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SKT 이노베이션 스위트 하민용 그룹장

양자 기술은 AI·빅데이터 분석 능력을 향상시키고, 기존 암호 체계를 보완하며, 자율주행차 주행 성능을 개선하는 등 활용도 높은 미래 기술로 손꼽힌다.

SK텔레콤은 일찍이 양자에 주목했다. 2011년 8월부터 준비해 같은 해 10월 양자기술연구소(Quantum Tech Lab)를 설립하며 국내 기업 중 가장 먼저 연구를 본격화했다. 2021년 현재 SKT의 양자 기술은 5G망부터 가스검침센서까지 곳곳에 심어졌다. 특히 2020년부터는 정부 주관 디지털 뉴딜(양자암호통신 시범 인프라 구축)을 통해 양자 기술을 민간·산업 전반으로 확산하는 중이다.

SK텔레콤 뉴스룸은 ‘양자 기술 10주년’을 맞아, SKT 양자 기술의 과거와 현재, 미래를 짚어본다. 1부에서는 그동안의 발자취를 돌아보고, SKT 이노베이션 스위트 하민용 그룹장을 만나 ‘2021년 디지털 뉴딜 수주’의 의미와 양자 기술 사업의 비전을 들어본다.

양자 기술 사업 초기, 연구소 탄생과 IDQ 인수

SKT는 ‘양자’라는 용어가 생소했던 2011년부터 양자 기술 연구에 착수했다. 바이오, 반도체 등과 함께 양자를 미래 먹거리로 판단하고, 산발적으로 연구되던 양자 기술을 모아 양자기술연구소(Quantum Tech Lab)를 설립했다.

양자기술연구소는 양자암호통신·양자난수생성기 중심으로 연구를 진행했다. 양자암호통신은 송·수신자가 광자(Photon)*를 매개로 암호키 데이터를 주고받는 기술이다. 암호키분배(QKD, Quantum Key Distribution) 기술로도 불린다. 불법 접근 시 광자의 성질이 변하여 해킹 시도를 즉시 알 수 있다.

* 빛 알갱이로, 양자의 특성을 가진 입자 중 하나

양자기술연구소는 2016년 세계 최초로 QKD를 상용 LTE망에 적용하는 성과를 냈다. 세종시와 SKT 대전사옥 사이 유선 구간에 양자암호통신 기술을 적용했다.

2017년에는 양자난수생성기(QRNG, Quantum Random Number Generator) 분야에서도 성과가 나왔다. QRNG는 무작위로 검출된 광자의 개수로 양자난수를 만드는 기술이다. 수학적 알고리즘이 개입되지 않은 난수로 평가받는다. 이 양자난수는 암호키에 적용되어 해킹 가능성을 크게 낮춘다. 당시 SKT는 양자암호통신 기업 IDQ(ID Quantique), 반도체 설계 전문기업 비트리와 협력해 사물인터넷(IoT)·자율주행차용 양자난수생성 칩셋을 세계 최초로 내놓았다.

협력 이후 SKT는 IDQ를 인수했다. 2018년 IDQ 원천기술과 SKT 응용기술을 융합해 시너지 효과를 내자는 의견에 힘이 실리며 인수가 결정됐다.

양자 사업 고도화, QKD·QRNG·양자센싱에서 성과 창출

IDQ 인수 후 SKT는 양자암호통신(QKD), 양자난수생성기(QRNG), 양자센싱(Q-Sensing)으로 사업을 전개하며 시장을 공략했다.

왼쪽부터 QKD 장비, 2.5mm QRNG 칩셋, 양자센싱 장비

2019년 이후 SKT는 자사 LTE·5G 백본망*(Backbone Network)을 양자암호로 보호했다. 서울 성수 교환국사와 대전 교환국사 사이, 221km 구간에 QKD를 적용했다. 고객 트래픽이 가장 많은 구간이다. SKT의 양자암호통신 기술은 미국으로도 진출했다. 2019년 11월 SKT는 미국 괌·사이판 이동통신사 IT&E의 상용 LTE망에 QKD를 적용, 송수신 보안을 높였다. 2020년에는 의료계 5G 양자암호통신망 구축에 나섰다. 연세대학교 의료원 세브란스병원-강남세브란스병원-용인세브란스 병원 네트워크를 QKD로 연결하고, 특화 솔루션을 개발했다.

