양자컴퓨터의 등장은 오늘날 범용으로 사용되는 공개키 기반 암호방식의 취약성을 드러냈다. 이에 데이터와 통신을 보안하는 기술인 양자암호의 중요성이 커진다. 지난 20년간 양자 인터넷에 필요한 핵심기술을 연구해온 글로벌 1위 양자암호통신기업 아이디퀀티크(IDQ)는 보다 안전한 양자 시대를 위한 혁신적인 프로젝트를 성공적으로 수행하며 네트워크 통신 보안 강화를 선도해왔다. 기초연구와 상용제품을 아우르는 역량으로 양자 시대의 주도권을 확보해가는 아이디퀀티크의 여정을 들여다본다.
양자기술로 네트워크 보안 강화하며 안전하게 소통할 수 있는 권리 지켜
디지털 사회에서 고부가가치를 지닌 데이터를 공유하는 일은 보안과 관련된 위험성을 항상 고려해야 함을 의미한다. 나날이 발전하는 기술의 이면에는 보안에 대한 새로운 위협이 있다. 보안 네트워크를 구성하는 일 역시 점점 복잡해지고 있다. 양자통신, 양자센싱 전문기업 아이디퀀티크는 신뢰할 수 있는 네트워크를 통해 안전하게 소통할 수 있는 권리가 곧 인간의 기본권이라는 인식 아래 20년 전부터 양자 인터넷의 기반을 쌓아왔다. 전 세계 공공 보안 분야뿐 아니라 민간 분야에서 모든 시민들이 안전하게 생활하며 정보를 공유할 수 있는 강력한 사이버 보안 생태계의 핵심기술을 개발해온 것이다. 나아가 연구자들이 미래 통신망인 양자 인터넷에 필요한 양자 광학 핵심기술을 개발하도록 지원하고 있다.
지난 20년간 기초연구와 상용제품을 아우르는 사업 역량을 바탕으로 첨단기술의 산업화를 안정적으로 수행해온 아이디퀀티크는 세계 최초로 양자난수생성기(QRNG)와 양자키분배(QKD) 서비스를 출시했다. 현재는 스위스 제네바 본사 및 전 세계에 영업 사무소와 엔지니어링 개발 및 연구소를 중심으로 양자기술을 산업화된 제품으로 변환하는 데 집중하며 ▲양자 난수 생성기(QRNG) ▲양자 보안 ▲양자 센싱 사업을 펼치고 있다. 이를 위해 다양한 분야에서 경험을 쌓은 160여 명의 엔지니어 등 숙련된 팀원들이 고객과 유통 업체에 솔루션을 제공하고, 파트너로서 협력한다. 현재 전 세계 60개 이상의 정부와 기업, 산업 및 학술 연구소에서 아이디퀀티크의 제품을 사용하고 있다.
양자 암호화(Quantum Key Distribution)을 사용하면 기존 네트워크 암호화 제품을 업그레이드로 양자 보안이 가능하다. 양자컴퓨터가 기존 암호화 알고리즘 대부분을 취약하게 만들더라도 민감한 데이터를 오랜 기간 보호할 수 있게 되는 것이다. 이를 위해 아이디퀀티크는 전송 데이터 보호를 위한 고성능 양자 암호 솔루션을 제공하는 것은 물론 보안, 시뮬레이션 및 게임을 포함한 여러 산업에서 순수 난수의 레퍼런스가 되는 양자 물리학 기반의 난수 생성기(양자난수생성기)를 개발하고 상용화하고 있다. 양자 난수 생성기는 보다 확실한 데이터 보안을 위한 양자현상 기반의 진정난수와 해킹 불가능한 암호키를 제공한다.
엄상윤 대표는 통신 네트워크를 통해 난수를 보내는 것은 사생활 노출의 위험성을 항상 내포하고 있다며, 양자 난수를 로컬에서 생성하여 전달하는 것이 가장 안전한 방법이라 말했다. 수학적 알고리즘을 기반으로 작동하기에 예측 가능성을 지닌 기존의 난수 생성기와 달리 양자역학의 불확정성 원리에 따라 자연에서 발생하는 완전한 무작위성을 이용하기에 해커가 예측하거나 복제할 수 없는 난수를 생성함으로써 보안성을 획기적으로 향상시킨다는 설명이다.
“양자암호와 양자컴퓨팅은 창과 방패 같은 역할입니다. 양자컴퓨팅이 아직은 굉장히 초기단계이지만 결국 양자 암호가 필요한 시기가 올 것임이 자명하죠. 자사의 양자 암호화 기술은 양자의 물리법칙이 깨지지 않는 한 원천적으로 보안을 지킬 수 있는 기술입니다. 실사용자 입장에서는 변화를 체감하기 쉽지 않지만 보이지 않는 곳에서 제품의 보안을 지키고, 원활한 운영을 위해 사용되는 양자기술은 미래 산업의 혁신을 이끌 동력이 될 것입니다.”
