그림과 텍스트를 함께 이해해 복잡한 물리 현상을 추론하는 에이전틱 AI 기술 입증
KAIST(총장 배충식)는 AX학과 문일철 교수 연구팀이 국제머신러닝학회(ICML, International Conference on Machine Learning, 국제머신러닝학회) 2026의 공식 워크숍인 ‘AI4Math Workshop(AI for Mathematics Workshop, AI 기반 수학·과학 추론 워크숍)’이 개최한 ‘시각적으로 정의된 물리 문제 풀기(Visual Grounded Physics Problem Solving)’ 국제 챌린지에서 우승했다고 7월 23일 밝혔다.
그림과 글을 함께 이해해 물리 법칙을 적용하고 스스로 추론하는 인공지능(AI)이 항공기와 로봇 등 실제 물리 세계를 설계하는 시대가 한 걸음 가까워진 것이다.
이번 챌린지는 5월 1일부터 6월 16일까지 진행됐으며, ETH 취리히(ETH Zurich), 푸단대(Fudan University), 상하이 이노베이션 연구소(Shanghai Innovation Institute) 등 세계 유수 연구기관을 포함한 139개 참가팀이 경쟁했다. 연구팀은 최종 평가에서 가장 높은 성적을 거두며 우승을 차지했으며, 7월 11일 서울에서 열린 ICML 공식 시상식에서 1등상을 수상했다고 전했다.
이번 대회는 그림과 텍스트로 제시된 물리 문제를 이해한 뒤, 물리 법칙을 적용해 정답뿐 아니라 풀이 과정까지 생성하는 AI의 추론 능력을 평가하는 국제 챌린지다.
참가 AI는 멀티모달(Multimodal, 텍스트·이미지 등 서로 다른 형태의 정보를 동시에 이해하는 기술) 정보를 통합하고, 뉴턴 역학 등 물리 법칙을 적용해 논리적으로 문제를 해결해야 한다. 단순 계산 능력이 아니라 복잡한 물리 현상을 이해하고 추론하는 능력을 평가하는 것이 특징이다.
이는 AI가 시험 문제를 푸는 수준을 넘어 실제 물리 환경을 이해하고 설계·운용을 최적화할 수 있는 가능성을 보여주는 성과다. 향후 항공기와 로봇, 자율주행, 우주 시스템 등 다양한 분야에서 실제 물리 환경을 고려한 설계와 의사결정을 수행하는 차세대 AI 기술로 활용될 것으로 기대된다는 설명이다.
이번 연구에는 산업및시스템공학과 곽지석 박사과정 학생을 비롯한 총 5명의 KAIST 응용인공지능연구실(AAILab) 연구진이 참가했다. 연구팀은 여러 AI 파운데이션 모델(Foundation Model, 대규모 데이터를 학습해 다양한 작업에 활용할 수 있는 범용 AI 모델)을 각각 독립적인 에이전틱 AI(Agentic AI, 스스로 계획을 세우고 여러 단계를 수행하며 문제를 해결하는 AI)로 구성한 뒤, 서로 답을 검증하고 토론하는 멀티에이전트 AI(Multi-Agent AI, 여러 AI 에이전트가 협업하며 문제를 해결하는 방식) 구조를 개발했다.
이를 통해 개별 AI의 오류를 줄이고 추론의 신뢰성을 높여 세계 최고 성능을 달성했으며, 복잡한 물리 현상에 대한 AI 추론과 에이전틱 AI 모델의 새로운 가능성을 제시했다는 것이다.
문일철 교수는 “AI 파운데이션 모델을 에이전트로 변환시키며, 다양한 에이전트가 토론과 검증을 통해 올바른 답을 찾아내는 과정을 보고, 하나의 AI 파운데이션 모델이 미래를 독점할 수 없다는 점을 깨달았다”고 우승 소회를 밝혔다.
이어 “이번 대회는 물리 문제를 푸는 시험문제와 같았지만, 사실 보잉(Boeing, 미국 항공우주기업) 등에서 시험하고 있는 AI 기반 항공기 설계 및 운용과 같이 물리적 상황의 최적 설계 및 운용에 쓰이는 인공지능을 만드는 기술이 본질이다”고 분석했다.
배충식 총장은 “문일철 교수 연구팀의 ICML 국제 챌린지 우승을 진심으로 축하한다”며, “이번 성과는 AI가 단순히 정보를 생성하는 수준을 넘어 실제 물리 세계를 이해하고 산업과 사회의 난제를 해결하는 기술로 발전하고 있음을 보여준 쾌거”라고 말했다. 이어 “KAIST는 미래 산업을 이끌 차세대 AI 원천기술 개발과 글로벌 AI 인재 양성에 더욱 매진하겠다”고 밝혔다.
이번 연구는 정보통신기획평가원(IITP, 정보통신기획평가원)의 사람중심 인공지능 핵심원천기술개발사업인 '이종 데이터 기반 상식 추출·이해·추론을 위한 인공지능 기술개발'(연구책임자 문일철)과 ITRC 국방군집체계연구센터의 지원을 받아 수행됐다.
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