[편집자주] 지난해에 이어 올해도 코로나19 팬데믹이 계속될 것으로 예상된다. 산업 전반적으로 어려운 와중에 정보산업(IT)은 비대면 생활을 중심으로 기술 발전에 힘쓰면서 활로를 찾고 있다. 올해도 IT 산업의 발전이 예상되는 가운데, 그 중에서 어떠한 기술이 주목받을 것인지 전망해 본다.
【 글 싣는 순서 】
(上) 후끈 달아오른 메타버스...민·관, 전방위 시장대열에 '가세'
(中) 미래 산업·안보의 게임 체인저 '양자기술'
(下) 갈수록 중시되는 미래환경...대세로 굳혀진 '탄소중립기술'
【 청년일보 】 최근 빠른 속도로 IT 관련 기술이 발전하면서 기존 컴퓨터의 한계점도 여실히 드러나고 있다.
트랜지스터 및 커패시터 기반의 2진법 기반 컴퓨터는 '비트(bit)' 단위로 명령을 처리하기에 하나의 장치에서 여러 계산을 동시에 진행하거나 엄청나게 어렵고 복잡한 계산을 완료하기까지 많은 시간과 자원을 필요로 한다.
이러한 상황 속에서 대안으로 떠오르는 것이 바로 '양자기술'이다. 양자기술을 적용한 양자컴퓨터는 양자가 지닌 고유한 특성인 중첩 현상을 활용해 0과 1을 동시에 표현하는 '큐비트(Qubit)' 단위로 연산한다.
지난해 11월 IBM이 공개한 양자 프로세서 '이글'은 127 큐비트를 갖췄다. 127 큐비트 프로세서의 양자 상태를 일반적인 비트로 나타내려면 전 세계 약 75억 이상의 인구를 구성한 원자의 숫자를 모두 합한 것보다 더 많은 숫자가 필요할 정도로 성능 차이가 현저하다.
이러한 점에서 양자기술은 미래 산업과 안보 분야에서 체계 전반을 바꾸는 '게임 체인저'로 주목받고 있다. 양자기술의 중요성을 인식한 우리 정부는 올해 관련 연구개발(R&D) 투자 금액을 823억 원('21년 466억 원)으로 대폭 확대하고 50 큐비트 양자 컴퓨터 구축과 한-미 양자기술 협력 MOU 체결 및 공동연구 확대 등을 진행할 계획이다.
용홍택 과기정통부 차관은 지난해 12월에 열린 'K-퀀텀 스퀘어 미팅'에서 "양자기술은 미래 국가 생존과 직결되는 첨단 전략기술"이라며 "정부는 국내 양자생태계가 세계적 수준으로 발전해 나가도록 정책적 지원을 아끼지 않을 계획"이라고 말했다.
◆ LG전자, 통신 3사 등 국내 주요 기업, 양자기술 개발에 몰두
국내에서 현재 양자기술에 적극적인 모습을 보이는 곳은 LG전자와 통신 3사다.
LG전자는 최근 양자컴퓨팅 기술 선두주자 IBM이 기업, 연구소, 학술기관 등 170여 회원사와 함께 양자컴퓨팅 발전을 위해 결성한 협력체 'IBM 퀀텀 네트워크'에 합류했다. IBM 퀀텀 네트워크 회원사로 참여해 인공지능, 커넥티드 카, 빅데이터, 디지털 전환, IoT, 로봇 등 미래준비를 위해 많은 양의 데이터 처리가 가능한 양자컴퓨팅의 개발을 가속화해 나간다는 전략을 내놨다.
LG전자는 IBM과의 협력을 통해 IBM 양자컴퓨팅 시스템을 활용한 양자컴퓨팅 애플리케이션 개발에 집중한다. 이를 위해 LG전자는 IBM으로부터 양자컴퓨팅 기술에 관한 교육을 지원받고 IBM이 진행하는 콘퍼런스, 포럼 등에 참여해 양자컴퓨팅 관련 역량을 강화할 계획이다.
LG전자 CTO 김병훈 부사장은 "오픈 이노베이션 전략을 바탕으로 양자컴퓨팅 기술을 미래사업에 활용함으로써 고객에게 지금까지 경험하지 못한 가치를 제공할 것"이라고 강조했다.
통신 3사가 주목하는 양자기술은 '양자암호통신'이다. 양자암호는 양자의 중첩·얽힘·상태의 복사 불가능성과 같은 양자 역학의 특성을 이용해 암호를 생성한다. 이로 인해 기존 방법으로는 도청 및 복제 등이 불가능해 안전한 통신망 구축이 가능하다.
SK텔레콤은 국제망 서비스에서 양자컴퓨터 보안 위협에 대응하기 위해 양자내성암호를 적용한 '글로벌 PQC 기반 가상사설망' 서비스 개발에 성공했다. SKT는 미국표준기술연구소(NIST)에서 국제표준으로 검토 중인 PQC 후보 알고리즘을 활용해 글로벌 VPN 서비스에 상용 테스트를 수행하고 올해 상용화할 계획이다.
현재 SKT는 양자암호키분배(QKD)기술과 양자내성암호(PQC)기술을 확보했다. QKD는 양자의 특성을 활용해 제3자가 해킹할 수 없는 암호키를 만들어 송신자와 수신자에게 나눠주며, PQC는 양자컴퓨터에도 내성을 갖는 양자내성암호화 기술이다.
KT는 20kbps 속도의 고속 양자암호통신을 독자 기술로 개발했다. KT가 개발한 고속 양자암호통신 기술은 동시에 4000개의 암호장비에 양자암호를 공급할 수 있는 20kbps를 구현한 것이 특징이다. KT는 고속 양자암호통신을 구현하기 위한 핵심 부품인 '고속 단일광자광원 생성 모듈'과 '고속 양자난수 연동 인터페이스'도 직접 개발했다.
해당 기술과 장비를 이용하면 국방·금융·공공 분야에 필요한 한국형 국가 보안 체계의 자체 구축, 양자암호 응용서비스 개발협업 강화 등이 가능해진다고 KT 측은 설명했다.
LG유플러스는 지난해 암호기술 전문기업 크립토랩에 지분 투자를 진행했다. 크립토랩은 서울대학교 산업수학센터장인 천정희 수리과학부 교수가 설립한 암호기술기업으로, PQC와 암호화된 상태에서 원본 데이터를 연산하는 동형암호 등에 특허를 보유하고 있다.
2020년 6월 크립토랩, 코위버와 함께 세계 최초로 통신장비(ROADM)에 양자내성암호 기술을 적용한 LG유플러스는 상용통신망의 전 구간에 양자내성암호를 적용한다는 방침이다. 양자내성암호의 확장성을 기반으로 기술개발을 진행해 유선망은 물론 5G, 6G 등 이동통신망에도 양자보안체계를 갖출 예정이다.
임장혁 LG유플러스 기업기반사업그룹장(상무)은 "양자컴퓨터의 공격에도 견딜 수 있는 양자내성암호를 통해 통신인프라 전반의 보안을 강화하는 '포스트 퀀텀 트랜지션'을 준비해 나가겠다"고 밝혔다.
【 청년일보=박준영 기자 】