세계에서 가장 작은 양자 난수 생성기 칩이 적용된 ‘세계 최초의 양자 스마트폰 갤럭시 퀀텀5’
스마트폰이 현대인의 일상에서 큰 비중을 차지하며 금융과 건강, 비즈니스 및 개인정보를 위한 금광으로 변모하고 있다. 이는 곧 스마트폰 보안의 중요성과 필요성이 확대됨을 의미한다. 이러한 가운데 세계 최초인 양자 스마트폰이자 양자 보안 기술이 대중화된 첫 사례인 삼성 갤럭시 퀀텀은 양자 보안 기능을 통해 스마트폰 애플리케이션 및 서비스를 사용하는 동안 높은 수준의 보안을 제공한다. 지난해에는 AI 기능에 양자암호 보안까지 더한 갤럭시 퀀텀5를 출시했다. 갤럭시 퀀텀5는 QRNG 칩셋을 탑재함으로써 양자 보안을 통해 서비스앱을 보호하고 단말 내 인증 정보 및 외장 메모리 데이터를 QRNG 기술로 암호화한 것이 특징이다. 모바일 뱅킹 어플리케이션 및 소비자의 개인 데이터를 사용하는 민감한 어플리케이션의 보안을 향상하는 핵심키로 주목받는다.
여기에 아이디퀀티크가 설계한 양자 난수 생성기(QRNG) 칩이 활용된다. 아이디퀀티크는 세계에서 가장 작은 가로 2.5mm, 세로 2.5mm의 QRNG 칩을 선보였다. 아이디퀀티크의 QRNG 칩셋은 어떤 장치에서든 적용 가능하며, 자체 최고의 엔트로피를 생성해 최고 수준 보안에 도달한다. 더불어 독일 차량용 반도체 기업인 엘모스와 손잡고 역대 가장 작은 QRNG칩을 개발하며 모바일용 양자암호 시장을 선도하고 있다. 스마트폰을 포함한 모든 IoT와 모바일 기기에 탑재해 누구나 양자 강화 보안을 이용할 수 있게 된 것이다. 또한 세계 최초로 획득한 QRNG칩의 ESV IID 트랙 인증은 QRNG 칩이 보안, 우주산업, 자동차 등 다양한 응용 분야에서 신뢰할 수 있는 엔트로피 소스로 활용될 수 있음을 입증한다.
최근에는 양자키분배장비(Quantum Key Distribution·QKD) ‘클라비스 엑스지(Clavis XG)’로 국가정보원으로부터 국내 최초 보안기능확인서를 획득하기도 했다. 이는 양자 물리학 및 BB84 QKD 프로토콜을 기반으로 한 엄격한 보안 기준을 충족한 최초의 양자암호 시스템임을 공식적으로 인정받은 결과다. 엄 대표는 이번 인증 획득은 양자암호 기술이 이론을 넘어 상용 보안 솔루션으로 진화했음을 입증한 결과라며, 양자 물리학 기반 보안 솔루션에 대한 표준화된 평가를 위해 앞으로도 국제적 노력을 지속해나갈 것이라 전했다.
기술이 고도화될수록 커져가는 보안에 대한 위협, 양자 보안 기술로 장기적인 안전성 담보
증가하는 지정학적·상업적 압력과 기술의 진보, 사이버 범법으로 인해 데이터 기밀성과 주권이 위기를 마주했다. 공개키 암호화를 무력화할 수 있는 힘을 갖춘 양자 컴퓨팅이 오늘날의 데이터 보안을 위협하는 까닭이다. 이처럼 양자기술 발전은 암호학에 대한 근본적 고민으로 이어진다. 엄상윤 대표는 양자 컴퓨팅 기술이 발전할수록 조직들은 스스로를 보호하고 비즈니스의 일관성을 유지하기 위해 양자 안전 기준을 강화해나가야 한다고 힘주어 말했다.
아이디퀀티크는 양자 키 분배와 양자 난수 생성 등 양자 보안 기술을 통해 장기적인 안전성을 바탕으로 누구나 안전하게 통신하고 정보를 교환할 수 있는 환경을 만들어가고 있다.
