자연어처리 발전 과정과 그 발전이 가져온 비즈니스 혁신

NLP, 인간의 언어를 이해하기 위한 AI의 노력

인공지능(AI)은 인간의 언어를 이해하고 분석하기 위해 NLP(Natural Language Processing, 자연어 처리)를 활용한다. 즉 NLP란 컴퓨터가 인간의 언어를 기계어(C, C++, Script 등)가 아닌 자연어 상태에서 이해하고 해석하는 것을 의미한다. 이 기술 덕분에 컴퓨터는 인간의 텍스트와 음성 데이터를 보다 명확하게 분석하여 그 의미를 파악하고, 인간과 컴퓨터 간의 원활한 상호작용을 가능하게 한다.

인공 지능이 발전하면서 ‘NLP’도 급진적인 성장을 보여왔다. 이제는 단순한 정보의 나열뿐 아니라 해당 언어의 ‘네이처 스피커’ 수준으로 문맥을 이해하고 소통할 수 있다는 뜻이다. 때문에, 현대 비즈니스에서의 ‘NLP’는 고객 이해와 소통, 데이터 기반 의사 결정에 직접적으로 개입하며, 그 만큼 큰 가치를 제공하고 있다. 예를 들어 기업들은 NLP를 활용해 고객들의 피드백과 감정 상태를 명확하게 분석할 수 있고, 언어 장벽을 넘어 글로벌 시장에서의 소통을 강화할 수 있으며, 챗봇이나 자동화 시스템을 통해 업무 효율을 높일 수도 있다. 이로 인해 NLP는 비즈니스에서 비용 절감과 고객 경험 개선을 위한 필수 기술로 자리 잡고 있으며 확산 또한 빠르게 진행되고 있다.

AI가 인간의 언어를 이해하는 방식 NLP에 대해 알아보자.

[NLP의 발전]

1950년 대, ‘규칙 기반 시스템’

NLP의 발달은 생각보다 오래 전인 1950년 당시 언어학자들이 언어 번역을 자동화하기 위한 기계를 개발하면서부터 시작되었다. 그 이름은 ‘규칙 기반 시스템’으로 언어학자들이 정한 규칙에 기반하여 작동했다. 이 방식은 문법 규칙과 어휘 사전 등을 통해 텍스트를 분석하고 번역하는 데 사용되었다. 초기 기계 번역 시스템이 여기에 해당하며, 명확한 규칙이 있는 언어 구조에서 꽤 효과적이었다고 한다. 하지만 ‘규칙 기반 시스템’은 언어의 다양한 표현 방식을 처리하는 데 어려움이 있었으며, 대규모 데이터에서 학습하지 않기 때문에 확장성과 정확성에서 한계가 많았다.

1980년 대, ‘통계적 기법’의 도입

1980년 대부터 2000년대 초반까지, NLP는 통계적 기법을 활용하여 텍스트의 패턴과 단어 간 연관성을 학습하는 방식으로 발전했다. 대표적인 방법으로는 Hidden Markov Model (HMM), Naive Bayes 등의 모델이 있었으며, 이 모델들은 텍스트 분류와 감정 분석에 사용되었다. 그중에서도 n-gram 모델은 언어 모델의 성능을 크게 향상시킨 것으로 평가된다.

* n-gram 모델이란? : 특정 단어의 앞뒤 맥락을 바탕으로 다음에 올 문장을 예측하는 모델

[장점] 특정 길이의 단어 시퀀스가 등장하는 빈도를 기반으로 확률을 계산하므로, 복잡한 수학적 계산이나 구조가 필요하지 않고 효율적인 계산이 가능하다.

데이터의 빈도 기반으로 확률을 계산해 비교적 빠르게 작동 가능하다.

