양자기술 시대 본격화…주요 선진국 ‘기술 주도권’ 각축전

미래산업 경쟁력의 '게임체인저' 부각
美中日 주도권 싸움 속 韓 추격 나서
2030년대 '양자기술 4대강국' 목표
프로세서 등 4대 핵심기술 확보 추진

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양자기술 시대 본격화…주요 선진국 ‘기술 주도권’ 각축전
양자기술 개념과 기존 기술과의 차이점. <과기정통부 제공>

4차 산업혁명과 디지털 대전환 시대를 맞아 미래 산업 경쟁력의 판도를 좌우할 혁신 동력으로 '양자기술'이 존재감을 키우고 있다.

특히 양자기술을 활용한 양자컴퓨팅은 지금의 디지털 컴퓨터보다 30조배 이상 빠른 연산을 구현해 산업과 경제 전반에 새로운 가능성과 기회를 열어 줄 기폭제로 주목받고 있다. 양자암호통신도 해킹이나 정보 탈취를 원천적으로 차단해 신뢰 높은 통신 보안을 구현하고, 양자센서는 장거리·초정밀 측정을 지원해 기초과학과 의학, 군사용 등 안보 측면에서 중요성이 커지고 있다.

이렇듯 양자기술은 물질의 최소 단위인 양자가 갖는 고유의 물리적 특성인 중첩, 얽힘 등을 정보처리나 통신에 활용한 것을 의미한다. 양자기술을 활용하면 기존 기술의 한계를 뛰어넘는 초고속 연산(양자컴퓨팅), 초신뢰 보안(양자통신), 초정밀 계측(양자센서) 등을 가능케 하기 때문에 파괴적 혁신기술로 각광받고 있다. 산업·안보적 파급력이 커 최근 들어 AI(인공지능), 반도체 등에 이어 미래 전략기술의 핵심으로 급부상하고 있다.

양자기술 관련 시장 규모도 점점 커져 2030년까지 136조원에 달할 것이란 전망이다. 더욱이 양자컴퓨팅 시장 규모는 2020년 6조원에서 2030년 107조원으로 10년 간 약 18배 성장하며, 양자기술 시장 전체의 79%를 차지할 것으로 예상되고 있다.

양자기술 시대 본격화…주요 선진국 ‘기술 주도권’ 각축전
양자암호통신이 가져올 미래 세상 <과기정통부 제공>

◇양자기술 선점 쟁탈전…美·中·日 선도국 형성=주요 선진국들은 이미 양자기술 선점에 앞서가고 있다. 미국은 양자기술을 미국의 안보를 위한 전략기술로 지정하고, 독보적인 기술 우위를 바탕으로 국가 차원에서 전략적 투자를 강화하고 있다.

실제로, 2018년 '양자법'을 제정해 4년 간 총 12억 달러(1조4000억원)를 투자했으며, 백악관 직속 '국가양자조정실(NQCO)' 설치와 대통령 자문을 위한 '국가양자자문위원회' 설립 등 양자기술 주도권 확보에 국가 역량을 모으고 있다.

중국도 이에 질세라 '양자굴기'를 표방하고 투자를 늘린 덕분에 상당한 기술을 확보한 것으로 평가받고 있다. 이를 테면, 2017년 세계 최초 양자통신위성인 '묵자호'를 발사한 데 이어, 이를 활용해 베이징과 오스트리아 비엔나 간 7600㎞ 구간에서 양자 전송에 성공했다. 또 세계 최대 규모의 양자연구소 설립을 추진하고 있으며, 2018년부터 2022년까지 17조원을 지원하는 등 투자 확대에도 적극 나서고 있다.

일본은 양자기술을 인공지능, 바이오 등과 함께 3대 국가전략 기술로 정하고, 주요 선도국과 기술 협력을 통해 기술 경쟁력 강화에 힘을 모으고 있다. 2019년 12월 일본은 미국과 기술동맹 강화를 위한 '미·일 양자협력에 관한 도쿄 성명'을 체결, 발표하기도 했다.

◇韓, 기술 수준·투자규모 아직 '초보'=이에 반해 우리나라는 이들 국가에 비해 초보 수준에 그치고 있다. 지난 10년 동안 꾸준히 양자기술에 투자를 해 오고 있지만, 양자기술 선도국에 비해 기술 수준과 R&D 투자 규모 등은 매우 미흡한 실정이다.

이 때문에 선도국(미국)에 비해 우리나라 양자기술은 수준은 약 81.3% 수준으로, 국내 전체 ICT 기술 수준 중 최하위에 그치고 있다.

최근에는 취약한 양자기술 생태계에 활력을 불어넣기 위한 정부 차원의 투자를 늘려가고 있다. 지난 2019년 106억원이던 양자기술 분야 R&D 투자를 2021년 326억원으로 확대하는 등 서서히 투자규모를 확대하고 있다.
양자기술 시대 본격화…주요 선진국 ‘기술 주도권’ 각축전
양자기술 활용분야 <과기정통부 제공>

◇2030년 '양자기술 4대 강국' 진입 목표=과기정통부는 지난달 양자기술을 기반으로 '디지털을 넘어 퀀텀의 시대'로 나아가기 위한 '양자기술 연구개발 투자전략'을 마련하고, 본격적으로 추진키로 했다. 국가 차원의 중장기 비전과 투자 전략을 담은 것으로, 앞으로 10년 산학연이 함께 2030년대 '양자기술 4대 강국' 진입이라는 청사진인 셈이다.

과기정통부 관계자는 "양자기술은 아직 본격적인 사업화가 이뤄지지 않았고, 지배적 기술이 정립되지 않아 우리가 추격할 수 있는 기회가 열려 있다"며 "우리의 강점인 ICT 인프라, 반도체 역량 등을 활용해 총력 대응하면 선진국을 따라 잡을 가능성이 있다"고 설명했다.

정부는 이를 위해 양자컴퓨터 상용화에 필요한 양자프로세서, 알고리즘, 오류보정, 응용SW 등 4대 핵심 요소기술에 집중 투자하고, 50큐비트급 '한국형 양자컴퓨팅 시스템(KQIP)'을 내년부터 2024년까지 구축할 계획이다.

선도국에 근접한 유선 양자암호통신 분야는 성능 고도화와 국제표준 선점 등을 통해 기술 우위를 확보하고, 무선암호통신은 커버리지를 확장하는 방향을 기술개발을 지원할 예정이다.

양자기술에 특화된 핵심 인력과 협력 생태계 구축에도 적극 나선다. 2030년 양자 핵심 인력 1000명 확보를 목표로, 박사급 전문과정을 개설·운영하고, 양자분야 전문인력·시설을 보유한 출연연을 중심으로 대학, 산업계 간 연계·협력을 강화한다.

아울러, 양자기술 활용과 산업 혁신 촉진을 위해 'Q플래그십 프로젝트'를 통해 각종 난제를 해결함으로써 경제·사회적으로 유용한 성과 창출을 지원할 방침이다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr
양자기술 시대 본격화…주요 선진국 ‘기술 주도권’ 각축전
정부의 양자기술 연구개발 투자전략. <과기정통부 제공>






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