테라헤르츠, '글로벌 양자 인터넷 시대' 앞당긴다…'데이터센터부터 우주까지' QKD 실증 성공

기존 레이저 기반 광학 방식의 물리적 한계를 극복한 '테라헤르츠' 기반 양자 보안 기술이 등장하면서, 양자암호통신의 대중화 및 상용화 속도가 한층 빨라질 것이란 전망이 나온다. ⓒ 제미나이 생성 이미지

[프라임경제] 글로벌 통신 및 보안 산업의 차세대 먹거리로 꼽히는 '양자 인터넷(Quantum Internet)' 시대를 앞당길 획기적인 기술이 공개됐다. 

기존 레이저 기반 광학 방식의 물리적 한계를 극복한 '테라헤르츠(THz)' 기반 양자 보안 기술이 등장하면서, 양자암호통신의 대중화 및 상용화 속도가 한층 빨라질 것이란 전망이 나온다.

현지시간으로 지난 27일 미국 IT·과학 전문 매체인 테크익스플로어(TechXplore) 등 주요 외신에 따르면, 영국 글래스고 대학교(University of Glasgow) 공학부 연구팀은 최근 테라헤르츠파를 활용한 새로운 방식의 양자 키 분배(이하 QKD) 시스템을 개발하고 주요 사용 환경에서의 성능 실증을 마쳤다.

QKD는 양자역학의 원리를 이용해 해킹이 원천적으로 불가능한 암호 키를 생성하는 핵심 보안 기술이다. 

현재 상용화가 추진 중인 QKD 기술은 주로 레이저 빔과 광섬유 인프라에 의존하고 있다. 그러나 이러한 광학 방식은 대기 중 수증기나 기상 악화에 취약하고, 송수신 장비 간의 정밀한 물리적 정렬이 필수적이라는 치명적인 단점이 상용화의 걸림돌로 지적돼 왔다.

글래스고대 연구진은 6G 모바일 네트워크 및 차세대 와이파이(Wi-Fi) 기술로 주목받는 테라헤르츠(THz) 대역을 양자 보안에 접목해 이 같은 '광학 장벽'을 돌파했다. 

테라헤르츠파는 가시광선보다 파장이 길어 장애물 투과력이 우수하면서도, 기존 전파(RF) 대비 압도적으로 많은 데이터를 초고속으로 전송할 수 있는 차세대 주파수다.

연구팀은 시뮬레이션을 통해 향후 양자 통신이 활용될 3대 핵심 환경에서 테라헤르츠 QKD의 성능을 성공적으로 검증했다.

먼저, 수증기로 인해 신호 간섭이 발생할 수 있는 일반적인 실내 및 데이터센터 환경에서도 약 4m 거리까지 안정적인 보안 통신이 가능함을 확인했다. 또한 대기의 방해가 없는 우주 공간에서는 위성 간 통신 거리를 100km 이상으로 확장할 수 있어 미래 위성 기반 글로벌 양자 네트워크 구축의 기반을 마련했다. 

아울러 양자 컴퓨터 내부에 쓰이는 극저온 냉각 케이블 환경에서는 최대 26km까지 암호화 메시지 전송이 가능했다.

업계에선 이번 기술이 가진 '뛰어난 상용화 잠재력'과 수익성에 주목하고 있다. 테라헤르츠 기반 시스템은 고가의 광학 플랫폼 대비 에너지 효율이 월등히 높고 장비의 소형화가 가능하다. 

특히 현재의 무선 통신 인프라와 호환성이 뛰어나 막대한 초기 인프라 구축 비용을 절감할 수 있다는 것이 최대 강점이다.

이번 연구의 제1저자인 밍치 장(Mingqi Zhang) 연구원은 "우리가 개발한 시스템은 기존 레이저 플랫폼을 대체할 훨씬 에너지 효율적이고 신뢰성 높은 대안이 될 것"이라고 강조했다.

특히 테라헤르츠 기술은 기존의 통신 인프라와 호환성이 높고, 소형화가 가능하다는 점에서 양자 보안 기술의 대중화를 이끌 '게임 체인저'로 평가받고 있다. 연구팀은 이 기술이 향후 6G 통신 보안은 물론, 안전한 양자 인터넷 생태계 조성에 필수적인 역할을 할 것으로 기대하고 있다.

한 업계 관계자는 "글로벌 양자암호통신 시장은 다가오는 6G 시대, AI 데이터센터 확장과 맞물려 기하급수적인 성장이 예상되는 딥테크(Deep Tech)의 핵심 영역"이라고 짚었다.

이와 함께 "테라헤르츠를 활용한 기술은 그간 발목을 잡아온 인프라 구축 비용과 물리적 제약을 획기적으로 낮출 수 있어, 향후 글로벌 통신사 및 IT 기업들의 양자 보안 생태계 선점을 위한 강력한 모멘텀(동력)으로 작용할 것"이라고 내다봤다.

한편 미래 통신 시장의 판도를 바꿀 것으로 기대되는 이번 연구 결과는 국제전기전자공학회(IEEE)가 발행하는 저명한 국제 학술지 'IEEE 양자 공학 트랜잭션(IEEE Transactions on Quantum Engineering)' 최신호에 게재됐다.