[단점] 확률이나 통계적 접근법에 기반했기 때문에 학습 데이터의 양과 품질에 크게 의존할 수 밖에 없고 복잡한 문맥이나 문장의 뉘앙스를 이해하는 데 어려움이 있다. — * n-gram 모델이란? : 특정 단어의 앞뒤 맥락을 바탕으로 다음에 올 문장을 예측하는 모델

[장점] 특정 길이의 단어 시퀀스가 등장하는 빈도를 기반으로 확률을 계산하므로, 복잡한 수학적 계산이나 구조가 필요하지 않고 효율적인 계산이 가능하다. 데이터의 빈도 기반으로 확률을 계산해 비교적 빠르게 작동 가능하다.

[단점] 확률이나 통계적 접근법에 기반했기 때문에 학습 데이터의 양과 품질에 크게 의존할 수 밖에 없고 복잡한 문맥이나 문장의 뉘앙스를 이해하는 데 어려움이 있다.

2000년 대 중반, 머신러닝과 초기 신경망의 도입

이 시기의 NLP는 머신러닝을 도입하면서 성능이 빠르게 향상되었다. 데이터 기반 학습이 가능해지면서 문맥을 고려한 언어 분석이 가능해졌고 텍스트 분류, 감정 분석, 스팸 필터링 등의 정확도가 크게 향상되었다.

특히 순환 신경망(RNN)과 LSTM(Long Short-Term Memory)등 초기 신경망 모델들이 NLP에 도입되어 문맥을 유지하고 긴 문장의 앞뒤 관계를 이해하는 데 강점을 보였다. RNN과 LSTM은 대화형 AI와 기계 번역 등에서 유용하게 사용되었다.

2017년, 딥러닝과 트랜스포머 모델의 등장

2017년에 발표된 트랜스포머(Transformer) 아키텍처는 NLP의 판도를 완전히 바꾸었다.

문장 내 단어 간의 관계를 동시에(병렬) 파악하는 ‘어텐션 메커니즘(Self-Attention)’을 사용하여, RNN과 같은 기존 순차적 모델의 한계를 극복했기 때문이다.

[NIPS에서 발표된 논문 ‘Attention Is All You Need’, 2017]

* 트랜스포머 모델의 특징

1. 어텐션 메커니즘(Self-Attention) : 각 단어가 문맥 내 다른 단어들과 어떤 관계를 가지는지를 파악하는 메커니즘으로, 이를 통해 문장의 길이에 상관없이 중요한 단어 간 관계를 효과적으로 학습할 수 있다.

2. 병렬 처리 : RNN과 달리 병렬 처리가 가능해 학습 속도가 매우 빠르며 문장의 순서와 관계없이 모든 단어를 동시에 처리하므로, 대규모 데이터에서도 효율적이다.

3. 인코더-디코더 구조 : 트랜스포머는 인코더와 디코더로 구성되며, 인코더는 입력 문장을 인코딩하고 디코더는 이를 기반으로 출력 문장을 생성한다. 이 구조는 기계 번역, 텍스트 생성 등 다양한 NLP 작업에 적합하다.

4. 확장성과 전이 학습 : 트랜스포머는 BERT, GPT 등으로 발전하여 다양한 NLP 작업에 사용되는 대규모 사전 학습 모델의 기반이 되었다. 전이 학습을 통해 사전 학습된 모델을 다른 작업에 쉽게 적용할 수 있게 되었다.

결국, 이 트랜스포머 모델을 기반으로 발전한 이후 모델들은 거대한 데이터에서 사전 학습한 후 특정 작업에 미세 조정(fine-tuning)하여 높은 정확도를 달성하는 것이 가능했다.

이어 GPT-3, GPT-4와 같은 대규모 언어 모델에서도 매우 자연스러운 문장을 생성하고, 응답 생성이나 창의적인 글쓰기에도 활용될 수 있을 만큼 성능이 발전하게 되었다.

미래를 향한 ‘더 나은’ 문맥 이해와 다중 모달 학습

최근에는 수십억 개의 파라미터를 가진 초대규모 언어 모델이 등장하여, NLP의 응용 범위가 더욱 확장되었다. 이 모델들은 다양한 문맥과 언어적 뉘앙스를 이해하고 질문 응답, 요약, 대화 생성 등에서 사람과 유사한 수준의 성능을 보여주고 있다.