아이디퀀티크의 고성능 단일 광자 감지 솔루션은 높은 신뢰성을 바탕으로 학계 및 산업 분야 실험과 응용에 널리 활용되고 있다. 엄 대표는 Quantum Physics, Communication, Bio 및 Material Sciences, 방위 및 보안, 석유 및 가스 등 다양한 분야에서의 산업적·학문적 사용을 위한 가시 광선 및 근적외선 영역, 펄스 레이저 소스, 타이밍 제어장치 및 광센서 솔루션을 제공해왔다고 설명했다. 단일 광자 감지에 최적화된 ▲초전도 나노와이어 시스템(SNSPD), 통신파장, 소형화 및 저비용, 낮은 다크카운트에 최적화된 시스템을 포함한 ▲가시광 및 NIR 단일 광전자 감지기(SPADs), 통신 밴드, NIR, 가시광 및 UV 레이저 광자의 간편하고 손쉬운 사용원을 위한 ▲피코초 펄스 레이저, All-in-one 시간 태깅, 일치 상관 및 지연/펄스 생성용 ▲타임 컨트롤러 등이 대표적이다. 엄 대표는 아이디퀀티크의 제품이 단일 광자의 민감성과 정밀도를 이용해 실험의 효율성을 향상시킴으로써 고객들이 복잡한 과학 및 산업 문제를 해결할 수 있도록 지원하고 있다며 자부심을 표했다.
아이디퀀티크는 경험이 풍부한 엔지니어링 스태프와 산업화된 제조 프로세스, 수십년 간 감지기를 생산하며 쌓은 경험을 바탕으로 센싱 제품을 지속적으로 개선·발전시켜왔다. 아이디퀀티크의 모든 감지기는 제작 초기부터 ISO9001 표준을 준수하여 견고한 품질 통제 프로토콜을 따른다. 이후 스위스 제네바 본사에서 제조, 테스트, 특성화되어 각 단계별 검사와 성능 확인을 진행한다. 또한 초전도 나노와이어 웨이퍼는 스위스 로잔의 첨단 클린룸 시설에서 제작된다. 이러한 노력은 고객들이 요구하는 높은 수준의 응용 요건을 충족할 수 있었던 힘이다. 일례로 광섬유 제어 시스템과 광파이로테크닉스를 사용하는 최초의 우주 발사체인 아리안6에 최적화된 지상 시험 시스템을 개발·공급하기도 했다.
기초연구와 상용화 아우르는 기술력으로 국내 양자산업 생태계 발전과 글로벌 시장 공략에 속도 낸다
아이디퀀티크는 2001년 스위스 제네바에서 정보 기술에 대한 양자 물리학의 중요성을 파악한 제네바 대학의 4인의 과학자에 의해 설립되었다. 소규모 대학 스핀오프 운영을 시작으로 양자 키 배포(QKD)의 타당성을 입증하기 위한 연구 프로젝트를 수행하며 성장했다. 2003년에는 데이터센터용 첫 번째 QKD 제품을 개발해 최초의 테스트 구현을 수행하였으며, 2010년 전 세계 상업 및 정부 시장에 양자 암호화 솔루션을 출시했다. 현재까지도 160명 이상의 직원 중 절반 이상이 엔지니어와 과학자로 구성되어 차별화된 기술력을 강화해가고 있다.
2016년 SK텔레콤을 비롯한 전략적 투자자들로부터 추가 자본을 이끌어냈으며, SK텔레콤은 아이디퀀티크의 라이선스 기술과 노하우를 활용해 세계에서 가장 작은 양자 난수 생성기 개발에 이르렀다. 2018년에는 SK텔레콤의 투자로 한국 법인을 설립했다. SK텔레콤은 지난해 3월 아이디퀀티크 등 국내 양자 대표 기업들과 함께 ‘퀀텀 얼라이언스’를 설립하고, 국내 양자산업 생태계 발전과 글로벌 시장 공략에 속도를 내고 있다. 나아가 미국 양자컴퓨터 기업 아이온큐와의 협업을 통해 양자컴퓨터 기술 결합을 통한 인공지능(AI) 경쟁력 강화한다는 계획이다. 이를 위해 SK텔레콤의 양자암호 관계사 아이디퀀티크(IDQ)의 지분 전량을 맞교환해 사업 시너지를 극대화한다는 방침이다.
“물리학자는 크게 이론을 바탕으로 실험하는 이론 물리학자, 실험을 바탕으로 이론을 증명하는 실험 물리학자로 나눌 수 있습니다. 아이디퀀티크의 창립자는 이론과 실험을 병행하는 물리학자였죠. 당시 이론을 증명하고자 개발한 장비를 국제학회에 발표했을 때 큰 반향을 일으키며 사업화에 이르렀죠. 이후 2018년 5G 네트워크 서비스를 준비하며 네트워크의 안전성을 극대화하기 위한 방법론으로 양자기술이 주목받았고, 이에 SK텔레콤의 본격적인 투자와 협업이 시작되었습니다.”
