[현장] 연구실 밖으로 나온 양자…컴퓨팅·소부장·보안 한자리에

양자는 사전적으로 더 이상 나눌 수 없는 에너지의 최소 단위를 뜻한다. 양자는 입자가 동시에 여러 상태로 존재하는 성질과 멀리 떨어진 입자 간 연결되는 성질로도 설명된다. 이러한 양자 현상은 산업 현장에서 연산·측정의 한계를 극복하는 기술로 주목받고 있다.

대표적인 사례로는 양자역학 원리 기반 연산을 수행하는 양자컴퓨터가 꼽힌다. 양자컴퓨터의 등장에 따라 암호화 기술을 보호하기 위한 보안 기술도 부상하고 있다. 이와 함께 양자컴퓨터 제작과 관련한 소재·부품·장비 산업도 점진적으로 움직이고 있다.

이 같은 새 흐름은 코엑스에서 이달 9일부터 11일까지 열린 '2026 국제양자산업대전' 현장에서 확인됐다. 이번 행사는 새롭게 움트는 양자산업계를 조명하는 자리로 제시됐다. 사진은 김호준 기자가 촬영했다.

양자산업의 대표 연상 기술은 양자컴퓨터다. 양자컴퓨터는 '큐비트(Qubit)'를 이용하는 새로운 컴퓨터다. 기존 컴퓨터의 핵심 기술은 0 또는 1 중 하나를 나타내는 비트(Bit)다.

큐비트는 측정 전까지 0과 1의 중첩 상태에 있다. 양자컴퓨터는 큐비트 기반으로 기존 컴퓨터와 다른 방식의 연산을 수행할 수 있다.

양자컴퓨터는 기존 컴퓨터의 대체 기술이 아니다. 양자컴퓨터는 다른 방식의 새로운 가능성을 지닌 기술이다. 양자컴퓨터는 복잡하게 얽힌 여러 가능성이나 확률 계산에 강점이 있다. 양자컴퓨터는 분자·물질 움직임 모사 시뮬레이션에 적합하다. 양자컴퓨터는 배터리 분야와 신약 분야에서의 활용이 기대된다.

'2026 국제양자산업대전'에서는 노르마가 산업용 양자컴퓨터 '큐리온'을 전시했다. 전시품인 '큐리온'은 현재 기업이 개발·사용 중인 장비는 아니다. 사진 표기는 김호준 기자다.

행사장 맨 앞에는 노르마가 개발 중인 산업용 양자컴퓨터 '큐리온(Qrion)'이 배치됐다. 당일 전시물은 큐리온 모형이었다. 전시된 큐리온 모형은 노르마의 초전도 방식을 바탕으로 한 것이었다. 초전도체 방식은 금속 회로를 극저온으로 냉각해 전기저항이 소멸한 초전도 상태를 만들고, 이 상태에서 큐비트를 구현하는 원리다.

초전도 기반 양자컴퓨터는 절대영도(섭씨 영하 273.15도)에 가까운 극저온을 달성하기 위한 냉각판·배선으로 구성되며, 이들 장치는 위에서 아래로 층층이 설치된다. IBM '퀀텀 시스템 원(Quantum System One)'의 외형이 샹들리에를 연상시키는 이유도 초전도 기반 양자컴퓨터의 이 같은 층층이 냉각판·배선 구조와 연결된다.

현재 양자컴퓨터는 기존 컴퓨터와 연계해 운영되며, 파이썬(Python) 등 프로그래밍 언어를 활용하는 플랫폼과 연결한 뒤 일부 연산만 양자컴퓨터에 맡기는 구조다. 노르마는 생성형 인공지능(AI)과 양자 프로그램 개발·실행 환경을 연결한 'Q 플랫폼 MCP'도 공개했다. 이 플랫폼은 자연어 요청을 입력하면 양자 프로그램을 구성하고, 그래픽처리장치(GPU) 가속 시뮬레이터에서 실행한 뒤 그 결과를 확인할 수 있도록 했다.

