최근 최민희(64) 국회 과학기술정보방송통신위원회 위원장이 딸의 결혼식 관련 논란에 대한 해명 과정에서 "양자역학을 공부하느라 딸의 결혼식에 신경을 못 썼다"고 언급한 일화는, 언론 탄압 이슈와 결혼식 축의금 및 화환 수수 적절성 논란으로 비화된 복잡한 정치적 배경을 넘어 하나의 핵심 질문을 던지고 있다. 그의 변명 진실여부를 차치하고 요즘들어 왜 양자 기술(Quantum Technology· QT)이 여기저기에서 화두가 될까?
양자 기술은 더 이상 순수한 과학적 호기심의 영역에 머무르지 않고, 국가 안보, 경제 주권, 그리고 미래 기술 패권을 좌우할 '게임 체인저' 로 자리매김했기 때문이다. 이 기술은 미시 세계의 특성을 활용하여 '정보의 수집, 처리, 전송 방식'을 근본적으로 변화시키는 새로운 패러다임을 예고한다. 현재 전 세계적으로 양자 기술에 쏠린 막대한 공공 및 민간 투자는 이 기술이 불러올' 34조 원대 시장'에 대한 기대감과, 닷컴 버블을 연상시키는 '양자 거품(Quantum Bubble)' 논란이라는 냉정한 현실을 동시에 반영하고 있다.
미시 세계의 비밀 병기된
양자 기술의 핵심 원리는
큐피트, 그리고 중첩·얽힘
양자 기술을 이해하기 위해서는 고전 물리학의 한계를 넘어선 양자역학의 핵심 개념으로 비고전적 물리학인 큐비트(Qubit), 중첩(Superposition), 그리고 얽힘(Entanglement)을 알아야 한다. 이 비고전적인 원리들이 지수적인 계산 능력과 물리적으로 보장되는 보안 능력을 가능하게 한다.
고전 컴퓨터의 비트가 항상 0 또는 1 중 하나의 상태만 가질 수 있다면, 큐비트는 이 뿐 아니라 관측되기 직전까지 0과 1의 상태를 동시에 가질 수 있는 중첩의 성질이 있는 것을 말한다. 이러한 중첩 상태 덕분에 양자 컴퓨터는 병렬적으로 계산을 수행하며, 복잡한 분자 시뮬레이션, 데이터 검색, 그리고 최적화 문제를 기존 컴퓨터 대비 지수적으로 빠르게 처리할 수 있다.
또 얽힘 현상으로 두 개 이상의 소립자가 공간과 시간을 초월하여 서로 얽혀 끊을 수 없는 관계를 가지는 성질이 있다. 이 얽힘은 양자 통신(QKD) 분야에서 결정적인 역할을 한다. 얽힌 입자 쌍을 사용하면 누군가 도청을 시도하면 입자의 상태가 즉시 변하여 감지가 가능해진다. 이에따라 절대 보안이 가능해 진다.
| 특징 | 고전 비트 | 양자 큐비트 | 전략적 함의 |
| 상태 표현 | 0 ,1 (이진법) | 0, 1, 중첩(0,1 동시 존재) | 병렬 처리, 지수적 속도 향상 |
| 입자 간 관계 | 독립적 | 얽힘 (거리와 무관하게 상호 연결) | 절대 보안 통신, 초정밀 센싱 |
| 메커니즘 | 전자 공학, 논리 게이트 | 파동 함수, 확률 | 결정론적 계산에서 확률론적 계산으로 전환 |
세 가지 핵심 축인
컴퓨팅, 통신, 센싱
양자 기술은 다음과 같이 세 가지 축을 중심으로 국가 전략이 추진되고 있으며, 이는 곧 미래 산업의 핵심 동력이 될 전망이다.
양자 컴퓨팅: 기존 암호체계를 무력화하는 잠재력과 신약 개발, 물류 최적화 등에 활용되는 지수적 계산 능력.
양자 통신: 얽힘을 활용하여 정보 탈취를 원천적으로 차단하는 절대 보안 통신 환경 구축.