NLP는 이제 언어와 이미지를 동시에 이해하는 다중 모달 AI로 발전하고 있다. 이는 텍스트와 비주얼 콘텐츠를 함께 처리하는 새로운 응용을 가능하게 한다.

이처럼 NLP는 단순한 언어 처리에서 출발하여 현재는 인간 수준의 언어 이해와 생성에 근접한 기술로 진화했다. 앞으로도 NLP는 데이터와 컴퓨팅 성능이 발전함에 따라 인간 언어와의 상호작용을 더 깊이 이해하고 다양한 산업에 기여할 것이다.

[NLP 시장, 주요 비즈니스 응용 분야와 성공 사례]

자연어 처리(NLP)는 다양한 비즈니스 분야에서 혁신적인 역할을 하고 있으며, 이를 통해 기업은 고객과의 소통을 개선하고 운영 효율성을 높이고 있다.

NLP 시장 또한 가파르게 상승하고 있는데 2023년 전 세계 자연어 처리(NLP) 시장 규모는 약 220억 달러로 평가됐다. 2024년 300억 달러를 돌파한 후 2032년에는 4000억 달러로 성장할 것으로 예측하였다.

그렇다면 어떤 분야에서 NLP를 응용해 서비스를 만들어가고 있을까?

1.고객 서비스와 챗봇

NLP는 챗봇과 고객 지원 시스템을 통해 고객이 신속하게 문제를 해결할 수 있도록 돕는다. 챗봇은 사용자 질문에 자동으로 답변하거나 FAQ를 제공해 24시간 내내 고객을 응대할 수 있다.

특히 글로벌 금융 산업의 85%가 NLP 기반의 챗봇을 도입해 고객 서비스를 개선하고 있으며, 사용자의 70%가 반복적으로 사용하고 있다고 한다.

사례 01. 아메리칸 익스프레스

실제 아메리칸 익스프레스는 자사 고객들에게 Facebook 챗봇을 통해, 금융과 개인별 상황에 따른 팁을 제공하고 있다.

사례 02. 카카오톡

한국의 대표 메신저, 카카오톡 또한 NLP 기반 챗봇을 통해 고객이 대기 시간 없이 원하는 정보를 즉시 얻을 수 있도록 지원하고 있다. 다양한 업종의 고객 서비스에 사용되며, 사용자는 예약, 상담, 제품 정보 등을 손쉽게 얻을 수 있다. 심지어 사업자라면, 자신들의 상품이나 콘텐츠에 맞는 챗봇을 별도로 생성할 수도 있다.

2. 텍스트 분석과 감정 분석

또 NLP는 소셜 미디어, 제품 리뷰, 고객 피드백 등에서 감정 분석을 통해 브랜드 이미지나 고객의 감정을 파악하고, 이에 따른 마케팅 전략을 수립할 수 있도록 돕는다. 이때 텍스트 분석은 시장 조사 및 소비자 인사이트를 얻는 데 중요한 도구로 활용된다.

사례 01. 코카콜라(Coca-Cola)

코카콜라는 소셜 미디어에서 언급되는 자사 브랜드와 제품에 대한 감정 분석을 통해, 소비자의 선호와 반응을 실시간으로 파악한다. 이를 통해 마케팅 전략을 조정하고, 제품 개선에 반영하고 있다.

사례 02. 디즈니(Disney)

디즈니는 소셜 미디어, 플랫폼 등에서 자사 콘텐츠와 서비스에 대한 고객 반응을 분석하기 위해 NLP를 활용한다. 이를 통해 고객의 감정을 파악하고, 마케팅 전략을 조정하며, 서비스 개선에 반영하고 있다.