아이디퀀티크는 실제 네트워크 환경에서 최초의 양자 암호를 적용하고, 상용 클라이언트를 위한 다중 네트워크에서 QKD, 가장 오래 실현되는 QKD(2007년 이후)를 포함하여 여러 차례 세계 최초의 기술을 발표해왔다. 국내 총 2,000km 이상의 양자 암호 네트워크 구축을 성공적으로 완료하기도 했다. 학술기관과의 탄탄한 파트너십을 토대로 시장 혁신을 다루는 최첨단 프로젝트에서 주도적인 역할을 수행하고 있다는 설명이다. 2019년에는 양자기술 분야의 선구적인 업적을 인정받아 제네바 주, CCIC(제네바 상공 회의소), OPI(산업 및 기술 홍보실)로부터 혁신상을 수상한 바 있다.
“5년 전만 해도 사업 설명회를 하면 양자역학을 길게 설명해야 했지만, 이제는 상용화 계획과 제품 특징에 관한 질문이 주를 이루는 등 양자컴퓨터에 대한 인식이 급변하고 있습니다. 최근 정부가 양자대학원을 만들기도 했죠. 여기에 머무르지 않고 산업계 종사자를 위한 단기 교육 프로그램을 확대하는 등 현장 인력 공급이 시급합니다.”
아이디퀀티크는 2024-25년 NIA 주도로 진행 중인 ‘개방형 양자 테스트베드’ 네트워크에 인증된 ClavisXG 시스템을 구축하여 국내 양자산업 생태계에 기여하고 있다. 나아가 SK텔레콤, SK브로드밴드와 함께 국방, 공공, 금융 등 다양한 유무선 통신 서비스의 보안 강화를 위해 협력할 예정이다. 나아가 ETSI, ITU 등 여러 조직과 협력하여 업계 전반에 걸쳐 표준화 수립과 제품의 품질 보장을 위해 노력하고 있다. 지난해 9월에는 ETRI, KAIST, 아이디퀀티크 등 주요 기관이 참여한 가운데 양자기술연구개발 예산에 관한 전문가 간담회를 개최하기도 했다. 엄상윤 대표는 한국은 양자암호통신기술 분야에서 선도적인 위치를 차지하고 있다며, 앞으로도 양자 인터넷 구축 등 미래를 대비한 기술 개발에 매진할 것이라 전했다.
“AI, 바이오와 함께 3대 게임체인저라 칭해지는 양자 분야는 이제 막 산업화를 위한 표준을 만드는 단계에 접어들었습니다. 라이트형제가 처음 비행기를 만들었을 때 비행을 하는 것은 가능했으나 속도와 지속력은 말에 뒤질 정도였죠. 그러나 이제는 글로벌화되어 물적·인적 교류를 책임지고 있습니다. 양자 컴퓨터 역시 이제 막 첫발을 뗀 단계라 할 수 있죠. 향후 통신과 하드웨어 등 다양한 분야 국제 표준을 만드는 데 목소리를 내며 우리나라가 산업의 주도권을 선점할 수 있도록 힘을 보태고자 합니다.”
국가전략기술특별위원회 양자기술분야 기술조정위원으로 활동하며 전략 로드맵, 주요 정책, 사업 검토 등에 참여해온 엄 대표는 양자산업 발전에 기여한 공로를 인정받아 2024 과학기술혁신 유공 과학기술정보통신부장관 표창을 받았다. 최근에는 양자기술 산업화의 초석 마련을 목표로 출범한 양자전략위원회의 민간위원으로 위촉되었다. 제1차 회의에서 발표된 ‘퀀텀 이니셔티브 추진전략’에는 ▲전략적 R&D와 인재양성 ▲산업화 기반 마련 ▲글로벌 협력과 기술 안보 확보 등 3가지 핵심 추진 과제가 담겼다. 전략적 R&D의 일환으로 향후 8년 간 7천억 원을 투입하여 1,000큐비트 양자컴퓨터와 양자중계기 기반 양자네트워크, 무 GPS 양자항법센서 등을 개발한다는 계획이다.
양자네트워크는 양자 원리로 정보 전송 성능을 높이는 신기술이자 미국, 중국이 선점하고자 각축전을 벌이고 있는 양자인터넷의 핵심기술이다. 우리 정부는 100km 구간의 양자인터넷 시연에 나설 예정이다. 약 300개의 양자 네트워킹 특허를 보유하고 있는 아이디퀀티크 또한 양자네트워크를 신사업으로 낙점했다.
지난 20년 간 신뢰성을 검증해온 글로벌 기업 아이디퀀티크는 혁신에 대한 헌신과 양자 기술 산업화를 위한 집중, 선도적인 연구기관들과의 협력을 통해 양자 산업의 발전을 선도해왔다. 앞으로도 아이디퀀티크가 양자기술에 대한 독보적인 경험을 바탕으로 국내외 파트너들과 함께 안전한 양자 세계를 만들어가길 기대해본다.
