양자 통신은 미래 정보 통신의 핵심

양자 통신은 미래 정보 통신의 핵심

 

● 중국은 2017년 06월 위성 통신 실험을 성공했다. 중국 허페이 과학 기술대 연구진은 양자 통신 실험 위성을 이용해, 1200km 떨어진 곳까지 빛 알갱이를 전송했다. 미국과 군사력 경쟁을 벌이고 있는 중국 정부는 군사 보안 강화 측면에서도 양자 암호 통신 상용화를 적극 추진 중이다.

 

● 미국은 양자 역학을 이용한 양자 통신 기술 개발을 투자 우선 분야로 지정했다. 국방부와 국립 과학 재단(NSF)은 양자 센서. 양자 통신. 양자 컴퓨터 연구에 매년 2억 달러(약 2190억원)를 투자한다. 구글. IBM. 마이크로소프트의 양자 기술 경쟁도 뜨겁다. 구글은 2017년 10월 23일 화학자와 재료 공학자들이 자사의 양자 컴퓨터에서 활용할 수 있는 소프트웨어를 무료 공개했다. IBM도 2017년 03월 양자 컴퓨터 ‘IBM Q’를 클라우드 기반으로 이용할 수 있도록 생태계 확보에 나섰다. 마이크로 소프트는 양자 프로그래밍 언어를 공개했다.

 

● 일본 정부는 양자 암호 통신에 대한 연구에 본격적으로 착수해 2022년에 양자 암호 통신용 위성을 발사한다는 계획을 확정했다. 위성 발사 후, 양자 통신 시험 운용 기간을 거쳐 2027년에 본격적인 상용화를 시작할 계획이다.

 

● 한국은 2017년 12월 28일 발표한 과학 기술 정보 통신부의 차세대 전략에 양자 암호 통신 계획을 확정했다. 사이버 보안을 강화하기 위해 국가 핵심 시설에 양자 암호 통신 보안망을 적용하는 내용이다. 

★ SK 텔레콤은 분당‚ 용인 등 5개 지역의 양자 통신 시험 통신망을 통해 연구를 진행해 왔다. 앞으로 양자 암호 통신 기술 서비스 선도화에 더욱 집중해서 차세대 통신에서의 주도권을 잡을 계획이다. SK 텔레콤은 2017년 07월 양자 난수 생성 칩 시제품 개발에 성공했다. 양자 난수 생성기(QRNG‚ Quantum Random Number Generator)는 양자의 특성을 이용해 예측이 불가능하고 패턴이 없는 ‘순수 난수(True Random Number)’를 지속적으로 만들어주는 장치이다. 이를 이용하면 보다 안전한 암호를 만들 수 있다. 금융 서비스를 위해 사용 중인 OTP‚ 공인 인증서 등이 기존 암호 체계를 활용 중인 대표 사례이며‚ 양자 난수가 적용되면 보안 능력이 향상될 수 있다. 

★ KT는 한국 과학 기술원(KIST)과 공동으로 수원 한국 나노 기술원에 양자 통신 응용 연구 센터를 2017년 06월 설립했다. KIST가 운영하는 양자 정보 연구단이 공동 연구에 합류한다. KT와 KIST는 양자 암호 통신 상용 기술 확보에 역량을 집중할 방침이다.

★ LG유플러스는 2018년 04월 양자 암호 통신 업무를 5G 전송팀으로 양자 암호 통신 업무를 이관했다. 양자 암호 통신 기술 확보 의지를 구체화한 것으로 해석된다. 5G 전송팀이 양자 암호 통신을 담당한다는 것은 5G 보안에 양자 기술을 접목하겠다는 의미이다. 국책 연구 기관은 물론, 장비 업체를 접촉하며 기술 확보에 착수했다. 일부 통신 장비 업체를 중심으로 상용화 기술을 확보한 상태이다.

