세계 최초 AI 독해 선생님, 새해에 만나보나

과학기술

세계 최초 AI 독해 선생님, 새해에 만나보나
한국 음성인식 기술 ‘세계적 수준’, 발음·에세이 평가까지

2022.12.26 09:00 김미경 리포터

한국전자통신연구원(ETRI)에서 세계 최초로 ‘AI 독해 선생님’ 개발했다. ©GettyImagesBank

한국전자통신연구원(ETRI)가 11월 10일 선보인 독해 교육형 AI 기술이 2023년 상용화될 계획이다. 독해 교육에 AI 기술을 도입한 것은 세계 최초로, AI 기반 언어 교육 서비스 확산은 물론 타 분야에도 적용 가능성이 무궁무진해 기대를 모으고 있다.

‘맞춤형’ 독해 선생님, 무엇이 특별한가

ETRI가 공개한 독해 AI 선생님은 ‘딥러닝(Deep Learning)’ 기반 대화 처리 기술을 도입했다. 알파고 역시 딥러닝이 적용됐으며, 빅데이터와 인공지능 신경망을 기반으로 스스로 학습하며 판단한다.

ETRI는 기존에 제공한 AI 기반의 ‘대화형’ 외국어 교육 기술은 (왼쪽) EBS의 ‘AI 펭톡’과 세종학장재단의 ‘세종학당 AI 한국어 선생님’ 등 서비스에서 활용되고 있다. ©EBS/세종학장재단 제공

기존에도 ETRI는 AI 기반의 외국어 교육 기술을 개발해 서비스로 제공한 바 있다. EBS와 함께 개발한 ‘AI 펭톡’은 전국 초등학교를 대상으로 학습 서비스로 활용되고 있다. 세종학당재단의 한국어 학습 지원 시스템 ‘세종학당 AI 한국어 선생님’에도 활용됐다. 공교육 현장에 인공지능이 적용된 최초의 사례로, 대화 위주의 학습을 제공하고 있다.

ETRI 연구원이 AI 독해선생님의 발음 평가와 에세이 평가 등 성능을 시험하고 있다. ©ETRI 제공

ETRI에서 새로 개발한 독해교육 인공지능 기술은 ‘대화’에 초점을 맞춘 기존 기술에서 더 나아가 독해에 방점을 두었다. AI 선생님이 읽은 지문을 학습자가 듣고 따라 읽으면 발음에 대한 구체적인 평가와 피드백을 제공한다. 지문의 이해도를 묻는 질문을 하기도 하고, 이에 답하면 응답의 의미와 정확성을 평가하고 힌트를 제공하거나 학습자의 모국어로 설명해주기도 한다.

무엇보다 특별한 점은 딥러닝 기술이 적용된 덕에 ‘자유로운 대화’가 가능하다는 점이다. 미리 설정된 예상 문답 안에서 대화를 나누던 기존 기술과는 달리, 학습자에 따라 대화의 양상이 달라지는 ‘맞춤형’ 학습이 이루어진다. 영어 지문 등 수많은 데이터를 기반으로 스스로 학습하고 상황에 맞는 적절한 문장과 답을 스스로 찾는 기술을 기반으로, 학습자의 답변과 질문을 이해하고 다음 질문 또는 대화로 자연스럽게 이어나간다.

ETRI가 선보인 AI 독해교육 서비스(선생님)의 기능. 지문 내용을 모국어로 설명해주기도 하고, 질답을 이어나가기도 한다. ©ETRI 제공

특히 교육용 대화를 위한 지식을 자동으로 축적할 수 있다는 점이 주목할 만하다. AI 선생님은 학습한 대화 모델을 통해 독해 지문에 대한 대화지식을 자동으로 생성한다. 사람이 직접 교육 대화를 구축할 필요 없어 작업부담이 줄어들 뿐 아니라, 대화 지식 체계를 구축하고 타 분야로 확장하는 데도 용이하다.

