▲ (a) 기존 RDBMS 기반 그래프 질의 처리 시스템의 전형적인 아키텍처를 보여준다. 그래프 탐색을 위한 전용 연산자와 인메모리 그래프 구조가 별도로 존재하며, 속성 조인은 관계형 연산자를 통해 처리된다. 그러나, 이러한 구조는 탐색과 조인이 서로 다른 파이프라인에서 수행되므로 하이브리드 질의의 실행 계획 최적화가 어렵다. 또한, 대규모 그래프의 경우 인메모리 구조로 인해 메모리 제약이 발생하고, 관계형 데이터로부터 그래프 데이터를 추출하는 방식으로 인해 최신성 유지에도 한계가 따른다. (b) Chimera의 통합 아키텍처를 보여준다. Chimera는 기존의 RDBMS 아키텍처에 그래프 탐색 연산자와 조인을 결합한 탐색-조인 연산자, 디스크 기반 그래프 저장소, 그리고 전용 그래프 접근 계층을 새롭게 도입하여, 그래프와 관계형 데이터를 단일 실행 흐름에서 처리한다. 또한 하이브리드 질의 계획기를 통해 그래프·관계형 연산을 통합적으로 최적화하며, 공용 트랜잭션 관리와 디스크 기반 저장 구조를 통해 최신성을 유지하면서도 메모리 제약 없이 대규모 그래프 DB를 다룰 수 있다. 이 아키텍처는 탐색-조인-매핑을 하나의 실행 계획에서 유연하게 결합함으로써 기존 시스템의 병목을 제거하고 성능과 확장성을 동시에 향상시킨다.(그림 및 설명=KAIST)  © 특허뉴스

KAIST가 인공지능(AI) 시대의 핵심 인프라로 꼽히는 데이터베이스(DB) 분야에서 세계 최고 수준의 기술을 선보였다. 전산학부 김민수 교수 연구팀은 그래프 DB와 관계형 DB를 완전히 통합해 저장·관리·질의 처리까지 가능한 차세대 DB 시스템 ‘키마이라(Chimera)’를 개발했다고 8일 밝혔다.

Chimera는 국제 성능 표준 벤치마크(LDBC SNB)에서 기존 시스템 대비 최소 4배에서 최대 280배 빠른 질의 처리 성능을 입증했다. 이는 AI가 단순 검색을 넘어 사람·사건·장소·시간처럼 복잡한 관계까지 실시간으로 분석하고 추론할 수 있는 길을 연 것으로, 산업 현장에서의 파급력이 클 것으로 전망된다.

관계형·그래프 DB 한계를 동시에 극복

기업들은 오랫동안 데이터를 관리하는 데 관계형 DB를 활용해왔지만, AI 활용 확산으로 그래프 DB와의 통합 수요가 급증했다. 그러나 기존 방식은 그래프 탐색을 억지로 조인 연산으로 처리하거나 메모리에 그래프 뷰(view)를 미리 구성하는 데 의존해 성능 저하·메모리 부족·데이터 최신성 문제 등 한계가 컸다.

KAIST 연구팀은 이를 해결하기 위해 ‘듀얼 스토어 구조’와 ‘탐색-조인 연산자’를 새롭게 설계했다. 이를 통해 관계형 연산과 그래프 탐색을 단일 체계에서 동시에 처리할 수 있게 되면서, Chimera는 데이터 저장부터 질의 처리까지 완벽하게 통합한 세계 최초의 그래프-관계형 DB 시스템으로 자리매김했다.

산업 현장 적용 가속… AI 에이전트 구현 핵심 기술

Chimera는 이미 산업 현장에 적용될 준비를 마쳤다. 김민수 교수가 창업한 교원창업기업 ㈜그래파이(Grapy)는 Chimera 기술을 자사 신제품 ‘AkasicDB’에 적용해 상용화에 나선다. AkasicDB는 벡터·그래프·관계형 DB를 결합한 차세대 시스템으로, 특히 RAG(Retrieval-Augmented Generation) 기반 AI 에이전트 구현을 위한 핵심 엔진으로 주목받고 있다.

김민수 교수는 “데이터 간 연결 관계가 갈수록 복잡해지는 만큼 그래프와 관계형 DB를 아우르는 통합 기술의 필요성이 커지고 있다”며, “Chimera는 이를 근본적으로 해결한 혁신 기술로, AI 에이전트, 금융, 전자상거래 등 다양한 분야에서 널리 쓰일 것”이라고 강조했다.

이번 성과는 지난 9월 1일 세계적 권위의 데이터베이스 분야 국제학술대회 VLDB에서 발표됐다. 논문에는 KAIST 전산학부 이건호 박사과정생이 제1저자로, ㈜그래파이의 박정호 엔지니어가 제2저자로 참여했다. 김민수 교수가 교신저자를 맡아 산학연 협력의 성과를 보여줬다.

Chimera는 기존 DB 시스템이 풀지 못한 난제를 해결하고, AI가 더 똑똑해질 수 있는 기반을 마련했다는 점에서 한국 연구진의 글로벌 기술 리더십을 다시금 입증한 사례로 평가된다.

논문명은 Chimera: A System Design of Dual Storage and Traversal-Join Unified Query Processing for SQL/PGQ이다.