★ 한국전자통신연구원(ETRI)은 햇빛이 강한 야외에서 양자 신호를 100m 떨어진 거리에 전송하는데 성공했다고 2018년 04월 11일 발표했다. 햇빛이 강한 야외에서 양자 신호를 전송하고 복원하는데 성공한 세계 첫 사례이다. 해킹이나 도청을 원천 차단하는 통신망 구축에 한걸음 더 다가선 성과로 평가된다. ETRI는 핵심 부품인 형광 부호화 및 복호화 기능을 가로 40㎜, 세로 2㎜의 칩으로 집적해 시스템에 활용했다. 집적화 부품 및 시스템을 적용한 100m 양자 암호 통신 신호 전송 사례는 이번이 처음이다. ★ 한국 전자 통신 연구원(ETRI)과 한국 과학 기술원(KIST)이 2017년 12월 27일 공동 개발한 무선 양자 키 분배기는 양자 신호 송수신기의 소형화에 있어서 진일보한 기술로 꼽힌다. 핵심 부품을 상용화 수준까지 끌어올렸다는 평가이다. 양자 통신 상용화를 위해 송수신기의 소형화가 필수적인데‚ 연구진은 기존 장비 대비 100분의 1수준으로 집적하는데 성공했다. ETRI는 고속 장거리 무선 양자 통신 기술‚ 차량이나 항공기 등 이동하는 물체에서 무조건적 보안 통신이 가능토록 연구를 계속할 계획이다.

★ 삼성전자는 2017년부터 IBM의 양자 컴퓨터 공동 연구에 참여하고 있으며‚ 2017년 09월부터 해외 대학 연구진에 매년 최고 10만달러(약 1억 1000만 원)를 지원하며 양자 컴퓨터 공동 연구를 하고 있다.

● 북한은 핵과 미사일에 이어 국제 학술지에 양자 통신 논문을 집중 게재할 정도로 양자 암호 통신 분야에서 상당한 수준의 기술력을 확보했다. 양자 통신 기술은 무엇보다 국가 안보 차원 문제이다. 양자 통신 기술은 통신이나 소자. 센서. 컴퓨터 등 산업 분야에서도 엄청난 성과를 낼 수 있다.

 

● 양자 통신은 광자(光子)에 데이터를 실은 후, 전송을 하는 것을 말한다. 양자 통신은 해킹을 당할 우려가 전혀 없어진다. 전기처럼 0 혹은 1의 신호가 미리 결정돼 있지 않기 때문이다. 보내는 쪽과 받는 쪽에만 분배 키(QKD)를 설정하면 된다. 마치 1회용 암호 키와 같다. 중간에 해킹을 당하면 데이터를 사라지게 되고, 해킹을 당했다는 사실을 금방 알아차릴 수 있다. 차세대 암호 통신은 4차 산업 시대의 모든 디바이스를 연결하는 초연결에 있어 핵심인 보안 문제를 해결할 방법으로 더욱 주목을 받고 있다. 빛 알갱이에 데이터를 실어, 보낼 때와 받을 때 이외에는 중간에 해킹이 불가능한 보안성 때문이다. 군사 기밀에도 필요해 지면서 각국은 양자 암호 통신 기술 개발에 적극 나서고 있다.

 

● 2017년 정부 예산에 양자 정보 통신 예산이 반영될 계획이었으나 과학 기술 기획 평가원(KISTEP)의 예비 타당성 평가 결과가 나쁘게 나와서 양자 통신 예산이 삭감이 됐었다. 양자 정보 통신은 이동 통신. 빅데이터. 인공 지능. 의료. 군사 분야에서 혁신을 만들 4차 산업 혁명 기초 기술이다. 그래서, 미국이나 유럽, 일본 나아가 북한마저 정부 차원 투자를 하고 있다. 정부는 늦게라도 투자를 잊지 아니하면, 양자 통신 분야에서 세계를 선도하는 좋은 결과가 나올 것이다. 정보 통신 기술 진흥 센터가 내놓은 세계 양자 정보 통신 시장 전망치에 따르면, 해당 시장 규모는 2016년 4조 3000억원에서 연평균 22.5%씩 늘어 2020년에는 6조 4000억원, 2025년 26조 9000억원에 이를 것으로 전망된다.