* 여러 하위 망을 서로 연결하거나 분산된 통신 장치를 통합하기 위한 최상위 통신 네트워크. 기간망으로도 불림

QRNG 칩셋은 현장에 적용되기 시작했다. 2019년 SKT는 5G 가입자 인증 서버에 QRNG를 적용했다. 이를 통해 고객이 망에 접속해 인증받는 과정에서 개인정보 보안을 한층 높였다. 2020년에는 QRNG 칩셋을 넣은 스마트폰도 내놨다. 비트리와 함께 세계 최초 모바일용 QRNG 칩셋(2.5mm×2.5mm)을 개발하고 삼성전자 5G 스마트폰에 적용했다. 개인정보를 양자난수 암호키로 보호하는 ‘갤럭시 A 퀀텀’은 출시 후 6개월간 30만 대 이상 판매됐다.

양자센싱 분야의 성과도 2019년부터 나왔다. 빛의 최소 단위인 단일광자를 검출해 센서에 접목하면 센서 감도와 거리가 향상된다. SKT는 라이다(LiDAR)에 광자를 접목했다. 성과물은 CES 2019에서 공개했다. 당시 단일광자 라이다는 기존 라이다 대비 향상된 성능을 보였다. 측정 거리는 더욱 넓어졌고, 감지 능력은 날씨에 영향받지 않을 만큼 향상됐다.

2020년에는 메탄가스센싱솔루션 상용화에 나섰다. SKT는 150m 거리의 가스 누출 유무와 농도를 파악하는 솔루션을 개발, 한국가스안전공사와 업무 협약을 맺고 현장에 적용했다.

양자 기술 사업 대중화, 디지털 뉴딜로 기대되는 양자 르네상스

2021년 현재, SKT의 양자 기술 사업은 지속해서 확대 중이다. 특히 QKD 분야에서는 SKB컨소시엄*이 정부 주관 디지털 뉴딜(양자암호통신 시범 인프라 구축)에서 1위 사업자로 선정되는 성과를 냈다. 총사업비 118억 원 중 68억 원(전체의 58%)을 SKB컨소시엄이 가져갔다.

* SKT∙SK브로드밴드∙IDQ∙유알정보기술 등으로 구성된 컨소시엄

SKB컨소시엄은 디지털 뉴딜을 통해 한국수력원자력·평화홀딩스·고려대학교 K-Bio센터·ADT캡스 등 7개 기관 9개 구간에 양자암호통신망을 구축할 계획이다. 이번 사업에는 응용 서비스 개발까지 포함됐다. 지난해 광주광역시 교통안전센터 CCTV 망을 QKD 기반으로 설치하고, 접속 시스템(패스워드 관리 및 인증)에 QRNG 암호화를 적용한 것이 응용 서비스 개발의 예다.

QRNG 분야에서는 생태계 확장이 진행되고 있다. 갤럭시 A 퀀텀은 갤럭시 퀀텀 2로 돌아왔다. 차세대 퀀텀 스마트폰은 양자암호 적용 범위가 크게 확대됐다. 안드로이드 표준 키스토어를 이용하는 서비스라면 별도 개발 없이 로그인·인증·결제가 가능해졌다.

올해 6월에는 FIDO(Fast IDentity Online)* 2차 인증 카드키에도 QRNG 칩셋이 들어갔다. 이로써 생체인증 정보가 양자난수로 안전하게 보호됐다. 이 카드키는 PC·태블릿 등에 꽂아 본인을 인증하고, 자료·시스템에 접근하는 데 활용할 수 있다. 기업 임원에게 보급해 직급별 보안을 강화하거나, 재택근무자에게 보급해 업무 시스템 접근 보안을 강화하는 등 다양하게 적용 가능하다. USB뿐만 아니라 NFC 기능도 탑재되어 ID 카드로 쓸 수도 있다.

* 온라인 환경에서 ID·비밀번호 없이 생체인식 기술을 활용하여 개인 인증을 수행하는 기술

SKT는 국내 중소기업과 협업하며 QRNG 생태계를 넓히고 있기도 하다. 화상 통신·드론·CCTV 및 미디어서버 암호화 모듈 등의 분야에 QRNG 칩셋을 적용하고 있다.

양자 기술 사업의 미래, ‘일상 곳곳에서 마주하는 양자 만든다’

현재 SKT는 앞선 10년의 성과를 바탕으로 미래를 준비하고 있다. 양자 기술 사업 추진 방향과 계획에 대해 SKT 이노베이션 스위트 하민용 그룹장은 “바이오, 반도체, 전장 산업 등 산업 곳곳에 양자 기술을 심을 것”이라고 밝혔다.

