양자(퀀텀)는 우리 정부가 꼽은 미래 빅3 게임체인저 중 하나다. 앞서 정부는 지난 4월 양자 강국 달성을 위한 '퀀텀 이니셔티브'를 발표했다. 우리나라는 물론 세계는 향후 10년 전후로 양자컴퓨터, 양자센싱, 양자통신이 세상을 뒤흔들 것으로 전망한다. 기술통제도 시작됐다. 미국은 퀀텀 센싱과 퀀텀 정보 등을 상거래 통제 목록에 포함시켰다. 영국은 아예 34큐비트 이상 퀀텀 컴퓨터의 수출을 규제하고 있다. 양자는 기술 개발 난이도가 높고, 그만큼 대단위 투자가 필요하다. 지디넷코리아는 산·학·연·관 전문가 9인을 초청해 '양자 코리아'의 현주소를 살펴보고 어디로 가야할 지를 모색한 좌담회를 최근 개최했다. 내용이 방대해 이 좌담회 내용을 3회에 걸쳐 소개한다 (편집자 주)
게재순서
<상>양자 과학기술·산업 현황 및 이슈
<중>업계가 양자에 사활건 이유
<하>'퀀텀코리아’, 어디로 가야하나
<참석자> (가나다순)
-김동호 메가존클라우드 양자컴퓨팅 사업 총괄 부사장
-김성혁 LG전자 CTO부문 Quantum AI 수석연구위원/상무
-김은성 KAIST 양자대학원장
-방승현 오리엔텀 대표
-백한희 IBM Quantum 일본 사업총괄본부장
-엄상윤 IDQ 대표
-이용호 한국표준과학연구원 초전도양자컴퓨팅시스템연구단장
-전석남 과학기술정보통신부 양자과학기술산업과 사무관
-표창희 IBM 퀀텀 사업본부장/상무
※사회=방은주 지디넷코리아 전문기자(부장), 정리=박희범 지디넷코리아 과학전문기자(부장)
◇사회=우리나라 양자 경쟁력을 어떻게 평가하나
◇엄상윤=IDQ는 양자통신과 양자센싱 쪽인데, 이 쪽은 한국이 경쟁력이 있다. 통신 3사들이 양자통신 테스트베드 구축 사업도 했고, 정부도 지원을 많이 했다.
미국은 사실 양자암호가 PQC(Post Quantum Cryptography: 양자내성암호)라는 소프트웨어 알고리즘 위주로 좀 흘렀다면 유럽은 유로 QCI(Quantum Communication Initiative)라고 해서 QKD 중심의 유럽 전체를 양자 통신 네트워크로 연결하고, Eagle-1 이라는 양자암호통신 전용 인공위성도 발사했다.
한국은 섬나라나 마찬가지로 고립돼 있다. 정치적으로도 중국과 미국 사이에 끼어 있다. 우리나라는 지난해부터 국정원 양자암호통신 국가인증 제도가 시작됐다. 세계 최초다. 국정원이 인증 주관기업이 됐다. 양자 기술이 컴퓨터, 통신, 센싱 다 마찬가지지만, 글로벌하게 아직 표준이 없다. 표준이 아직 마련 중인데, 양자암호통신의 국가 인증을 한다는 것은 무척 진보적인 것이다. 그래서 전세계가 한국의 인증제도에 주목하고 있고, 이를 기반으로 표준도 선도하게될 것으로 기대한다.
양자에 관해서 우리는 유럽, 미국 등 해외 우수한 그룹들과 교류를 많이 한다.
몇주 후 독일 베를린 광 관련 컨퍼런스(ECOC 24)가 있는데, 한국의 양자암호통신 인증제 현황과 방향에 대해 발표 요청을 받았다. 이번 주도 싱가포르 정부에서 한국을 찾았다. 한국 양자통신 인증 제도와 양자통신 에코 시스템에 대해 배우고 싶다는 요청이다.
양자정보 통신에서는 우리가 선도국이다. 유럽 특히, 독일, 오스트리아 쪽에서 협업 콜이 왔다. 국정원 인증제도를 거치고 나면 그 이후로 나라별 인증이 들어가면서 글로벌 인증제가 더 발전할 것이다. 그런 점이 산업면에서 긍정 효과를 기대한다.