양자 센싱: 기존 센서의 한계를 뛰어넘는 초정밀 측정 기술로, 군사 분야(스텔스 탐지) 및 정밀 과학에 응용.
한국의 '퀀텀 이니셔티브' 전략
최근 대한민국 정부의 양자 기술에 대한 정책적 집중은 매우 이례적이라는 평가를 받고 있다. 경제협력개발기구(OECD) 보고서에 따르면, 전 세계 공공 양자 기술 투자액은 2024년 기준 약 420억 달러(약 60조1400억원)로 추정되는데, 이 중 한국은 GDP 대비 공공 투자율이 영국과 함께 가장 높은 수준으로 나타났다. 이는 한국이 양자 기술 주권 확보에 국가적 자원을 최고 수준으로 집중하고 있음을 의미한다.
특히 한국은 '양자과학기술 및 양자산업 육성에 관한 법률'(약칭: 양자기술산업법) 을 제정해 양자 기술 육성을 단순한 예산 사업이 아닌, 국가 안보 및 국민 경제 발전에 이바지하는 영속적인 전략 기술로 지정했다.
이러한 법적 토대 위에서 양자 분야 최고위 정책 심의·의결 기구인 '양자전략위원회'도 출범했다. 특히 이 위원회에 국방부 장관과 국정원장이 당연직 정부위원으로 포함된 사실은, 양자 기술이 경제적 가치를 넘어 국가 안보와 기술 안보의 최우선 과제로 다뤄지고 있음을 방증하고 있다.
연구개발을 넘어 산업화로
대한민국 '비전 2035' 추진
정부는 'R&D를 넘어 산업화로'라는 슬로건 아래, 2035년까지 대한민국을 양자 경제 선도국으로 도약시키는 비전을 설정했습. 2032년까지 총 7,000억 원 규모의 R&D 투자를 확대하여 핵심 기술 개발을 촉진하며 , 구체적인 하드웨어 목표로 실제 산업 현장에서 '유용한' 상업적 가치를 지닐 수 있는 1000 큐비트급 양자 컴퓨터 개발을 설정했다.
또 양자 컴퓨팅 클라우드 시연, 퀀텀 파운드리 및 테스트베드 구축 등 산업화 기반 확장에 중점을 두고 있으며, 삼진제약 등이 양자 컴퓨팅과 AI를 활용한 혁신 신약 개발에 도전하는 등 민간 분야의 응용 사례도 구체화되고 있다.
21세기 냉전의 전쟁터에서
PQC와 스텔스 탐지의 위협
암호체계 붕괴에 대비해야
양자 기술은 현재 미·중 기술 패권 경쟁의 최전선이며, 특히 국가 안보에 직결되는 두 가지 위협을 제기한다.
양자 컴퓨팅이 상용화되면 RSA, ECC라고 하는 공개키 암호체계는 순식간에 무력화되어 국가 안보에 치명적인 위협이 된다. 이에 대비하는 기술이 '양자 내성 암호(Post-Quantum Cryptography·PQC)'다.
미국의 정책 변화는 글로벌 기술 표준의 분기점을 예고한다. 미국 국립표준기술연구소(NIST)는 2024년 8월, 최초의 공식 PQC 표준(FIPS)으로 Kyber (키 캡슐화)와 Dilithium (전자서명)을 확정했다. 더욱이 미국 백악관은 연방 기관 및 민간 계약자를 대상으로 NIST가 표준화한 PQC 알고리즘으로의 전환을 법제화 수준으로 강제하는 행정명령을 준비하고 있으며, 2030년까지 차세대 암호 버전을 반드시 지원하도록 의무화할 계획이다.
이는 단순히 기술 업그레이드를 넘어, 국제 보안 표준의 재편을 의미한다. 따라서 한국 정부와 공공기관은 미국의 정책 변화에 발맞춰 즉각적인 대응 전략을 실행해야 하며, 고가치자산(HVA)에 대한 취약성 평가를 수행하고 , 기존 암호체계와 PQC를 병행하는 하이브리드 모드로의 점진적 진입을 설계하는 것이 시급하다.
