양자기술과 산업이 인공지능(AI)과 만나 '퀀텀 3.0'으로 진화 중이다. 기술 개발에서 산업으로 숨가쁘게 넘어가는 중이다. 100년 전 발견한 양자 현상이 기술적·산업적으로 한단계 업그레이드된 것은 지난 2012년이다. '개별 양자 시스템의 제어 및 측정 방법 개발'이 노벨물리학상을 받으며, 제2차 양자혁명(퀀텀 2.0) 시대를 여는 단초를 제공했다. 양자컴퓨터·양자통신·초정밀 계측 기술의 기초가 모두 여기서 비롯됐다. 그로부터 23년이 지난 2025년 현재 양자는 AI와 함께 '퀀텀3.0'으로 혁신의 혁신을 거듭하고 있다. 이에 지디넷코리아는 한국의 양자기술 연구, 기업, 정책의 현재 위치를 들여다보고, 앞으로 나아갈 방향을 모색하는산학연관 간담회를 3회에 걸쳐 마련했다.(편집자주)
◆ 글 싣는 순서
<상> 국내외 양자산업 현황 및 진단
<중> 국제화와 인재양성
<하> 퀀텀3.0시대 나아갈 방향
◆참석자(가나다순)
-김영심 IQM 한국지사장
-김재현 큐노바 부사장
-방승현 오리엔텀 대표(사회2)
-배준우 KAIST 전기 및 전자공학부 부교수
-백승욱 한국연구재단 양자기술단장
-유주연 과학기술정보통신부 양자혁신기술개발과 사무관
-윤천주 ETRI 양자기술연구본부장
-정상곤 아이티센 기술연구소장(상무)
-최태영 이화여자대학교 물리학과 교수
-박희범 지디넷코리아 과학전문기자(사회 및 정리)
-사회(지디넷코리아 과학전문기자)=최근 우리나라 과학기술계 동향을 키워드로 정리하면, 인공지능(AI)을 비롯한 대형화와 전략기술, 국제협력, 수월성 등의 단어를 꼽을 수 있다. 양자분야 국제협력 방향과 성과 등에 대해 듣고 싶다.
-백승욱(한국연구재단 양자기술단장)=최근 양자에 적극적인 나라들이 서울서 열린 '퀀텀코리아'를 찾아 라운드테이블을 개최했다. 현재 실질적인 후속 조치와 협력 방안을 논의 중이다.
퀀텀코리아에서 개최된 OECD 퀀텀 워크샵이나 EU 국가와의 라운드 테이블 등도 실질적인 협력 차원에서 접근했다.
양자기술 수출통제도 중요한 이슈 가운데 하나다. 유럽의 경우 개별 국가 단위로 별도 규제 등이 검토되고, 실제 통제를 실행하는 단계로 진입했다고 본다.
최근 국가 간 양자분야 국제협력 논의가 활발하다. 실제 사업 단위에서 추진하는 국제협력 프로젝트들도 여러 개 있다. 우리나라 양자분야 국제협력 수준과 역량을 발전시킬 새로운 전기를 맞았다.
블록화하는 국제 정세와 양자기술 분야에서의 글로벌 공급망 및 수출 규제 등이 논의되는 현 상황이 위기와 위협으로 느껴지지만 또 다른 기회이기도 하다.
-사회=정부의 구체적인 국제협력 성과나 핀란드 사례에 대해 더 말해달라.
-백승욱=올해부터 양자과학기술 분야 EU 호라이즌 사업 참여가 가능해졌다. 유럽 퀀테라(QuantERA) 프로그램에도 우리나라가 참여할 수 있게 됐다.
과학기술정보통신부와 한국연구재단, 한유럽양자기술협력센터가 오랜 노력 끝에 실질적인 국제협력을 진행할 발판을 마련했다.
리스크 관리나 새로운 기회의 탐색, 기술개발 및 산업화 역량 확대를 위해 유럽과 실질적인 R&D 협력을 모색할 필요가 있었다.
