언팩 2024(Galaxy Unpacked 2024)’ 행사에서 공개한 ‘갤럭시 S24’ 시리즈도 세계 최초의 AI 스마트폰이었다. 갤럭시 S24에는 ‘온 디바이스 AI’가 적용됐다. 모바일 기기 자체서 AI를 구현하는 기술이다. 중앙서버, 클라우드 서버가 필요 없어 통신문제, 앱 설치 등에서 자유롭다.

삼성전자의 스마트폰용 AI기술 개발 노력 흔적은 갤럭시 S24 출시 전인 지난해부터 이어져 오고 있다. 특허청 특허정보검색서비스 ‘키프리스(KIPRIS)’에 따르면 지난해 8월 29일 삼성전자는 ‘삼성 가우스(Samsung Gauss)’를 상표로 출원했다. AI 소프트웨어, 기계학습기반 언어, 음성처리용 컴퓨터 소프트웨어 등에 사용한다는 목적이다.

여기서 삼성 가우스는 갤럭시 S24에 적용된 대표적 AI기술이다. 삼성리서치에서 개발한 생성형 AI모델로 지난해 11월 ‘삼성 AI 포럼 2023’에서 처음 공개됐다. ‘가우스’라는 이름은 천재 수학자 칼 프리드리히 가우스(Carl Friedrich Gauss)에서 따온 것이다. 삼성이 추구하는 생성형 AI의 무한한 가능성을 의미한다.

삼성 가우스는 스마트폰 기기 자체에 AI를 적용하는 ‘온 디바이스 AI’ 방식으로 구동한다. 머신러닝을 기반으로 제작됐으며 세부적으로는 △텍스트를 생성하는 언어 모델(Samsung Gauss Language) △코드를 생성하는 코드 모델(Samsung Gauss Code) △이미지를 생성하는 이미지 모델(Samsung Gauss Image) 등 3가지 AI모델이 결합된 형태다.

삼성 가우스와 함께 삼성전자가 출원한 특허는 ‘관련 이미지를 검색하기 위한 전자 장치 및 이의 제어 방법’이 있다. 지난해 11월 3일 출원된 이 특허는 스마트폰에 탑재된 AI로 이미지 검색을 가능케 하는 기술이다.

특허 설명에 따르면 이 기술은 하나 이상의 물체가 포함된 이미지를 표시한 후 이를 선택하기 위한 사용자 입력을 AI가 감지할 수 있게 해준다. 쉽게 말해 사진을 손가락으로 터치하면 이를 AI가 분석·감지한 후 관련 정보를 알려주는 것이다. 예를 들어 강아지와 여자아이가 있는 사진에서 여자 아이 부분을 손가락으로 누르면 ‘백인, 웃는 아이, 여자’ 등의 정보를 표시해주는 형식이다.

단순한 사진 설명뿐만 아니라 사용자는 더욱 편리하고 구체적으로 현재 자신이 보고 있는 이미지와 유사한 이미지를 인터넷에서 검색할 수 있게 된다. 또한 다양한 물체 정보를 바탕으로 이미지 검색도 가능하다. 즉, 사진 정보를 일일이 글씨로 입력할 필요 없이 이미지를 클릭하는 것만으로도 정보를 얻을 수 있게 되는 것이다.

이 이미지 기술은 갤럭시 S24에 적용된 것으로 예상된다. 실제로 삼성전자가 18일 진행한 신제품 미디어 브리핑에 따르면 갤럭시 S24에는 ‘서클 투 터치(Circle to Search)’ 기능이 적용됐다. 이 기능은 웹 서핑, SNS, 온라인 스트리밍 서비스 도중 궁금한 정보나 검색이 필요할 경우 스마트폰 화면에 ‘동그라미’를 그리면 생성형 AI가 화면의 이미지를 인식한 후 정보를 검색해준다. 특허에 묘사한 것과 매우 유사한 기술이다.

◇ 냉장고, 전자레인지, 로봇청소기까지 ‘생활가전’도 AI특허 다수 보유

스마트폰 뿐만 아니라 삼성전자 생활 가전에서도 AI는 필수 요소다. 관련 냉장고, 전자레인지 등 ‘주방용 가전’ 관련 특허를 다양하게 찾아볼 수 있었다. 대표적인 것은 최근 출원된 AI 특허 중 냉장고 관련 건은 ‘냉장고와 서버 및 서버의 제어 방법’이다. 지난해 12월 26일 출원된 이 특허는 AI로 냉장고 내 식료품 인식 관련 기술이다.

특허청 공개 내용에 따르면 삼성전자는 냉장고 내부에 고성능 카메라와 서버 통신부를 설치한다. 기기 내부의 식료품 이미지를 촬영한 후 이를 음식 카테고리에 대한 정보 식별이 가능한 인식 AI모델에 전송하기 위함이다. 이렇게 하면 AI는 음식의 이미지를 인식한 후 내부 식료품 변화를 식별할 수 있게 된다.

