[미래기술25]②양자암호가 스마트폰 속으로..시범사업도 후끈

[이데일리 김현아 기자]

▲SK텔레콤자회사 IDQ(ID Quantique) 연구진들이 SK텔레콤분당사옥에서 ‘갤럭시 A 퀀텀’ 스마트폰과 양자난수생성(QRNG) 칩셋을 테스트하고 있다.

▲성남 분당구에 위치한 반도체 설계 전문 기업 비트리 사옥에 전시된 QRNG(Quantum Random Number Generator, 양자난수생성) 칩셋 이미지. 현재 갤럭시A퀀텀에 적용된 양산 제품이다.

2020년은 대한민국 양자암호통신 역사에 기념비적인 해입니다. 우리나라 기업이 세계에서 가장 작은 크기의 양자난수생성 칩셋을 개발해 스마트폰에 장착하는데 성공했고, 양자암호통신을 포함한 양자정보통신산업 지원 근거를 담은 법이 국회를 통과해 정부 시범사업이 처음으로 시작됐기 때문입니다.

올해 정부의 ‘양자암호통신 시범인프라 구축’ 사업 예산은 132억 원에 불과해 베이징에서 상하이에 이르는 2000km 구간에 세계에서 가장 긴 양자암호통신망을 구축한 중국만큼 돈을 쏟아붓는 것은 아니지만, 관련 산업 활성화의 계기가 될 것은 분명합니다. 정부는 올해 시범사업 결과에 따라 내년 이후에도 양자암호통신에 대한 지원을 계속할 예정이죠.

세계 최초 양자암호폰 출시

11년 전 양자보안 투자를 시작한 SK텔레콤은 자회사인 스위스 원천기술업체 IDQ와 함께 지난해 유럽과 미국에 양자키분배(QKD)를 수출하는 쾌거를 이뤘죠. 코로나19 사태로 속도는 더디지만, 일본 도시바를 제치고 공급 물량은 1위입니다.

여기에 SK텔레콤은 국내 이미지신호프로세서(ISP) 반도체설계자산(IP) 회사 비트리(BTREE)와 함께 세계에서 가장 작은 크기(가로 2.5 x 세로 2.5㎜)의 양자난수생성(QRNG )칩셋을 양산하는데 성공했습니다. 이 칩셋은 세계 최초의 양자보안폰 ‘갤럭시 A퀀텀’에 들어가 있습니다. SK텔레콤의 양자보안 기술은 간편결제 서비스와 이니셜 전자증명 서비스, 모바일 뱅킹 서비스(대구은행) 등에도 적용돼 있습니다.

칩설계를 맡은 비트리 김희걸 부사장(CTO)은 “순수 난수를 만들기 위해 스마트폰 속 LED 광원부에서 방출되는 빛이 CMOS(상보성 금속산화막 반도체) 이미지센서의 각 픽셀(Pixel)에 골고루 잘 도달되도록 노력했다”면서 “LED 광원부의 빛 방출 세기와 CMOS 이미지센서의 픽셀 각도를 조절해 최적의 조건 값을 찾는 과정이 중요하다”고 설명했습니다.

SK텔레콤은 IDQ 및 비트리와 함께 스마트폰 외에도 CCTV카메라 등 IoT(사물인터넷)기기, 자율주행에 들어가는 다양한 QRNG 칩셋을 개발할 예정입니다. 차세대 보안 기능에 대한 수요가 높은 자동차 전장, 클라우드 산업 분야에 사용되는 반도체에도 QRNG 칩셋을 탑재해 고도화하는 사업도 추진 중이죠.

▲KT융합기술원 연구원들이 서초구 KT연구개발센터에서 양자 암호 통신 기술을 테스트하고 있다.

코렌부터 접목..양자암호통신 시범사업 열렸다

지능형 연구개발망(코렌·KOREN)에 양자암호통신이 접목된 걸 시작으로 과학기술정보통신부 주도의 ‘양자암호통신 시범인프라 구축’ 사업도 시작됐습니다. 코렌 사업은 KT가 국내 스타트업인 이와이엘(EYL)과 협력해 수주했죠.

KT와 이와이엘(EYL)이 만드는 양자난수생성기(QRNG)는 SK텔레콤·비트리 방식과 달리 방사성 동위원소를 소스로 이용합니다. 세계에서 유일한 방식이죠. 방사성 동위원소가 자연붕괴 되는 과정에서 발생하는 알파입자를 측정하는 방식으로 초소형 QRNG를 만든다고 합니다. KT 관계자는 “이와이엘은 방사성 동위원소를 소스로 이용해 LED 광원을 소스로 이용하는 제품(비트리)보다 수명이 길다”고 밝혔습니다.

▲2019년 12월 19일, 천정희(왼쪽) 서울대학교 산업수학센터장 겸 크립토랩 대표와 박송철 LG유플러스 NW기술운영그룹장(전무)이 ‘유무선 양자내성암호 분야 업무협약’을 체결한 후 기념 촬영을 하고 있다. /LG유플러스 제공

LG유플러스는 서울대산업수학센터, 크립토랩과 제휴해 자사 광통신장비에 양자내성암호기술을 적용 중입니다. 양자내성암호(PQC: Post-Quantum Cryptography)는 양자컴퓨터가 나와도 깨지지 않는 알고리즘이죠. SK텔레콤과 KT의 방식이 하드웨어적이라면 LG가 추진 중인 방식은 1994년 수학자 피터 쇼어(Peter Shor)가 개발한, 양자컴퓨터를 이용한 새로운 소인수분해 알고리즘을 소프트웨어적으로 막자는 것입니다.

업계 관심은 국내 첫 시범사업에 집중돼 있습니다. 정부는 ‘양자암호통신 시범인프라 구축’ 사업을 추진해 SK브로드밴드(SK텔레콤), KT, LG유플러스 주관의 8개 협력체(컨소시엄)와 협약을 체결했는데, 장비를 10월 말까지 구축해야 하기 때문입니다.

광주광역시청, 전남·강원도청, 연세의료원, 성모병원, 을지대병원, 한화시스템·우리은행·CJ올리브네트웍스, 현대이노텍, LG이노텍 등에 양자암호통신망을 구축해 보고 이를 전국망으로 확대할 기반을 닦자는 취지라고 합니다.

노드 수는 SK가 가장 많다고 전해지는데, 3사의 기술 기반이 달라 어떤 결과가 나올지 관심입니다. 업계 관계자는 “코로나로 업무에 차질이 있었던 데다 상용화된 양자키분배(QKD)장비가 없는 곳도 있어 프로젝트 결과에 걱정도 있다”고 전했습니다.