"상당한 도전"…국제협력 통해 선진화할 기회이기도
또 미국과의 협력 체계는 지속 강화해야 하고, 그리 해나갈 계획이다.
급변하는 국제 정세를 보면, 우리에게도 상당한 도전의 상황이다. 그럼에도 우리나라 양자과학기술은 R&D 국제협력 등을 통해 굉장히 빠른 속도로 선진화할 수 있는 상황을 맞이했다고 본다.
-김영심(IQM 한국지사장)=IQM은 창업 2-3년 만에 풀스텍 상용 양자 컴퓨터를 생산하고, 6~7년 만에 20 큐비트, 54 큐비트 상용 양자 컴퓨터를 핀란드와 독일 슈퍼컴퓨터 센터에 온프레미스로 제공하며, 슈퍼컴퓨터와 연동한 하이브리드 서비스를 이미 시행 중이다.
아마존 브라켓 및 자체 클라우드 레저넌스(Resonance, 공명)를 통해 다양한 퀀텀 하이브리드 알고리즘을 시뮬레이션이 아닌 실제 하드웨어 리소스로 연구개발하는 것이 가능하다.
이러한 성과가 짧은 시간에 어떻게 나왔을까. 핀란드는 통신이나 마이크로 일렉트로닉스, 포토닉스, 반도체 분야의 기초 연구과 상업화 역량등에 강점이 있다. 그런데 이 부분은 한국이 갖고 있는 정보통신 기술 역량과도 비슷하다.
양자분야에서 왜 한국이 아직은 팔로워 단계고, 핀란드는 조금은 앞서 나가게 되었는가. 이에 대한 해답을 핀란드에서 찾았으면 한다.
-사회=양자기술의 산업적 활용성이나 성과는 무엇인가.
-방승현(오리엔텀 대표)=양자 컴퓨터가 개발되고 구글이 최초로 양자 우위를 발표할 때까지 15년 정도 걸렸다. 반도체 분야에서는 집적회로와 트랜지스터 등이 60여 년 걸려 3나노미터 미만의 초고집적 반도체까지 왔다. 이와 비교해 보면 양자 컴퓨터 개발 속도가 빠르구나, 스피드가 있구나라고 볼 수 있다. 산업계 측면에서 봤을 때 상당히 고무적이다.
산업계에서는 현재 다양한 애플리케이션과 알고리즘을 개발 중이다. 화학이나 금융 분야 표준화와 공급망에 대해 국내 스타트업과 중견기업, 나아가 대기업들이 많이 고민한다. 대표적으로 스타트업에서는 KAIST에서 교수로 재직하다 창업한 국내 양자컴퓨팅 분야 1호 기업 큐노바가 화학분야 문제를 풀려고 애쓰고 있는 것으로 안다.
-김재현(큐노바 부사장)=지난해 9월 처음 일을 시작할 때 봤던 현상 중에서 가장 좀 두렵고 동시에 흥미로웠던 것은 윈터(겨울)가 왔다라는 얘기였다. 가트너의 하이프 사이클로 보면 양자는 지금이 윈터 단계다. 그 윈터가 얼마나 길지는 아무도 모르겠다라는 얘기가 있다.
또 롤러코스터 타듯 주가를 오르락 내리락 했던 게 결함 내성 양자컴퓨터(FTQC, 오류를 자동 검출하고 수정하는 기능갖춘 양자컴퓨터)의 도래 여부였다.
처음 양자 실용화 될까 의구심…지금은 된다고 확신
이 같이 그동안 양자는 기대와 절망이 계속 교차해 왔다. 그럼에도 불구하고 국내외를 통해 산업계 전반적으로 느끼는 것은 양자가 현재 변곡점에 다다랐다는 점이다. 폭발 에너지를 잠재적으로 계속 누적시키고 있는 양상이라고 보여진다.