AI가 분석한 데이터는 냉장고에게 전달된다. 전달된 데이터는 냉장고 문에 장착된 디스플레이에 표시된다. 예를 들어 사과, 시금치, 포도가 냉장고에 들어있으면 AI는 디스플레이에 ‘사과, 시금치, 포도’가 들어있다고 사용자에게 알려준다. 이를 통해 사용자는 냉장고 내 식료품 재고 상황을 손쉽게 파악할 수 있다. 또한 식료품의 신선도 상태 등도 AI가 체크 가능하다.

이 기술을 기반으로 한 기능이 적용됐을 것으로 예상되는 제품은 2024년형 ‘비스포크 냉장고 패밀리허브 플러스’다. 이 냉장고에는 ‘AI 비전 인사이드(AI Vision Inside)’  기능이 적용돼 있다. 냉장고 내부 카메라가 식재료가 들어가고 나가는 순간을 자동으로 촬영해 보관된 푸드 리스트를 만들어준다. 약 100만장의 식품 사진을 학습한 ‘비전(Vision) AI’ 기술이 적용돼 신선식품 33종은 종류까지 인식해 자동으로 푸드 리스트에 반영해준다.

냉장고를 ‘첨단 요리 보조’로 만들어주는 AI모델은 머신러닝, 딥러닝 알고리즘 등 여러 가지 기술이 적용된다. 삼성전자도 특허청에 등록한 특허문서에 따르면 관련 AI기술은 한 두 종류로 한정되진 않는다고 밝혔다. 다만 딥러닝용 ‘심층신경망(DNN)’과 ‘순환신경망(RNN)’, ‘양방향 순환 신경망(BRDNN)’ 등을 기반으로 한 식료품 변화 검출 모델, 인식 모델, 가공 식품 인식 모델 등이 복합적으로 적용될 전망이다.

전자레인지와 관련한 AI특허로는 ‘전자레인지, 디스플레이 장치 및 이를 포함하는 조리 시스템’를 찾을 수 있었다. 지난해 2월 28일자로 출원된 이 특허는 전자레인지와 쿡 탑(인덕션, 하이라이트를 함께 사용 가능한 전기 가열 조리대)을 동시에 관리할 수 있는 기술이다. 

기술 적용 방법은 다음과 같다. 먼저 전자레인지와 쿡 탑을 위아래 2층으로 설치한다. 2층의 전자레인지 아래에 고성능 카메라를 설치한 후 아래층 쿡 탑 장치를 촬영한다. 촬영된 영상은 사용자의 관리용 모니터로 실시간 전송된다. 이때 전자레인지 내부에도 카메라를 설치해 내부 조리 상황을 체크한다.

이때 전자레인지의 전반적 동작을 제어하기 위해선 모바일AP(어플리케이션 프로세서) 등 AI반도체가 탑재된 ‘프로세서’가 적용된다. 이 프로세서로 구동되는 AI는 쿡 탑 위 주전자 물이 끓는지, 음식이 타고 있진 않는지 실시간 식별해준다. 딥러닝 기반 학습으로 물의 기포 숫자 변화에 따라 끓음을 인지하는 것이다. 또한 사용자가 연기 발생을 인지하지 못할 경우에도 AI가 먼저 감지해 알려줄 수 있다. 연기 연기가 다량 발생될 경우 자동으로 후드를 동작시키거나 화구의 동작을 종료시켜 화재 사고를 예방한다.

스마트폰을 제외하면 제품군 중 가장 AI 관련 특허가 활발히 출원된 가전 제품군은 ‘로봇청소기’다. 주로 안정적인 집안 이동을 위한 주행용 AI 관련 기술 위주로 특허청 키프리스에 공개돼 있다.

대표적인 특허는 지난해 9월 출원한 ‘청소 로봇 및 그의 태스크 수행 방법’이다. 로봇 청소기가 장애물을 인식한 후 이에 맞춰 동작을 변경하는 기술이다. 청소 과정에서 로봇청소기에 장착된 카메라는 주변 장애물을 촬영한 후 탑재된 AI모델에 전송한다. 이 데이터를 기반으로 AI모델은 로봇이 최적 동선으로 청소 임무를 진행하도록 돕는다. 

이때 적용되는 AI모델은 앞서 설명한 냉장고 적용 AI와 마찬가지로 여러 종류의 기술이 적용될 수 있다. 삼성전자는 특허문서에서 “청소 로봇에 적용된 AI는 외부 서버 혹은 내부에 포함된(온 디바이스 AI) 모델일 수 있다”며 “AI의 경우 알고리즘에 기초한 지도학습 방식 등이 적용 가능하고 DNN, RNN, BRDNN 등이 신경망 모델로 사용될 수 있으나 한정되진 않는다”고 설명했다.