향후 이 같은 표준과 인증 이후, 산업에서 기대하는 또 다른 이슈는 우리 정부가 제정한 양자 산업법이 올해 11월부터 공식 시행이 된다. 정부 산하 기관들이 얼마나 정부 시책을 따라줄지는 모르지만, 반사 효과를 기대한다.
◇전석남=4.2년 격차를 얘기했다. 2020년 기준 미국 대비 60~70% 수준이다. 델파이 조사라고 해서 전문가 설문을 기반으로 한다. 양자에서 가장 앞선 것이 미국, 그 다음이 중국인데, 중국은 알려진 게 없어서 잘 알진 못하는게 현실이다.
EU를 두 번째 순위, 나라로는 독일 일본 영국으로 볼 수 있다. 그 다음이 우리나라다.
◇엄상윤=양자 분야는 아직도 굉장히 초기 연구단계가 많아 특정 연구 그룹에서 좋은 실험과 연구결과가 나오면 갑자기 이슈가 되고 피크 치는 경우가 있다. 미국이나 중국, 유럽들도 연구 그룹과 펀딩 규모의 차이가 커서 이에 따른 차이가 큰 것으로 본다.
지난해하고 올해 비교하기도 어렵고, 큰 의미는 없는 것 같다. 챗GPT 3.5와 4.0 차이 아닐까 싶다.
원텀기술 민간 투자 아직 적어...양자보는 시각 '보수적'
◇이용호=최근 KISTEP에서 조사한 양자기술 순위 맵 그리는데 참여했다. 기초데이터를 보니 미국이 100점으로 돼 있고, 우리는 2점대로 돼 있는데, 수준 비교가 논문 위주로 되어 있다. 그런데, 논문으로 기술의 경쟁력을 평가하기에는 한계가 있다고 본다.
종합적으로 볼 때 국내 기술 수준이 미국, 일본, 중국에 비해서는 뒤지지만 유럽에 비해서는 크게 뒤지지는 않는 것으로 본다.
한편 초전도 양자센서인 스퀴드 활용기술은 독일과 호주에 기술이전했으므로 일방적으로 수준이 뒤진다고 볼 수 없다.
양자컴퓨팅에 대한 시각과 기대에 거품이 있을 수 있다. 국내는 아직은 퀀텀윈터가 오진 않았다. 퀀텀윈터이든 기술적이든 투자든 후발주자로서 시행착오를 줄이는 것이 중요하다. 우리나라에서는 양자기술에 대한 민간의 투자가 아직 적다. 그렇게 보면 우리는 양자를 보는 시각이 보수적이라고 볼 수 있다. 미국은 더 낙관적이고 장기적인 시각에서 투자하는 것으로 보인다.
◇김동호=경쟁력 관점에서 보면, 현재 우리는 양자컴퓨팅 기술을 공급하는 측면에서는 다소 뒤처져 있다고 본다. 하지만 양자컴퓨팅을 활용하여 새로운 가치를 창출할 수 있는 부분에서는 대량 생산 체제를 갖추고 있는 한국이 매우 유리한 위치에 있다. 즉, 한국은 양자컴퓨팅 기술을 산업적으로 잘 활용할 수 있는 잠재력이 큰 국가라고 할 수 있다.
예를 들어, 초전도 양자컴퓨터 분야에서 경쟁력 있는 기업을 보유한 핀란드는 하드웨어 제작 기술과 소프트웨어 측면에서 앞서 있을 수 있지만, 이 기술을 실제 산업에 적용해 국부를 창출하는 측면에서는 한국이 훨씬 더 유리할 수 있다. 현재 양자컴퓨팅 경쟁력은 다소 뒤처져 있을지라도, 산업적 응용에서 한국은 양자컴퓨팅을 효과적으로 활용할 수 있는 큰 기회를 보유하고 있다.
"양자 분야 성공위해선 선택과 집중 필요"
따라서 양자컴퓨팅 분야에서 성공을 거두기 위해서는 효율적인 투자와 선택과 집중이 필요하다. 정부 예산이 초기 자금(시드 자금) 역할을 하여, 이를 통해 스케일업할 수 있는 비즈니스를 가진 기업들을 지원하는 것이 바람직하다. 양자컴퓨팅은 규모의 경제를 가진 기업들이 더 잘 활용할 수 있는 기술이기 때문에, 이러한 기업들이 성장할 수 있도록 제도적인 지원 방안을 마련해야 한다.