군사적 '게임 체인저': 양자 센싱
양자 센싱(Quantum Sensing)이란 양자역학 원리를 활용해 기존 센서의 한계를 뛰어넘는 초정밀 측정 기술을 의미하며, 국방력 혁신을 위한 핵심 기술로 주목받고 있다. 미국, 영국 등 주요국은 이미 실용화 단계에 진입했다.양자 센싱의 군사적 응용은 감시·정찰, 전자전, 그리고 항법 분야에서 혁신적인 변화를 가져올 수 있다. 특히 양자 센서는 스텔스 항공기를 탐지하고 핵잠수함을 추적하는 능력을 제공할 잠재력을 지니고 있어, 미래 안보 환경을 근본적으로 변화시킬 수 있다 .
34조원 시장의 명암
'양자 거품'의 경고도
'택시 운전사론' 등장
양자 기술 시장은 현재 약 23억 4천만 달러(3조 3천억 원) 수준에서 2033년까지 약 246억 달러(34조 원)로 10배 가까이 폭발적인 성장이 예상된다. 그러나 이러한 장기적 잠재력에도 불구하고, 현재의 시장 반응은 과열되어 있다는 분석이 지배적이다.
최근 1년간 양자 컴퓨팅 관련주식들은 극심한 변동성을 보였다. 대표적인 아이온큐(IONQ) 주가도 뉴스에 따라 부침이 극심하다. 다른 주요 종목들도 유사한 급등과 급락을 반복했다. 이러한 주가 움직임은 기술의 본질적인 진보 속도보다는 투자 심리의 과열이 주가 상승을 주도했음을 시사한다.
양자컴퓨터 대표적인 주식
아이온큐의 주가 변화 추이
월스트리트 분석가들은 양자 기술이 여전히 실험실 단계에 머물러 있는데도 너무 많은 투자가 몰리고 있다는 점을 냉소적으로 지적하고 있다. 특히 2000년대 닷컴 버블을 연상시키는 위험 신호인 '택시 운전사론' 까지 등장했다. 택시운전기사까지 특정종목이나 주식 이야기를 하기 시작하면 시장이 거품의 정점에 도달한다는 뜻으로, 양자기술 주가의 대중적 과열 신호를 경계하는 목소리다. 현재의 양자기술 주식 과열은 기술이 아니라 기대가 만든 급등일 수 있다는 지적이다.
한국 주식 시장에서는
통신·보안 인프라 집중
국내 양자 관련 주식 시장(우리넷, 우리로, 코위버, 옵티시스, 시큐브, 쏠리드, 드림시큐리티 등) 은 대부분 양자 암호 통신(QKD) 및 양자 내성 암호(PQC) 솔루션과 관련된 네트워크 장비 및 보안 인프라 분야에 집중되어 있다.
이러한 현상은 국내 시장이 기술적 난이도가 높은 양자 컴퓨팅 하드웨어보다는 정부 및 통신사의 보안 인프라 업그레이드 수요에 기반한 상대적으로 근접 상업화가 가능한 통신 보안 영역에 먼저 반응하고 있음을 시사한다. 이는 미국의 PQC 전환 의무화와 같은 정책적 움직임이 국내 투자 방향을 빠르게 형성하는 주요 요인임을 보여준다.
글로벌 선도 기업들(IBM, IONQ 등)은 비슷한 목표를 가지고 경쟁하지만, 현재까지 '진짜 쓸 만한 가치'를 고객에게 제공하고 사업 성과를 명확히 공개하는 기업은 아직 드물다 . IBM처럼 양자 사업에 대한 매출을 명확히 공개하지 않는 대기업도 많다 .
따라서 양자 기술 투자는 현재 기술주 중에서도 장기 보유형 연구주로 분류되어야 한다고 전문가들은 입을 모은다. 투자자들은 단기적인 투기 세력에 의한 주가 환상에 취하지 않고, 기술의 본질을 믿되 기업의 연구 방향, 실제 기술 수준, 그리고 협력 파트너 등을 꾸준히 관찰해야 한다. 양자 기술에 대한 투자의 성공은 이제 타이밍이 아니라 기술에 대한 깊은 이해에서 시작되야 한다는 얘기다.
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