모바일에서 AI가 이렇게 빠르다고? 구글이 공개한 ‘Gemma 3n’이 여는 온디바이스 AI의 미래

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AI가 ‘모바일’로 들어왔다

고성능 인공지능 모델은 대부분 클라우드에서 돌아갑니다. 이유는 단순합니다. 복잡하고 무겁기 때문입니다. 하지만 이제, 구글이 이런 상식을 바꾸려 하고 있습니다. 2025년 5월 구글 I/O에서 공개된 ‘Gemma 3n’은 데스크톱이나 서버가 아닌 스마트폰, 태블릿, 노트북 같은 일반 소비자 기기에서도 동작할 수 있도록 설계된 AI 모델입니다.

Gemma 3n은 ‘모바일 퍼스트’ 아키텍처 기반으로 개발된 첫 번째 오픈모델입니다. 빠르고 가볍게 작동하면서도 텍스트, 이미지, 오디오까지 이해할 수 있는 다재다능한 AI 모델로 주목받고 있습니다. 이 블로그에서는 Gemma 3n의 핵심 기술과 실제 사용 방법, 그리고 왜 이 모델이 AI의 새로운 전환점이 될 수 있는지 살펴보겠습니다.

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Gemma 3n이란?

Gemma 3n은 구글이 발표한 오픈소스 AI 모델 시리즈 ‘Gemma’의 최신 버전으로, 특히 모바일 환경을 고려해 개발된 최초의 모델입니다. 기존의 Gemma 3 및 Gemma 3 QAT 모델이 데스크톱 또는 클라우드에서 동작하는 것에 비해, Gemma 3n은 실제 사용자 기기에서 직접 실행될 수 있도록 설계된 점이 가장 큰 차별점입니다.

이 모델은 Qualcomm, MediaTek, 삼성 시스템LSI 등 주요 모바일 칩셋 제조사와의 협업을 통해 탄생했으며, Gemini Nano 모델의 차세대 기반으로도 사용될 예정입니다.

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핵심 기술 및 구조 분석

1. Per-Layer Embeddings (PLE)

Gemma 3n이 모바일에서도 동작할 수 있는 가장 큰 이유는 메모리 최적화 기술 덕분입니다. PLE는 각 레이어마다 임베딩을 적용해 전체적인 메모리 사용량을 줄이는 기술로, 실제 파라미터 수는 5B 및 8B이지만, 메모리 사용량은 2B 및 4B 모델 수준으로 낮출 수 있습니다. 덕분에 2GB, 3GB 메모리만으로도 대형 모델을 구동할 수 있습니다.

2. Mix’n’Match 및 MatFormer 구조

Gemma 3n은 하나의 4B 모델 안에, 성능과 품질을 조절할 수 있는 2B 서브모델을 내장하고 있습니다. 이는 ‘MatFormer’ 훈련 방식 덕분이며, 필요에 따라 성능과 응답속도를 동적으로 조절할 수 있게 해줍니다. 애플리케이션별로 가볍고 빠른 처리를 원한다면 2B 모델만 활용하면 되고, 고품질 응답이 필요할 때는 4B 모델로 전환할 수 있습니다.

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모바일 환경에 최적화된 퍼포먼스

Gemma 3n은 Gemma 3 4B 모델과 비교했을 때 모바일에서 약 1.5배 더 빠르게 응답합니다. 동시에 품질도 향상됐습니다. 이러한 퍼포먼스는 단순히 모델을 작게 만든 것 이상의 기술적 성과로, 아래 기술이 그 기반을 이룹니다.

• KVC Sharing: 키-값 캐시 공유로 연산 중복 최소화
• 고급 양자화(Activation Quantization): 연산 정확도 손실 없이 처리량 증가
• 동적 메모리 할당: 가용 리소스에 맞춰 메모리 사용 최적화

이러한 기술 덕분에, 이제 AI가 네트워크 연결 없이도 모바일에서 직접 작동하며 사용자와 실시간으로 상호작용할 수 있습니다.

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멀티모달 이해력 강화

Gemma 3n은 단순한 텍스트 생성 모델이 아닙니다. 텍스트, 이미지, 오디오, 영상 등 다양한 데이터를 통합적으로 이해하고 처리할 수 있는 멀티모달 모델입니다.

• 오디오 처리: 실시간 음성 인식(ASR), 음성 → 번역 텍스트 기능
• 이미지와 영상 인식: 시각 정보를 텍스트와 함께 이해하고 응답 가능
• 인터리브 입력: 다양한 형태의 입력(예: 텍스트 + 이미지 + 오디오)을 동시에 처리 가능

이러한 기능은 특히 인터페이스가 다양한 스마트폰 앱에서 진가를 발휘할 수 있습니다.

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다국어 지원 성능도 향상

Gemma 3n은 다양한 언어에 대한 이해도도 개선됐습니다. 특히 일본어, 독일어, 한국어, 스페인어, 프랑스어 등에서 좋은 성능을 보이며, WMT24++ 기준 50.1% ChrF 점수를 기록했습니다. 이는 기존 모델 대비 월등한 다국어 대응력을 의미합니다.

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어떻게 사용할 수 있을까?

Gemma 3n은 현재 프리뷰 형태로 접근할 수 있으며, 두 가지 방식으로 활용이 가능합니다.

1. Google AI Studio (브라우저 기반 체험)

• 별도 설치 없이 브라우저에서 텍스트 생성 기능 체험 가능
• 빠르게 Gemma 3n의 성능 확인 가능

2. Google AI Edge (온디바이스 개발 환경)

• 모바일 및 로컬 환경에서 직접 모델 구동
• 텍스트, 이미지 인식/생성 기능 활용 가능
• 개발자용 툴킷 및 라이브러리 제공

이로써 개발자는 실제 사용자 기기 환경을 반영한 서비스 구축이 가능합니다.

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AI는 이제 '온디바이스'가 기본

Gemma 3n은 단순히 또 하나의 오픈모델이 아닙니다. 이제까지 ‘무겁다’, ‘느리다’, ‘클라우드 연결이 필수다’라는 AI 모델의 한계를 넘어서, AI의 개인화와 프라이버시 중심 접근을 현실화하는 모델입니다.

모바일 환경에서 실시간, 멀티모달, 고속 응답을 제공하는 Gemma 3n은 앞으로의 앱 개발, 디지털 서비스 기획, 사용자 경험 설계에 새로운 가능성을 제시합니다. 특히 음성 기반 인터페이스, 번역, 이미지 설명, 영상 요약 등 다양한 분야에서 사용될 것으로 기대됩니다.

이제, 여러분의 스마트폰에서도 진짜 AI가 작동하는 시대가 시작됐습니다. 지금 바로 구글 AI Studio를 통해 직접 경험해보세요.

https://developers.googleblog.com/en/introducing-gemma-3n/

Announcing Gemma 3n preview: powerful, efficient, mobile-first AI- Google Developers Blog