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인공지능이 발달하고 게임산업이 발전할수록 그래픽 카드의 핵심부품인 GPU의 중요성이 날로 커지고 있다. 모니터에 3D 그래픽을 출력해 주는 역할을 하는 GPU는 그래픽카드의 핵심 부품이다.

그 동안 그저 CPU의 보조역할을 맡아오던 GPU가 이젠 병렬연산에 특화된 구조로 변화하면서 그래픽뿐만 아니라 CPU의 일반적인 처리 작업에도 유용한 범용의 수단으로 부상한 것이다.

이에 관한 오랜 연구결과를 묶은 보고서 ‘ICT 주인공으로 부상하는 GPU’를 펴낸 바 있는 한국정보화진흥원의 감병학 연구원은 “GPU가 장착된 그래픽카드는 기존의 CPU가 하던 일을 대신하여 그래픽 작업을 전문적으로 빠르게 처리하는 하드웨어로서 게임 산업에 발전을 가져온 주요 장비”라고 높이 평가하고 있다.

김 연구원에 따르면 GPU와 CPU는 그 원리나 내부구조가 다른 만큼 각기 수행하는 역할도 구분된다. CPU는 입력이 되는 순서대로 데이터를 처리하는 순차 처리 방식인데 반해 GPU는 동시에 여러 입력을 처리하는 병렬 처리 방식이다.

또 양자는 구성된 내부 구조가 다르고 처리 방식이 반대되어 각각 특화된 분야에 쓰이고 있다. 상대적으로 GPU의 기능이 좀더 다양한 상황 변화에 부응할 수 있는 반경이 넓어지면서 그 역할도 커지고 있다는 분석이다.

보고서에 의하면 GPU의 역할 증대는 특히 최근 IT와 미디어 문화의 변화와도 맞물린다. 비트코인 채굴 기술이 발달하고 다양한 미디어와 IT 기기가 발달하면서 그래픽카드에 대한 사회적 수요가 급증하고 있는 것이 가장 큰 원인이다.

특히 CPU와는 또 다른 GPU의 구조와 컴퓨터 하드웨어와의 상관 관계에 대한 대중적 이해가 커진 점도 작용하고 있다는 분석이다.

GPU는 또 단순하게 게임 영상의 화질을 향상시키는 보조적 역할을 벗어나고 있다는 분석이다. 즉 병렬 처리를 기반으로 빅데이터‧인공지능을 지원하는 미래 신기술의 핵심동력으로 발전하고 있다는 설명이다.

“초기 컴퓨터에서부터 함께 발전했던 게임 산업은 컬러 모니터와 그래픽의 발전을 위해 GPU를 개발하고 3D 게임에 있어 GPU가 장착된 그래픽카드가 필수가 되었다”는 김 연구원은 “병렬 처리 연산의 등장으로 GPU는 게임뿐만 아니라 영상 보정, 영상 복원 등 대규모 연산이 필요할 때 쓰이기 시작하고 빅데이터 처리에 핵심 요소로 안착하고 있다”고 그 위상을 높이 평가했다.

또 엣지 컴퓨팅, 자율주행차 등 GPU와 융합된 신기술들의 탄생도 GPU 전성시대를 가능하게 한 요인들이다. 즉 GPU·인공지능·엣지 컴퓨팅이 융합된 ‘엣지 AI’가 등장하고 이로 인해 자율주행차, 스마트 팩토리, 스마트 그리드 등 산업의 편의성을 높여주는 기술이 발전하게 되었다는 해석이다.

보고서는 이런 분석을 바탕으로 “GPU 연산 처리와 AI 기술 수준 향상은 하드웨어와 소프트웨어가 결합한 지능형 반도체의 개발로 발전하여 새로운 수익 구조를 창출하고 있다”고 밝혔다.

이는 AI 반도체 중에서도 GPU의 비중을 크게 높이는 요인이 되고 있다. 클라우드를 통한 처리 속도 향상과 엣지를 통한 전체 데이터 부하를 분산하는 방법의 가속화로 딥러닝 지원을 위한 AI 반도체 규모가 증가하고 있다. 그런 가운데 GPU 판매량도 급증하며, AI 반도체의 가장 높은 비중을 차지하고 있는 것이다.

김 연구원은 “특히 엔비디아, 구글, 아마존 등 글로벌 ICT 기업들이 GPU 기반 인공지능 맞춤형 서비스 개발로 인공지능 HW‧SW 시장이 매년 급속히 성장하고 있다”면서 “구글, 아마존, 퀄컴 등 글로벌 기업들이 GPU와 같이 AI 연산에 특화된 새로운 하드웨어를 개발하는 추세도 이런 현상을 뒷받침하고 있다”고 분석했다.

또 GPU 기술을 통해 성장한 인공지능 기술은 일반적인 학습방식을 넘어 여러 발전 분야를 통해 일상생활의 다양한 방법으로 편의를 제공하고 있다. 즉 인지과학, 고성능컴퓨팅, 대량 데이터, 진화 알고리즘/시스템 등으로 관련 기술이 속출될 것으로 전망하고 있다.