큐노바는 사실 애플리케이션 소프트웨어 레이어(직접 사용하는 앱이나 서비스) 단에 있는 제품을 만들기 때문에 어찌 보면 좀 지엽적인 얘기일 수 있다. 사실 얼마전까지만 해도 양자가 현실적인 유스 케이스(사용처)에 도움될 문제를 "과연 풀 수 있을까"라는 궁금증을 가졌었는데, 지금은 "된다"라는 확신으로 변했다.
이 신념이 지난 9개월 간 일어난 일 중 이것이 첫 번째 꼽는 가장 큰 시사점이다.
-방승현=산업계의 자신감을 보여줬던 계기가 아이온큐라는 회사의 나스닥 상장이다. 아이온큐가 양자 업계 처음으로 상장, 산업자본을 끌어들여 현재 고속 성장 중이다. 최근엔 M&A를 통해 산업을 확장해 나가는 모습을 보며, 굉장히 고무되기도 했다.
-정상곤(아이티센 기술연구소장)=25년 이상 보안 분야에 몸담으면서 양자컴퓨터 시대가 도래하면 기존 암호체계가 무력화될 수 있다는 점에 일찍부터 주목했다. 양자내성암호(PQC) 국제 표준화 및 국내 표준화 움직임을 지속적으로 팔로업하며 기술 내재화를 준비해왔가. 현재는 PQC 기반 보안 솔루션(iEnxection PQC, EdgeQWallet 등)을 개발해 금융·공공 인프라에 적용할 수 있도록 실증을 이어가고 있다.
지금까지 국내 양자 기업들이 외산 장비에 많이 의존해 왔지만, 사실 국내에서도 충분히 공급이 가능하다. 아이티센 그룹은 하드웨어 유통 역량, MSP 서비스, 응용 서비스 개발까지 전 과정을 총괄할 수 있는 체계를 갖추고 있다. 여기에 양자내성암호 보안 기술을 결합해 고객에게 실질적인 보안 서비스를 제공할 준비를 하고 있다.
-김재현= FTQC(결함 내성 양자컴퓨팅)의 도래가 젠슨 황의 올해 초 얘기처럼 25년, 30년 뒤가 될 것이라는 말이 무의미하게 됐다는 것이다.
최근 IBM이 로드맵을 기술 포럼에서 발표를 한 바에 따르면 유틸리티 차원에서 양자 이득은 오는 2026년 달성할 것이고 2029년 FTQC를 활용한 실제 유스 케이스를 도달할 것이라고 했다.
그런데 이게 사실은 그냥 대담한 의욕치가 아니라고 본다. IBM이 역사적으로 왓슨의 실패 경험 등으로 인해 자신의 기술이나 로드뱁을 외부로 공표하는 것에 대단히 보수적이기 때문이다.
그렇게 보면 2030년 이전에 양자 산업은 곳곳에서 실제 그 가치를 드러낼 것이다.
정리하면 양자는 변화의 시기에 있고 이걸 최대한 활용하기 위해서는 조금 늦긴 했지만 민간 영역, 대기업을 포함한 각 도메인들의 과감한 현시점 투자가 아주 중요한 것 같다.
-김영심=양자 소부장에서 IQM은 이미 한국업체와 협업하고 있다. 큐비트를 제어하고 읽어내는데 쓰이는 RF 커넥터를 양자컴퓨터의 특수한 환경적 요구사항(극저온, 비자성, 저손실, 고주파수)을 충족하는 (주)이소텍의 극저온 및 비자성 RF 커넥터 제품을 쓰고 있다.
처음, 충북대에 IQM 스파크(Spark) 교육용 퀀텀 컴퓨터를 납품할때 사실 파트너가 필요했다. 다행히 초저온 냉각기를 잘 다를 수 있는 로컬 파트너 도움으로 본사 엔지니어들이 짧은 시간 안에 제품 설치를 완료 할 수 있었다. 한국에서는 처음 설치했다.
앞으로는 하드웨어를 납품하고 인스톨한뒤 유지보수할수 있는 파트너가 필요하다. 양자컴퓨터를 활용해 고객 수요에 맞는 애플리케이션이나 알고리즘을 개발할 파트너가 있었으면 한다.