예를 들어, 양자컴퓨팅 실증 사업을 추진할 때, 일정 규모 이상의 기업이 수요처로 반드시 포함되도록 조건을 설정하는 것도 하나의 전략일 수 있다. 실증 과정에서 10개의 프로젝트 중 최소 5개는 일정 규모 이상의 기업이 참여해야 한다는 조건을 두면, 수요와 공급을 연계한 산업적 응용이 더욱 촉진될 수 있을 것이다. 이러한 방식으로 양자컴퓨팅 기술의 상업적 활용을 가속화하는 정책적 지원이 필요하다고 본다.
"양자컴 파급효과 막대...기술 완성됐을 때 기술 오픈할까?"
◇김성혁= 걱정되는 부분은 양자컴퓨터가 완성됐을 때 과연 이걸 오픈할까하는 점이다. 요즘 그 질문을 많이 한다. 양자컴퓨터의 파급효과는 다들 알다시피 엄청나게 크다는 것을 안다. 그리고, 양자 이득(Quantum Advantage)를 보이는 양자 컴퓨터는 고전 컴퓨터로는 넘을 수 없는 벽이라는 사실도 모두들 알고 있는 사실이다. 그 기술을, 양자 컴퓨터를 확보한 회사가, 국가가 그걸 과연 공유할까? 개인적으로 나는 아니라고 생각한다.
AI는 그나마 두 번의 윈터를 거치면서 산업체계가 생겼고, 기술적 권력이 분산돼 있다. GPU, 메모리, SW회사, 인프라 등이 다 나뉘어져 있는데 양자 컴퓨터는 집중되어 있다. 요즘 초거대 인공지능 산업도 집중되고 있는 것보다 더 심하게. 예를 들면, IBM은 양자 컴퓨터의 모든 기술을 다 내부에 보유하고 있지 않나. 아이디어부터, 자체 하드웨어, 자체 클라우드 서비스까지 풀스택을 다 가지고 있다. 현재 그들이 열어줘서 우리가 갖추고 있는 경쟁력을 바탕으로 우리가 잘하는 영역에 집중한다 해서 과연 기회가 생길 것인가에 대한 의심이 있다.
이런 상황에서 양자 컴퓨터 연구를 어떻게 해야할지, 다시 말해 기회를 어떻게 만들어내고, 사업을 어떻게 만들어가야 하는지 고민을 많이 한다. 이런 점들이 국가 전략에서도 잘 반영되어야 한다고 본다.
"외국선 한국 양자시장 '섹시' 평가…HW외에 SW·알고리즘·미들웨어도 함께 봐야"
◇방승현=외국서 한국 얘기들어보면 한국은 굉장히 섹시한 시장이라고 평가한다. 한국은 젊은 인재도, 언어도, 민족도, 핵심인력도 좋다고 평가한다. 조금만 투자하면 잘 할 것이라고 한다.
IBM과 Google 등 양자컴 하드웨어 기업들이 매우 빠르게 로드맵을 만들어 가고 있다. 하드웨어 Ionq, Pasqal, QuEra등 하드웨어 스타트업들도 빠르게 성장하고 있고, 자본시장에서 높은 가치을 평가 받는 기업들이 생겨나고 있어 희망적이고 한편으론 놀랍다.
한국을 생각해보면, 양자하드웨어 개발은 추격형일 수 밖에는 없는 현실이다. 하지만 우리가 잘 할 수 있는 기회가 있는 분야도 있다. 바로 양자 소프트웨어 분야다. 양자 알고리즘, 미들웨어, 풀스택등의 분야다. 특히, 이 분야에선 IP 및 특허를 확보 할 수 있는 분야이고, 또한 국제 표준화도 만들어 나갈수 있어 국가 경쟁력에도 큰 도움을 되리라고 생각한다.
최근 매킨지보고서를 보면, 양자기술 전체 시장규모가 2040년 1천60억달러(약 142조원)고 양자컴퓨터가 930억달러(약 125조원),양자통신 70억달러(약 9조원),양자센싱 60억달러(약 8조원)로 잠재적 가치가 매년 커지고 있다. 특히, 양자컴퓨터 분야내 냉선 소프웨어 투자 비율이 크게 증가하고 있는 추세로 보인다. 정부에선 양자정책 수립에 있어 양자분야(컴퓨팅, 통신, 센서)의 적절한 배분으로 건강한 생태계 조성을 기대한다.
