AI 엔지니어 노트북: Colab에서 무료로 활용하는 프레임워크 없는 RAG/에이전트/평가
요약
이 자료는 AI 엔지니어 및 FDE 역량 강화를 위한 실습 노트북 세트입니다. 프레임워크에 의존하지 않고 순수 API 호출만으로 RAG, 에이전트, 평가(Evals) 등 응용 LLM 스택 전 과정을 학습할 수 있습니다. 이를 통해 LangChain/LlamaIndex의 내부 작동 원리를 깊이 이해하는 것이 목표입니다.
핵심 포인트
- 프레임워크 없이 순수 API로 시스템 구축 연습
- RAG, 에이전트, 평가(Evals) 등 핵심 스택 실습 가능
- AI 엔지니어 및 FDE 역할에 초점 맞춘 커리큘럼
- 실제 면접에서 다룰 수 있는 응용 LLM 지식 습득
AI 엔지니어 노트북
실제 면접에서 다루게 될 방식으로 응용 LLM 스택을 학습하세요:
프레임워크 없이, 무료 API를 사용하며, 프롬프팅부터 서비스(serving), 파인튜닝, 그리고 레드팀 벤치마킹까지 전 과정을 다룹니다.
AI 엔지니어 / 포워드 디플로이드 엔지니어 (FDE) 역량 세트를 위한 실행 가능한 Colab 노트북입니다. 프레임워크가 아닌 순수 API를 사용하여 파운데이션 모델(model APIs, RAG, evals, agents, adaptation, serving) 위에 작동하는 시스템을 구축합니다.
무엇이 다른가요
- 의도적으로 프레임워크를 사용하지 않음. 에이전트 루프, RAG, 평가(evals) 등을 처음부터 순수 API 호출로 작성하므로, LangChain/LlamaIndex가 실제로 무엇을 하는지 이해한 후 그들을 사용하는 방법을 알게 됩니다 (그리고 언제 사용하지 말아야 할지도 판단할 수 있습니다). 패턴은 지속적이지만, 래퍼(wrappers)는 휘발됩니다.
- 평가(Evals)가 핵심입니다.
이 자료는 Plan: Transitioning to Forward Deployed Engineer / AI Engineer의 실습 보조 자료로 제작되었습니다.
해당 계획은 무엇을 배우고 왜 배워야 하는지 설명하며, 이 노트북들이 바로 실습하는 공간입니다.
대상 독자
백엔드 또는 풀스택 엔지니어 중 AI 엔지니어, FDE(Forward Deployed Engineer), Applied AI, 또는 솔루션 엔지니어(AI) 역할을 목표로 하는 분들입니다. 직함은 다르지만 업무는 크게 유사합니다.
프로덕션 코드를 배포할 수 있으며, 그 위에 응용 모델 계층을 추가하고 싶은 분들에게 적합합니다.
학습 순서
위에서 아래로 순차적으로 진행하세요. 각 노트북은 독립적이며(자체 의존성 설치 및 Colab secrets에서 API 키 읽기), 마지막에는 실습 과제가 있습니다.
00 — 환경 설정 (Setup)
| 노트북 | 학습 내용 |
|---|---|
| Environment & cost hygiene<br> | Colab secrets를 통한 API 키 관리, 비용 통제(spend guards), 모델 선택 |
01 — 모델 API (Model APIs)
| 노트북 | 학습 내용 |
|---|---|
| Prompting fundamentals<br> | 명확한 지침, Few-shot(소수 예시), 출력 형식 사양, 단계별 추론: 가장 저렴하게 활용할 수 있는 레버리지이며, 각 항목은 숫자를 움직이는 것처럼 설명됩니다 |
| ... |
02 — 평가 (Evals I): 출력 측정
| 노트북 | 학습 내용 |
|---|---|
| Measuring outputs<br> | 섹션 01 과제에 대한 골든 세트(Golden sets) 및 메트릭 측정; 무언가를 조정하기 전에 '측정하는 습관'을 설치하세요. Evals는 핵심 축이며, 이후 모든 섹션에서 다루어집니다 |
03 — RAG
| 노트북 | 학습할 내용 |
|---|---|
| RAG란 무엇인가?<br> | 검색(retrieve) → 증강(augment) → 생성(generate) 루프, RAG가 일반 LLM보다 우수한 이유, 그리고 RAG와 임베딩이 같지 않은 이유를 15줄 분량의 작동 데모로 알아봅니다 |
| ... |
04 — 평가 (Evals II): 차별화 요소
| 노트북 | 학습할 내용 |
|---|---|
| 골든 세트<br> | 섹션 03의 RAG 시스템을 위한 골든 세트 구축 |
| ... |
05 — 에이전트 (Agents)
| 노트북 | 학습할 내용 |
|---|---|
| 처음부터 에이전트 루프<br> | 프레임워크 없이 순수 API 호출로 작동하는 에이전트 루프 |
| ... |
06 — 모델 적응 (Adapting the model)
| 노트북 | 학습할 내용 |
|---|---|
| 파인튜닝 vs RAG vs 프롬프트<br> | 모델의 가중치(weights)를 변경할 때와 입력값(inputs)을 변경할 때; LoRA/QLoRA가 무엇이고 비용은 얼마인지; 회의에서 하게 될 논쟁거리, 그리고 무료 GPU로 진행하는 선택적 실전 LoRA 파인튜닝 |
07 — 보안 (Security)
| 노트북 | 학습할 내용 |
|---|---|
| 프롬프트 주입 및 신뢰 경계<br> | 직접 및 간접 프롬프트 주입, 출력 처리(output handling), PII(개인 식별 정보), 과도한 에이전시(excessive agency). OWASP LLM Top 10 위험 요소들을 라이브에서 실패하고 방어하는 과정 |
08 — 운영 (Operations)
| 노트북 | 학습할 내용 |
|---|---|
| Observability & LLMOps<br> | 모든 호출 추적, 안전한 프롬프트 로깅, 비용/지연 시간/오류 지표, 드리프트 감지 및 observe→eval 피드백 루프 |
| ... |
09 — 서빙 및 추론 성능
무료 Groq API로는 다루기 어려운 주제(이러한 프레임워크들은 GPU가 필요함)의 경우,
해당 노트북은 개념 우선으로 가르치고 선택적 Colab-GPU 부록을 마련합니다. 이는 section-06 LoRA 부록과 동일한 패턴입니다.