IQM이 아시아 시장으로 마케팅을 확장 하면서, 리셀러 파트너와 다양한 벨류업 파트너들을 찾고 있다. 하드웨어부터 소프트웨어까지 커버할 수 있는 프리세일즈 엔지니어도 박사급으로 찾고 있는데 찾기 쉽지 않다.
퀀텀 어드벤티지 시점을 2030년으로 예상한다. 그 시점에 왔을 때 양자 컴퓨터 시장이 기하 급수적으로 커질 수 있으리라 예상한다. 이때를 대비해 한국에서의 다양한 파트너쉽을 기대한다. 장기적으로는 퀀텀 소부장을 공동 개발해 글로벌 사업화 하고, IQM 컴퓨터 안에 한국산 제품들이 들어올 수 있는 그런 것들도 같이 고민을 해보고 싶다.
-사회=하드웨어가 있으면, 애플리케이션이나 소프트웨어 쪽도 있어야 되는 게 숙명인데 산업계에서는 임팩트 줄 수 있는 도메인이 뭘까.
-김재현=영업 활동을 해보면 가장 설득을 하기가 비교적 용이한 건 화학 애플리케이션이다. 요즘와서 최적화로 확장되는 모양새다. 큐노바가 퀀텀 어드벤티지라고 부를 수 있는 결과가 있었다. 그런데, IBM이나 다른 큰 기업들은 좀 조심스럽게 어드벤티지라는 용어를 사용한다. 아주 혹독하게 정의해서 사용하기를 원했다.
44큐비트 레벨로 헤모글로빈의 아이온 포르피린이라는 혈액에서 질소와 산소를 운반하는 분자를 에너지 레벨로 계산하는 일을 일본 리켄연구소하고 공동으로 결과를 냈다. 현재는 68큐비트를 도전 중이다.
신약 스크리닝외에도 배터리 양극 물질, 그리고 각종 화학 계산 등에 큐노바 소프트웨어를 사용을 하고 있는데, 변수의 갯수가 현재는 대략 1천개에서 왔다 갔다 하는 정도다. 10만이나 100만 레벨의 최적화가 가능하면 현실적인 유스 케이스에 도전할 수 있을 것이다.
오는 3분기 내에는 그런 상품의 프로토타입이 나올 것으로 본다. 정리하면 타깃 버티컬은 늘어나고 있고, 큐비트 수가 많은 복잡한 문제에 근접이 가능하기 때문에 업계에서도 색다른 관심을 나타내고 있다.
-유주연=질문을 받고 칩스 액트하고 EU 퀀텀 플래그십 프로젝트에서 배울 수 있는 점, 시사점이 뭔지 생각해 봤다. 그런데 거기서 배울 점을 찾자니, 사실 우리나라는 미국도 아니고 EU도 아닌데 하는 생각이 가장 많이 들었다.
언론 기사를 보면 미국이나 중국은 이렇게 치고 가는데, 한국은 뭘 하고 있는가 하는 얘기가 가끔 나온다. 그런데 우리는 미국이나 중국이 아니지 않나.
제가 지난해 7월 양자과에 왔고, 1년이 지난 지금, 그 1년이 마치 10년의 세월을 보낸 것만 같다. 저는 기술 최고전문가는 아니지만, 적어도 우리나라는 뭘 해야되는지라는 질문에 대해서는 지난 1년동안 정말 생각하고, 또 생각한것 같다.
미국은 칩스로 보조금을 주고, 미국에 기업을 유치할 수도 있다. 공장도 짓는다. EU는 언뜻 보기에는 투자 규모가 그렇게 큰 것이 아닌 것처럼 보이기도 하지만 플리그십 프로젝트에 참여 인원이 5천 명, 230여 기관에 달한다고 한다. 국가가 아니라 대륙 단위다.
그럼 우리나라는 어떻게 해야할까. 우리는 대륙급 인력이나 돈이 있는 것도 아니다. 답이 정말 쉽지 않다.