24개 언어 AI 음성인식 기술 ‘클라스’

ETRI 연구진은 국내 AI 음성인식 기술이 우수한 수준이며, 특히 비원어민 음성인식에 있어 세계 최고의 수준이라고 자부했다. 국내 연구진이 개발한 대화형 인공지능 기술은 한국어와 영어·중국어·일본어를 비롯한 독일어·프랑스어·스페인어·러시아어 등 주요 24개(22년 11월 기준) 언어를 인식하며, 연내 30개어를 확보할 것이라 밝힌 바 있다.

해당 기술은 구글(Google) 등 글로벌 업체와 비교했을 때, 한국어에서는 우위를 나타냈으며 타 언어에서도 대등한 수준을 보였다. ETRI 복합지능연구실 김상훈 책임연구원은 “국내기술로 글로벌 선도업체와 대등한 수준의 음성인식 기술을 개발했다는 데 의의가 있다”며 “본 기술이 우리나라 인공지능 분야의 글로벌 경쟁력을 높이고 기술 자주권을 확보하는 데 큰 도움이 되기를 바란다”고 말했다.

동남아어·유럽어에 대해 ETRI가 개발한 음성인식 기술 성능을 구글과 비교한 도표다. 한국어 외 타 언어에서도 대등한 수준을 보인다. ©ETRI 제공

연구진에 따르면 기술 개발에 있어 “국어 확장과 음성인식 성능이 관건이었다. 이를 위해서는 각 언어별로 대규모 학습데이터가 필요한데, 연구진은 ‘자기지도학습’, ‘의사레이블’, ‘다국어사전학습모델’, ‘오디오데이터(TTS)증강기술’ 등으로 한계를 극복했다고 밝혔다.

또 기존에 흔히 활용되는 음성인식 기술(종단형, End-to-End)을 개선했다. 해당 기술은 통합 학습을 통해 음성인식 성능을 향상시키는 대신 그만큼 응답속도가 느린 단점이 있었는데, ‘스트리밍 추론 기술’을 개발해 실시간 처리를 가능케 했다.

해당 기술은 다양한 음성인식 서비스에 제공됐으며, 2018 평창 동계 올림픽 공식 자동통역 서비스에 핵심기술로 활용되기도 했다. 또 공공인공지능 오픈 API·DATA 서비스 포털(https://aiopen.etri.re.kr)을 통해 11개 언어 음성인식 서비스를 제공하고 있다.

AI 독해 선생님에는 ETRI가 개발한 비원어민 음성인식 기술과 발음평가 기술도 함께 적용됐다. 영어를 학습하는 한국인 또는 한국어를 학습하는 외국인 등 비원어민의 발음을 인식하는 데에 초점을 맞췄다. 시험 결과, 한국인의 영어 발음과 어린아이들의 발음으로도 90% 이상의 높은 인식률을 보였다. 또 비원어민의 발화 및 발음 오류를 유형별로 분석해 효과적인 피드백을 제공할 수 있도록 했다.

가까운 미래에는

연구진은 읽기·듣기·말하기를 넘어 쓰기까지 돕는 AI 선생님 서비스를 제공하기 위한 후속연구를 하고 있다고 밝혔다. 함께 읽은 지문에 대해 학습자가 작성한 에세이를 자동 평가하는 기술을 개발하고 있으며, 기술 이전을 통해 이르면 2023년 초에 상용화, 하반기에 영어교육 시장에 선보일 예정이다.

해당 기술은 향후 외국어뿐 아니라 수학, 국사 등 타 분야에서도 활용이 가능할 것으로 기대된다. ©GettyImagesBank

또 딥러닝을 기반으로 한 AI 선생님은 타 분야 확장이 가능해 외국어뿐 아니라 수학, 역사 등 주요 과목 학습과 직무 교육 등에도 원천 기술로 적용할 수 있다. 코로나19 팬데믹의 영향으로 비대면 교육이 각광받는 상황이 디지털 및 AI 기술의 발달과 맞물리며 ‘AI 교육 서비스’가 주목받고 있다. 국내 연구진이 개발한 기술이 인공지능(AI) 비서나 AI 튜터 등 다양한 AI 서비스 확산에 저변이 될 전망이다.

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