이 기사는 2024년 07월 05일 07:28 thebell 에 표출된 기사입니다.

양자컴퓨터 시대가 가까워지면서 SKT 등 국내 통신 업계는 양자통신기술 고도화에 나서고 있다. 기존 컴퓨터보다 높은 연산능력을 지닌 양자컴퓨터가 상용화되면 통신, 암호 체계의 큰 변혁이 예상되기 때문이다.

양자컴퓨터 시대는 양날의 검으로 비유된다. 인공지능(AI) 학습 등 다양한 산업 발전 속도를 끌어올릴 수 있지만 심각한 보안 리스크도 동반될 수 있는 부담을 안고 있다. 통신사들은 안정성을 담보하며 시장을 선점해나가야 하는 게 최대 과제다.

특히 6G 시대에 양자통신 중요성은 더욱 커질 전망이다. 6G 핵심인 저궤도 위성 운용은 네트워크 최적화를 위한 고도의 연산이 요구된다. 양자컴퓨터를 활용하면 속도를 최적화할 수 있을 전망이다. 이 역시 위성 등 비행체의 보안을 위한 해킹 원천 차단 기술 확보 필요성이 거론된다.

◇’초월적 연산’ 퀀텀 텔코 시대, 통신사에게 ‘양날의 검’

국내 통신 업계는 본격적인 양자컴퓨터 시대가 2030년 안에 개화할 것으로 보고 있다. 양자컴퓨터는 0과 1을 구분해 비트(bit)로 연산하는 기존 컴퓨터와 달리 0과 1의 값을 공존하는 큐비트(qubit)를 사용한다. 정보를 0과 1 두 가지만이 아니라 00, 10, 01, 11 총 네 가지로 처리할 수 있다. 연산속도가 기하급수적으로 증가한다는 의미다.

양자컴퓨터의 연산 능력은 통신, IT 포함 각종 산업계에 기대와 우려를 동시에 부른다. 처리능력 향상으로 상당한 시간을 요하는 복잡한 계산을 빠르게 처리할 수 있는 것은 장점이다. 머신러닝 등 AI 데이터 학습 역시 양자컴퓨터 사용 시 큰 폭으로 개선될 것으로 기대된다.

반면 기존 암호체계 등에 대한 위협은 큰 리스크다. 현재 널리 사용된 수학 난제(RSA) 기반 알고리즘 보안 체계가 양자컴퓨터 연산 능력에 취약하다는 우려가 나오고 있다. 도청, 해킹 등이 불가한 양자암호가 암호체계 보완 대책으로 떠오르고 있다.


국내 통신사들은 앞선 기대와 우려 속에서 앞다퉈 양자 기술, 서비스 개발에 나서고 있다. 통신 사업은 큰 규모의 민간 정보, 데이터를 다루고 유무선 네트워크도 공급한다. 기존 체계에 혁신과 위협을 부르는 양자컴퓨터 시대가 통신사에겐 양날의 검이다. 효과적인 대응력을 사전에 갖추는 게 중요하다.

특히 양자컴퓨터 시대에 출현할 양자통신은 현재 정체된 통신 사업 성장을 이끌 차세대 키로 불린다. 국내 통신3사는 신규 가입자를 늘리기 어려운 상태에 놓여 있다. 하지만 양자통신 시대가 열리면 AI 등과 함께 B2B, B2G 중심으로 신규 매출원을 찾을 수 있을 전망이다.

양자키분배(QKD), 양자내성암호(PQC) 등이 핵심 사업군으로 거론된다. 국방, 공공행정은 물론 첨단기술 보호를 요하는 기업 내부망 등을 주요 타깃으로 높은 수익성을 기대할 수 있는 영역이다. QKD는 별도 장비 설치를 요하고 PQC 역시 SKT와 KCS에서 개발한 Q-HSM처럼 칩셋을 적용해야 한다. 하드웨어·소프트웨어(SW) 양면에서 중장기적인 수요 증가가 예상된다.

이경운 KT 책임연구원은 최근 퀀텀코리아 2024를 통해 “양자 암호 통신은 자연적인 물리 현상을이용하는 만큼 양자 컴퓨터 능력과 관계없이 일정한 보안성을 유지할 수 있다”며 “양자컴퓨팅, 양자통신은 국방부터 일상생활 등 다양하게 적용될 수 있고 중요문서, 기밀이나 유전자처럼 의료·임상 데이터 보안에도 양자 통신으로 적용될 수 있다”고 설명했다.

◇차세대 6G 구현, 네트워크 최적화·보안에도 퀀텀 기술 중요성 부각

양자통신은 6세대 이동통신(6G)과도 밀접한 연관성을 지니고 있다. 6G의 기본 골자는 저궤도위성 네트워크를 이용하는 것으로 5G 등 이전 세대 기술 대비 넓은 커버리지와 속도를 확보해야 한다. 문제는 지상에 위치한 기지국과 단말 간 매개체로 위성을 사용하는 만큼 각 인프라 간의 끊김이 발생할 가능성도 높다는 점이다.

끊김 없는 위성 통신 기반 6G 구현은 고도의 연산을 필요로 한다. 저궤도위성은 통상 2000km이하 상공에 위치하며 정지궤도위성과 달리 수시로 위치를 바꾼다. 여기에 연결 위성 등이 많아지면 데이터 전송 경로도 비례해 늘어난다. 수시로 변화하는 위성 위치·거리 등을 모두 고려한 네트워크 최적화가 항시 실행되는 셈이다.

양자컴퓨터의 연산 능력을 활용하면 이런 네트워크 고도화에 필요한 작업시간을 크게 단축할 수 있다. LG유플러스는 한국과학기술원(KAIST) 연구팀과 협력해 양자컴퓨터를 활용한 6G 저궤도위성 네트워크 최적화 알고리즘을 개발하기도 했다. 이를 통해 위성통신 환경에서도 지상 통신 수준의 성능과 정밀성을 갖춘 서비스 구현이 가능함을 확인한 바 있다.


6G 시대 양자통신의 중요성은 위성을 포함한 비행체 보안 분야에서도 부각되고 있다. 위성은 국가 중요 시설로 분류되고 최근 기업에서 준비하는 저궤도위성 역시 군사정보보호 등을 위해 면밀한 관리가 요구된다. 이밖에도 6G에서 중점적으로 상용화될 도심항공교통(UAM) 역시 해킹 등으로 인한 탈취, 사고 발생 시 막대한 사회적 피해와 이슈 발생이 예상된다.

앙자통신에서 사용하는 암호체계는 특성상 해킹 및 데이터 탈취를 원천 차단하는 것이 가능하다. 양자는 복제가 불가능하고 관측 등으로 인한 미세한 자극에도 상태가 변화하는 특성을 지녔다. 이를 암호키로 활용하면 통신 과정에 해커가 개입할 경우 도중에 양자 값이 변화된 상태로 수신되기에 즉각적으로 해킹을 인지하고 데이터 보호에 나설 수 있다.