3. 음성 인식과 IVR 시스템

음성 인식 기술은 고객 서비스에서 중요한 역할을 하며, 특히 은행이나 콜센터에서 음성을 텍스트로 변환해 고객의 요청을 자동으로 처리하는 데 사용된다. IVR(Interactive Voice Response) 시스템은 고객의 문의를 분석하고 적합한 응답을 제공한다.

사례 01. 유비케어

심지어, 국내 주요 통신사들(SKT, KT, LG유플러스) 등은 고객이 콜센터에 전화했을 때 음성 인식 IVR 시스템을 통해 고객 문의를 이해하고 자동으로 분류해 관련 부서로 연결해준다.

4. 문서 처리 및 자동화

NLP를 활용한 문서 자동화는 금융, 법률, 보험 분야에서 서류 작업을 자동화하여 생산성을 높인다. 계약서나 정책 문서의 중요한 정보를 자동으로 추출해 효율성을 크게 향상시킨다.

JP모건 체이스(J.P. Morgan Chase)는 NLP 기반의 "COIN"이라는 프로그램을 도입하여, 계약서의 법률 조항을 분석하고 비즈니스 용어를 추출하는 등 문서 검토 작업을 자동화했다. 이를 통해 연간 수십만 시간을 절감하고 있다.

5. 글로벌 비즈니스에서의 기계 번역

NLP 기반의 기계 번역 기술은 다국적 기업이 전 세계 고객과 효과적으로 소통할 수 있게 한다. 기계 번역을 통해 언어 장벽을 극복하고, 해외 마케팅과 고객 지원을 원활히 수행할 수 있다.

사례 01. 구글 번역(Google Translate)

Google은 NLP 기반의 신경망 기계 번역(NMT) 기술을 사용하여 매일 1억 회 이상의 번역 요청을 처리하고 있다. 이를 통해 다양한 언어권의 사용자가 서로 소통할 수 있다.

사례 02. 아마존(Amazon)

전자상거래 플랫폼 아마존은 글로벌 시장에서 제품 설명과 고객 리뷰를 여러 언어로 번역하여, 각국의 고객이 제품 정보를 쉽게 이해할 수 있게 한다. 이를 통해 고객 경험을 향상시키고, 구매 전환율을 높이고 있다.

6. 데이터 분석 및 예측

NLP는 대량의 텍스트 데이터를 분석하여 기업의 전략적 의사결정에 필요한 인사이트를 제공한다. 이를 통해 시장 트렌드를 파악하고, 고객의 요구에 맞는 상품과 서비스를 예측하는 데 도움이 된다.

월마트는 고객 피드백과 소셜 미디어 언급을 NLP로 분석해 소비 트렌드를 파악하고, 재고 관리와 마케팅 전략을 조정하고 있다.

[NLP의 미래]

사실, 자연어 처리(NLP)는 다양한 산업에서 이미 중요한 역할을 하고 있으며, 그 적용 범위 또한 점점 더 넓어지고 있다. 특히 AI 기반 챗봇과 개인화된 추천 시스템은 서비스 품질을 크게 높이는 데 중요한 요소로 자리 잡고 있다.

미래의 NLP는 더욱 강력한 인공지능 모델과 결합하여 인간 언어의 이해와 생성에서 큰 진보를 이룰 것이다. 또한, 더 나은 데이터 접근성과 컴퓨팅 파워의 발달로 NLP의 응용은 일상생활뿐만 아니라 전문적인 업무 영역에서도 획기적인 변화를 가져올 것으로 예측된다.

결국 NLP의 발전은 인간과 기계 간의 소통을 보다 자연스럽고 원활하게 만들며, 우리 사회의 다양한 문제를 해결하는 데 있어 중요한 도구가 될 것이다.

이 혁신의 중심에는 인간의 상상력과 기술의 결합이 자리할 것이며, NLP는 미래 사회의 패러다임을 변화시키는 핵심적인 역할을 수행할 것이다.

지속적인 연구와 기술 발전, 그리고 윤리적 책임이 함께한다면, 우리는 더 나은 세상을 만들어갈 수 있을 것이다.