| 노트북 | 학습할 내용 |
|---|---|
| Serving frameworks<br> | AI 엔지니어가 실제로 선택하는 서빙 스택(vLLM, TGI, Triton, TensorRT-LLM): 각각 무엇을 최적화하는지, 이들이 사용해 온 원시 API에 어떻게 매핑되는지, 그리고 어떤 경우에 어느 것을 사용해야 하는지 |
| Inference performance<br> | 처리량(throughput)과 지연 시간(latency)의 배후 원리: 연속 배치 처리(continuous batching), KV 캐시, 양자화(quantization), 그리고 처리량 대 지연 시간 트레이드오프를 나뭇잎 수학으로 모델 크기를 산정하는 방법 |
10 — ML 시스템 설계 및 성능
11 — 고객 맞춤화(Customer craft) (FDE의 차별점)
| Notebook | 무엇을 배울 수 있나요 |
|---|---|
| Scoping & discovery<br> | 개념: ML 시스템 디자인 인터뷰를 통해 QPS/VRAM/지연 시간(latency)/비용 추정, 복제본 확장(replica scaling), 큐잉(queueing), 캐싱(caching), 그리고 SLA 트레이드오프를 실제 LLM 서빙 프롬프트로 끝까지 작업합니다. |
12 — 사례 연구 및 최종 프로젝트 (Case Studies & Capstone)
여기서 배운 기술들이 프로젝트로 통합됩니다. 먼저 사례 연구(case study)(실제 시나리오를 처음부터 끝까지 구현하고 실행할 수 있는 것)를 진행한 후, 최종 프로젝트(capstone): 직접 구축하여 배포하는 레포지토리를 만듭니다. (섹션 개요.)
테이블
| 노트북 | 학습 내용 |
|---|---|
| 케이스 스터디 A — 고객 지원 어시스턴트<br> | 하나의 시나리오를 범위 설정 → 구축 → 서비스 제공 → 운영 환경에서 디버깅: 모호한 요청이 배포되고 평가된 RAG+에이전트 어시스턴트로 변하며, 이후 라이브 품질 회귀(코퍼스 마이그레이션 후 오래된 인덱스)가 발생하여 이를 진단하고 수정하는 과정. 섹션 02–11을 관통하는 구축-디버깅 아크 |
| ... | |
| 캡스톤: 이력서에 넣을 배포 프로젝트를 위한 개요. 서비스 컴포넌트와 평가 보고서를 갖춘 실제 레포지토리. 케이스 스터디는 학습용이며, 캡스톤은 채용용입니다. |
규칙 (Conventions)
- 프레임워크 없는 원시 모델 API. 패턴은 지속적이지만, 래퍼(wrappers)는 수시로 바뀝니다.
- RAG 및 평가 섹션 전반에 걸쳐 하나의 공유 코퍼스 (
data/)를 사용하므로, 평가는 실제로 구축한 검색 기능을 측정합니다. - 자체 포함형 노트북. 첫 번째 셀에서 설치하고, 두 번째 셀에서
from aien import setup; client, MODEL = setup()을 호출하여 Colab secrets(또는 로컬 env var)에서 키를 불러옵니다. 노트북 간에 숨겨진 상태가 없습니다.aien은 이 레포지토리의 작은 공유 설정 패키지로 (자격 증명 로딩을 변경할 한 곳), 첫 번째 셀에서 자동으로 설치됩니다. - 모든 노트북은 연습 문제로 끝납니다. 다음으로 넘어가기 전에 반드시 풀어보세요.
설정 (Setup)
- console.groq.com에서 무료 API 키를 받으세요. 신용카드 등록이 필요 없습니다.
- Colab에서: 왼쪽 사이드바의 키 아이콘 →
GROQ_API_KEY를 비밀(secret)로 추가하고, 노트북 접근을 켜세요. - 배지(badge)를 통해 아무 노트북이나 열고 위에서 아래로 실행하세요.
로컬에서 실행하는 경우: pip install -r requirements.txt && pip install -e .
(두 번째 명령어는 aien 설정 도우미를 설치합니다), export GROQ_API_KEY=..., Jupyter로 여세요.
관련 자료 (Related reading)
• Plan: FDE에서 AI 엔지니어로 전환하기 (AI Engineer)은 이 노트북들이 구현하는 로드맵입니다.
• 가이드: 포트폴리오에 넣을 실제 LLM 프로젝트 만들기 (Real LLM Project for Your Resume)는 최종 프로젝트의 요구 수준을 설정합니다.
• 워크스루: RAG 시스템 설계하기 (Designing a RAG System)는 섹션 03의 시스템 관리를 다룹니다.
• 워크스루: AI 에이전트 오케스트레이션 시스템 설계하기 (Designing an AI Agent Orchestration System)는 섹션 05의 시스템 관리를 다룹니다.
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