한국의 양자 스타트업은 여유가 없다. 생존이 늘 현안이다, 내일 어떻게 살아 남을지 걱정한다. 그런 입장에서 제일 중요한 것은 수요처가 있어야 한다. 정부 과제에 의존해선 스타트업은 경쟁력이 없다. 정부과제는 마중물이 되어야 하지만 그나마도 없는 현실이다. 한국 VC들은 언제 매출이 발생하고 ROI(투자수익률)에 대한 질문이 앞선다.
한국 양자 스타트업 생태계는 척박하다. 한국양자산업협회(KQIA) 75개 회원사중 10개 미만이 스타트업이다. 대기업, 중견기업, AI,바이오,PQC(양자암호)등 기업들이 양자에 투자하고 있다.
한국은 과학기술분야에선 학계와 출연연에 투자 되는 비율이 산업계에 비해 상당히 크다. 학계에서 기초연구를 하고. 출연연에선 실험과 실증을 거쳐 산업화하는 좋은 구조을 가지고 있는데 잘 안되고 있는게 아쉽다.
2019년 '양자산업컨퍼런스 in 서울'를 만들었다. 그 때 정부, 학계, 출연연, 산업계와 외국기업 IBM도 초청해서 양자산업 활성화에 대한 컨퍼런스에서 정부에 3가지 요청을 했다. 첫째는 양자산업 협회 설립을 제안했고, 두 번째는 정부 기초 과제에 산업 참여 할 기회 제공을 요구했고, 마지막으로 양자펀드를 만들어 스타트업을 지원할 수 있도록 제안을 했다. 현재 과기정통부 노력으로 한국양자산업협회(KQIA)가 만들어 졌다. 양자컴퓨터 이득과제도 수행하고 있다.
◇사회=AI에는 편드가 조성돼 있다. 양자는 어떤가
◇전석남=혁신성장펀드 등 정책금융에 양자 분야가 포함돼 있다. 지난해부터 연간 500억 원 규모로 지원 중인데 정책 방향과 실제 현장에서 느끼는 체감 정도가 다른 것 같다. 금융기관 등 시행주체 입장에서는 기술수준, 재무상태 등 여러 평가기준 및 지표를 들여다볼 수 밖에 없는데 수혜대상인 스타트업이나 중소기업 입장에서 기준이 너무 높거나 절차가 까다로운 경우가 많아 실제로 지원받지 못하는 경우도 많이 있는 것 같다.
◇사회=AI는 정부가 돈을 지속 투자해서 전문 솔루션 기업들이 2500개 정도 된다. 양자 상황은 어떤가
◇전석남=양자 분야의 국내 산업단체로 한국양자산업협회가 운영되고 있다. 2022년 말 설립됐는데 회원사가 30개에서 1년여 남짓 동안 75개 사로 빠르게 늘고 있다. 대부분은 중소기업으로 5개 내외의 대기업과 10여 개의 스타트업도 포함되어 있다.
스타트업의 경우, 관련 석·박사생이 창업하는 경우가 많은데 양자대학원의 졸업생 배출 시기 등을 감안했을 때 2~3년 후에는 스타트업 창업이 본격화하지 않을까 예상한다. 또한 기존 기업도 양자 분야로 사업 영역을 확장하고자 하는 관심과 의지가 늘고 있다. 정부는 2035년까지 2천500개의 양자 전문기업 육성 목표로 다양한 지원책을 강구해나갈 계획이다.
◇김은성=우리나라 양자 관련 센싱이나 통신, 학계 경쟁력은 굉장히 높은 것 같다. 컴퓨팅만 한정해서 본다면 모든 플랫폼에서 뒤져 있는 것은 아니다. KAIST는 MIT나 하버드대와 협력하는 중성원자 기반의 컴퓨팅 그룹도 있고, 독자적인 컴퓨팅 기법을 개발하고 활용한 중성자 양자 컴퓨터를 개발하기도 했다.
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지금도 KAIST만 기준으로 본다면 원자물리 그룹에서 논문이나 기술 성숙도도 좋다. 양자 시뮬레이터에서 업적도 세계적 수준이다. 여기서는 많은 수의 원자들이 상호작용할 수 있는 원자 기반 다체 시스템을 만들고, 주어진 특별한 상호작용 특성에 따라 전체 시스템이 보여주는 결과로 물리현상을 이해한다. 즉, 작은 테이블위의 원자세상에 넒은 물리적인 현상을 투영해 연구하는 것이다.
<하편에 계속>