양자컴퓨터 부품은 단일 기업이 일괄 제작하기 어렵다. 이에 따라 양자산업이 성장하려면 산업 생태계가 동반 확대돼야 한다.

이와 관련해 네덜란드는 5개 지역 거점을 기반으로 양자산업을 육성하고 있다. 네덜란드의 거점 지역은 Delft·Eindhoven·Twente·Leiden·Amsterdam이다. 이 가운데 Delft에는 네덜란드 응용과학연구기구(TNO)가 소재해 있으며, 이 지역에서는 양자컴퓨팅·양자인터넷을 연구하고 있다.

Eindhoven 일대에서는 ASML을 포함한 브레인포트 첨단 제조 생태계와 양자 기반 기술의 연계에 중점을 두고 있다. 우리나라의 양자산업은 이제 막 시작한 단계다.

이런 가운데 과학기술정보통신부는 최근 서울·전남광주·부산·울산·경남(동남권)을 3대 양자 클러스터로 지정·육성하는 방침을 발표했다. 해당 정책은 국내 양자 연구와 관련 소부장 생태계 형성에 기여할 것으로 전망된다.

'2026 국제양자산업대전' 행사장에는 양자 산업 관련 소부장 기업 여러 곳이 행사 당일 부스를 운영하며 핵심 부품과 장비를 선보였다. 사진은 '2026 국제양자산업대전' 내 센서뷰 전시 부스 설치 모습을 담은 것으로, 사진 촬영·제공 표기는 김호준 기자다.

센서뷰는 초고주파(RF·Radio Frequency) 케이블·커넥터 전문기업으로, 부스 내에서 양자컴퓨터용 긴 케이블과 양자컴퓨터용 초저온 케이블을 전시했다. 이 초저온 케이블은 극저온 환경의 큐비트와 상온 외부 제어장치를 연결하는 배선 용도다.

양자컴퓨터의 두뇌 역할은 양자 처리 장치(QPU·Quantum Processing Unit)가 맡으며, QPU의 제작 방식은 방식별로 상이하다. 이 가운데 초전도 기반 QPU는 반도체 제조 공정을 통해 실리콘 웨이퍼 기반으로 제작할 수 있으며, 큐빅레이저시스템은 웨이퍼 제조 공정용 레이저 장비를 전시했다.

이번 전시에서는 사이버보안 분야가 가장 활발했다. 보안 분야의 움직임은 축적된 암호·통신 기술을 기반으로 했다. 이 분야의 목표는 양자컴퓨터가 기존 암호체계에 초래할 위협에 선제적으로 대비하는 데 있었다. 양자컴퓨터의 등장은 보안의 새로운 위기가 될 가능성을 키우고 있다.

그 배경에는 공개키 암호체계의 기반에 대한 문제가 있다. 현대 공개키 암호체계는 소인수분해 난제를 기반으로 한다. 1994년 피터 쇼어(Peter Shor)는 '쇼어 알고리듬(Shor's Algorithm)'을 개발했다. '쇼어 알고리듬(Shor's Algorithm)'은 양자컴퓨터로 소인수분해 난제를 해결하는 방식이다.

이 때문에 양자컴퓨터가 등장할 경우 기존 공개키 암호 기술이 무력화될 가능성이 제기된다. 보안업계는 이에 따라 'HNDL(Harvest Now, Decrypt Later)' 공격을 우려하고 있다. 'HNDL(Harvest Now, Decrypt Later)' 공격은 공개키를 현재 수집한 뒤 나중에 해독하는 개념이다.

이 같은 흐름 속에 '2026 국제양자산업대전' 현장에서는 드림시큐리티의 전시가 마련됐다. 드림시큐리티의 전시물은 PQC 기반 키 생성·공급 솔루션 '매직 PQKMI'였다. 사진 표기는 왼쪽이다. 사진 출처는 김호준 기자다.

