KAIST, 의과학·바이오 전주기 AI 시대 연다 – “질병 규명부터 치료 예측까지 하나의 AI로 연결하는 국가 프로젝트 가동”

루닛 컨소시엄 핵심 연구기관 참여… 언어–오믹스–약물–임상–실세계 데이터 통합하는 차세대 의료 AI 개발 착수

KAIST(총장 이광형)가 과학기술정보통신부의 ‘AI 특화 파운데이션 모델 개발 사업’에서 루닛(Lunit) 컨소시엄의 핵심 참여기관으로 선정되며, 의과학·바이오 분야 전주기를 하나의 체계로 연결하는 국가적 의료 AI 개발 프로젝트에 본격 착수했다. 이번 사업은 B200 GPU 256장 규모의 대형 컴퓨팅 인프라를 기반으로, 의료와 생명과학의 모든 데이터를 생성·연결·해석하는 국가 단위 AI 생태계를 구축하는 것을 목표로 한다. KAIST는 의료 언어와 분자·단백질·유전체 등 오믹스, 약물, 임상데이터, 실세계 진료데이터까지 아우르는 전주기 AI 모델 개발을 주도하며, 의학·바이오 분야의 진단·예측·치료 패러다임을 통합적으로 혁신하는 기반을 마련하게 된다.

루닛 컨소시엄은 다양한 의료데이터를 단계별로 구축한 L1~L7 체계에 따라 ‘증거사슬(Chain of Evidence)’ 방식으로 연결하는 통합 AI 모델을 개발한다. L1 단계의 의료 언어 데이터, L2 단계의 분자 구조, L3의 단백질·항체 데이터, L4의 유전체·단백질체 기반 오믹스 데이터, L5의 약물 정보, L6의 의과학 연구 및 임상 데이터, L7의 실세계 진료 데이터까지 모두 AI 학습체계 안에서 연속적으로 연결된다. 즉 AI가 “의료 언어 → 분자 → 단백질·유전체 → 약물 → 임상 → 실제 환자”라는 흐름을 따라 인간의 생명현상과 질병 기전을 다층적으로 이해하게 되는 구조다. 이 체계를 통해 AI는 질병의 원인을 규명하는 과학적 분석에서 치료 반응을 예측하는 임상적 판단까지 동일한 데이터 토대에서 학습하고 근거를 제시할 수 있게 된다.

이번 사업은 단일 AI가 모든 문제를 해결하는 기존 방식에서 벗어나, 서로 다른 전문성을 가진 여러 AI가 협력하는 멀티에이전트(Multi-Agent) 기반 의료 AI도 함께 개발한다. 특정 질병의 진단, 약물 반응 분석, 치료 경로 예측 등 각 분야에 최적화된 AI가 팀처럼 상호작용하며 결론을 도출하는 구조다. 이는 의료진의 의사결정을 지원하는 고도화된 CDSS(의사결정지원시스템), 정밀의료 기반 환자별 치료 예측, 신약 후보 탐색과 같은 분야로 빠르게 확장될 것으로 기대된다. KAIST는 이를 ‘협업형 AI 의료모델’이라고 규정하며, 차세대 Agentic AI가 실제 병원 현장에서 의사처럼 추론하고, 과학자처럼 분석하고, 간호사처럼 환자를 이해하는 시스템으로 성장할 것이라고 전망한다.

KAIST에서는 전산학부와 김재철AI대학원을 중심으로 다양한 분야의 전문 교수진이 참여한다. 최윤재 교수는 의료 언어·영상·임상기록을 통합하는 LLM 기반 의료 언어모델을 연구하며, 김태균 교수는 강화학습 기반 단백질 기능 강화와 서열 생성 AI 분야를 담당한다. 예종철 교수는 PET·CT 영상과 유전체 기반 멀티모달 파운데이션 모델을 개발하고, 김현우 교수는 화합물 물성·반응 예측 모델을 맡으며, 홍승훈 교수는 대규모 의료 모델의 최적화·지식정제·파라미터 효율화를 담당한다. 여기에 시스템대사공학 창시자이자 세계적 석학인 이상엽 연구부총장이 오믹스 분석과 실험 검증을 자문하며 프로젝트 전체 방향을 조율한다. 이상엽 부총장은 Science·Nature Biotechnology 등 국제학술지에 700여 편의 논문을 발표하고 약 9만 회 인용된 연구자로, 생명과학 기반 AI 연구의 정합성과 실험적 신뢰성을 이끄는 핵심 역할을 수행한다.

이상엽 연구부총장은 “AI는 생명과학 데이터의 복잡한 패턴을 인간이 이해할 수 없는 속도로 탐색하며 새로운 지식을 만들어가고 있다”며 “KAIST는 전주기 데이터를 하나의 체계에서 분석해 AI가 질병 원인을 규명하고 치료를 예측하는 시대를 앞당길 것”이라고 말했다. 이광형 총장은 “KAIST는 국가 바이오·의료 AI 대전환을 이끌 핵심 기관으로서, 세계 최고 수준의 AI·바이오 융합 연구를 통해 국가 전략산업과 인류 건강 증진에 기여하겠다”고 밝혔다.

루닛 컨소시엄이 개발하는 의과학 특화 파운데이션 모델은 상업적 활용이 가능한 오픈 라이선스 형태로 공개될 계획이다. 이는 의료기관, 디지털 헬스케어 기업, 신약개발 플랫폼, 공공 보건 서비스 등에서 누구나 사용할 수 있는 공공적 AI 기반을 의미한다. KAIST는 이를 통해 의료정보 접근성을 높이고, 의료 AI의 공공성·책임성을 강화하며, 다양한 민간기업과 연구기관이 이 모델을 기반으로 새로운 서비스를 개발할 수 있는 구조를 마련하겠다고 설명했다.

KAIST는 이번 사업을 계기로 의료 AI 표준화, 데이터 인프라 구축, AI 윤리·정책 자문, 바이오·의과학 전주기 연구 플랫폼 강화 등 국가 단위 의료 AI 전환의 중심 기관으로 역할을 확대할 계획이다. 이번 프로젝트는 질병 진단의 정밀도 향상뿐 아니라, 약물 반응 예측·환자 맞춤치료·신약개발 속도 혁신 등 의료·바이오 산업 전반에 구조적 변화를 가져올 것으로 전망된다.

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