Q. 양자 기술 사업은 어떤 방향성을 갖고 추진되나?
A. 양자암호통신 사업은 정부 과제 중심의 레퍼런스를 구축하는 방향으로 전개됐다. 앞으로는 공공에서 쌓은 역량을 기반으로 하여 B2B 영역으로 확장할 계획이다.

QRNG 사업은 공감대 형성을 최우선 목표로 잡았다. 순수난수생성기(TRNG)가 대세인 현재 시장에서 양자난수의 필요성에 공감할 수 있도록 인식 개선에 나설 것이다. 이를 위해 사물인터넷(IoT), 클라우드, 전장 등으로 적용 제품을 확대할 예정이다.

양자센싱의 경우 바이오 등 조금 더 다양한 영역에도 도전할 거다. 현재는 반도체 공장의 유해 화합물 탐지 솔루션 개발에 힘쓰고 있다.

Q. 투자, 협력 등 양자 기술 사업의 향후 계획이 궁금하다.
A. 상품군을 늘리고, IDQ의 영향력을 넓히기 위해선 대규모 투자가 필요하다. 재원 마련 방안을 다각도로 검토 중이다.

협력 관련해서는 열려 있다. 양자 기술 사업은 적용 분야와 범위가 넓어서 SKT 혼자서 해낼 수 없다. 미국 사업 추진을 위해 현지 사업자와 적극 협력할 계획이다. 아울러 적합한 기술을 보유한 국내외 사업자와도 협력할 방침이다. 법과 제도 개선이 필요하다면 관련 부처와 논의하며 국내 양자 산업을 이끌어갈 계획이다.

Q. 2021년 디지털 뉴딜의 성공적인 수주는 어떤 의미가 있나?
A. 지난 5월 한·미 정상회담에서는 양국 간 양자 분야 협력이 논의됐다. 이후 국내외에서는 양자 기술에 대한 관심과 기대가 높아지고 있다. 이런 흐름에 발맞춰 우리 정부는 양자 기술 개발과 사업 확산에 많은 노력을 기울이고 있다.

특히 정부가 추진한 디지털 뉴딜에 양자 기술이 포함되었다는 것은 굉장히 고무적인 일이다. SKT는 우호적인 환경을 최대한 활용하여 회사의 양자 기술 저변 확대와 양자 생태계 확산을 위해 지속해서 노력할 것이다.

그런 의미에서 공공·산업·의료계에서 진행되는 올해 디지털 뉴딜은 SKT의 양자암호통신 레퍼런스를 크게 확대할 것으로 기대한다. 상수도 시설물 및 행정 정보·원전 시설 비상 방송(공공), 개인 질병 데이터·의료 통합 플랫폼 데이터·자율로봇 수집 데이터(의료), 수소차 부품 설계 데이터·무인경비 데이터(산업) 등 분야도 다양하다. 또한, 이번 시범 구축은 국내 양자 시장이 성장하는 데도 좋은 기폭제가 될 것으로 본다.

Q. SKT가 그리는 양자 기술 사업의 청사진이 궁금하다.
A. 양자 기술 적용 대상을 SKT 고객으로 한정하지 않는다. 유·무선 QKD 기술로 전 세계를 보호하고, QRNG 적용 제품을 다양화하며, 가스검침센서는 물론 자율주행차 라이다에도 양자를 적용해 국민 안전과 편의를 높이고 싶다.

참고 자료. 예상 규모 130조 원, 부상하는 양자 시장

2030년 예상 시장 규모 136조 원. 특허청이 전망한 세계 양자정보통신 시장이다. 양자컴퓨팅 외 양자암호·양자센싱만 추려내도 29조 원이다. 10년 전만 해도 미미했던 양자 산업이 4차 산업혁명의 주요 시장으로 떠오르고 있다.

국내에서도 양자가 화두다. 최근 특허청은 5개국(한·중·일·미국·유럽)의 양자 관련 기술특허를 분석*했다. 국가별 개수에서 우리나라는 5위를 기록했지만, 연평균 증가율은 2위(27.8%)를 차지했다. 평균(19.9%)을 웃돈다. K-퀀텀이 세계 시장으로 빠르게 진입하고 있음을 보여준다.

* 양자정보기술의 시대가 오고 있다, 특허청, 2021.4.1