양자 보안 위기 대응 기술은 2가지로 분류된다. 대표적 기술로는 양자내성암호(PQC·Post-Quantum Cryptography)가 꼽힌다. PQC는 양자컴퓨터로도 풀기 어려운 난제 기반 공개키 암호체계를 구축하는 성격의 기술이다. 보안업계는 현행 공개키의 PQC 전환을 추진하고 있다. 드림시큐리티는 2026 국제양자산업대전에서 PQC 기반 키 생성·공급 '매직 PQKMI(Magic PQKMI)'를 전시했다.

또 다른 기술은 양자 키 분배(QKD·Quantum Key Distribution)다. PQC와 QKD의 차이는 PQC가 공개키를 대체하는 방식인 반면, QKD는 비밀 키를 양자통신으로 교환하는 방식이라는 점이다. 구현 방식도 달라 PQC는 알고리듬 기반이고 QKD는 별도 장비가 필요하다. 다만 QKD는 양자통신 가능 거리 제한이라는 한계가 있다. 그럼에도 QKD는 PQC와 다른 방식의 양자 보안 기여가 기대된다.

이번 행사에서는 아이디퀀티크(IDQ·ID Quantique)가 QKD 시스템 '클라비스 XG(Clavis XG)'를 소개했다. 2026 국제양자산업대전의 전시 주체는 아이디퀀티크였다. 아이디퀀티크의 전시물은 QKD 시스템 '클라비스 XG'였으며, 이 장비는 사진 기준 오른쪽에서 첫 번째에 위치했다. 클라비스 XG의 바로 왼편에는 PQC 기반 네트워크 장비 '솔테리스(Solteris)'가 배치됐다.

'2026 국제양자산업대전' 현장에서는 엑스게이트의 QRNG용 칩 전시물이 공개됐다. 사진은 엑스게이트가 제공했다. 암호화 수준을 향상하는 방식 가운데 하나로는 양자역학 원리를 활용하는 기술이 있다. QRNG는 양자 특성 기반 순수 난수 생성 장치로, 예측 불가하고 패턴이 없으며 불규칙한 난수를 만든다.

현재 난수의 주류는 소프트웨어로 구현한 의사난수(Pseudo Random Number)다. 의사난수는 무작위처럼 보이지만 알고리듬 기반으로 생성된다. 이 때문에 의사난수는 완전한 난수가 아니다.

엑스게이트는 이날 칩 타입 QRNG를 공개했다. 이 QRNG용 칩은 엑스게이트의 VPN 장비와 방화벽에 탑재하는 용도다. 관계자는 해당 QRNG가 엑스게이트의 네트워크 보안 장비에 탑재될 수 있다고 설명했다.

현장에서 확인된 양자산업의 흐름은 분야별로 속도 차를 보였다는 점이다. 양자컴퓨터와 관련 소부장 분야는 연구개발과 생태계 조성에 중심이 있었다. 반면 보안 분야에서는 PQC, QKD, QRNG 적용 제품의 시장 진입 시도가 나타났다. 전시장에서는 양자 연산 능력 구현을 위한 노력과 변화할 보안 환경에 대비하는 움직임이 공존했다.

양자 분야는 난해한 과학 언어의 산업 기술 전환이 시작됐지만, 시장 안착까지는 높은 문턱이 존재한다. 이런 상황에서 국내 양자산업의 가능성과 현실화 여부가 주목받고 있다.

이와 관련해 '2026 국제양자산업대전'이 열렸으며, 과기정통부와 서울시가 후원하고 한국양자산업협회와 미래양자융합포럼, 제이엑스포가 공동 주최했다. 부대행사로는 글로벌 양자서밋과 글로벌 퀀텀 AI 경진대회 시상식, 양자테크 IR 피칭데이가 개최됐다.

출처: 아이티데일리 (IT DAILY) · 김호준 기자
원문: https://www.itdaily.kr/news/articleView.html?idxno=241634

참고자료

• https://www.itdaily.kr/news/articleView.html?idxno=241634