모방시대 끝나…KAIST 스핀오프 스타트업 등 기술창업이 대안
올해 학습동아리를 하며 읽게된 책이 ‘모방에서 혁신으로’다. 1960년대부터 1980년대 우리나라가 어떻게 자동차와 반도체 산업에서 성공하였는지를 분석한 책이다.
이 책에서는 소위 말하는 ’역행적 엔지니어링’을 통해 우리나라가 기계를 사와 뜯어보고 지식의 빈 공간을 메꾸며 산업에서 앞서가는 나라들을 추격했다. 그런데 결국 이 책에서조차 그런 시기, 즉 물건을 뜯어보고 알음알음 따라잡는 시기가 끝나간다고 진단한다.
그럼 그다음은? 이에 대한 답이 책 말미에 나온 KAIST 스핀오프 스타트업 얘기였다. 결국 기술 창업이 유일한 방법이라는 것이다.
-사회=인력난에 대한 얘기도 듣고 싶다.
-방승현=고급 인력에 대한 수급이 가장 문제다. 과기정통부에서 몇 년 동안 양자 대학원을 만들어 인력을 양성했는데 그 인력들이 과연 기업으로, 산업으로 얼마만큼 유입될 수 있을지, 그리고 산업에서는 그 인력들을 받아줄 준비가 돼 있는지 그런 부분들에서는 아직 의문이다.
과거, 인재 10만 양성설도 있었다. 양자도 10만 양자의 인프라를 구축하자는 것이 목표가 됐다면 하는 생각이 든다. 서울에 15개 대학이 모이고, 양자 컴퓨터 허브 역할을 할 구조가 만들어지지 않았을까.
오리엔텀도 알고리즘과 애플리케이션을 하고 있지만 사람이 없다. 공부를 할 수 있는 기회까지 제공해도 오질 않는다. 오죽했으면 알고리즘을 공부할 수 있는 단체나 모임을 만들어보자고 한 적이 있을까.
사실 매출이 몇 조 원 되는 회사들은 외국 고급 인력을 쓸 수 있을 것이다. 그런데, 작은 회사들은 참 어렵다. 현재 자구책으로 대학 인턴들을 쓰고 있다. 대학 3~4학년인데 굉장히 좋은 퍼포먼스가 나온다. 다만, 많은 교육은 필요하다.
-최태영(이화여자대학교 물리학과 교수)=인재양성이 중요하다. 물리면 물리, 전기전자면 전기전자, 이렇게만 하는 것이 아니라 융합적인 학부 같은게 있었으면 한다. 다양한 기술을 종합적으로 배우는 학부가 있고, 자연스럽게 대학원으로 연결돼야 한다. 양자 대학원도 연계가 되고 해외 진출 기회도 주어졌으면 한다.
해외서 공부하더라도, 국내로 유치하기 위한 국내 신진 연구자 지원책이 꼭 마련됐으면 한다. 경제적인 유인책이 있으면 선순환적 생태계 구축에 도움도 될 것이다. 특히, 산업이 돼야 기본적인 선순환 구조가 작동될 것이다.
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-배준우(KAIST 전기및전자공학부 부교수)=예전에는 이념을 통해 대립 경쟁했으나, 어느 순간부터 경제가 국가 경쟁력에서 중요한 주도권이 됐다. 기술이 경제를 좌우하게 됐다. 반도체, AI 등과 같은 하이테크 주도권이 경쟁력 핵심이 되고 마치 무기와 같은 도구가 되기도 한다. 정부가 하이테크에 투자하는 부분에 정당성을 부여하게 되는 배경이다.
실제, 미국 경제는 VC 등을 통해 자본을 집약할 수 있는 역량을 갖고 있지만, 그 외 미국을 제외한 국가들은 세금 외에는 자본을 집약할 수 있는 곳이 사실상 없다. 그래서, 미국의 자본이 투자하는 기술에 대해, 다른 국가들이 경쟁력을 갖기를 원한다면 세금을 활용해 정책을 수립하게 된다. 대표적인 사례가 EU 플래그십이라고 생각한다.
