미래 전략기술 확보를 위한 『양자 기술(Quantum Technology) 연구개발 투자전략』수립
▸ 양자 프로세서 등 양자 컴퓨팅·통신·센서별 도전적 원천기술 개발 강화 ▸ 50큐비트급 한국형 양자컴퓨팅 시스템 조기 구축(~‘24) ▸ 양자 핵심연구자를 현재 약 150명 수준에서 ‘30년 1,000명까지 확대 ▸ 주력산업 중심으로 민관 파트너쉽 기반의 문제해결 프로젝트 추진 |
□ 정부는 4월 30일(금) 최기영 과학기술정보통신부(이하 ‘과기정통부’) 장관이 주재하는 제17회 과학기술관계장관회의를 개최하고, 『양자 기술 연구개발 투자전략』을 확정하였다.
【 양자 기술 개념 및 중요성 】
□ 양자 기술은 양자 고유의 특성(얽힘, 중첩 등)을 활용하여 기존 기술의 한계를 뛰어 넘는 초고속연산(양자컴퓨팅), 초신뢰 보안(양자통신), 초정밀 계측(양자센서)을 가능케 하는 파괴적 혁신기술이다.
□ 양자기술은 미래 산업 경쟁력의 핵심기술(Game Changer)로서 산업·경제 전반에 혁신을 가져올 것으로 기대된다.
ㅇ 특히, 양자컴퓨팅의 경우 현 디지털컴퓨터보다 30조배*이상 빠른 연산이 가능하여 산업 전반에 새로운 가능성과 기회를 창출할 것으로 예상된다.
*2,048비트 RSA 공개키 암호를 푸는데 슈퍼컴퓨터는 100만년 이상, 최고 수준 양자컴퓨터는 1초 소요
□ 아울러, 양자암호통신은 해킹이나 정보탈취를 원천 차단하여 고신뢰 통신보안을 가능케 하고, 양자센서는 장거리‧초정밀 측정으로 다양한 군사적 활용이 가능하여 안보 측면에서도 중요하게 다루어질 전망이다.
【 국내외 동향 】
□ 양자기술은 산업·안보적 파급력으로 반도체, 인공지능(AI) 등에 이어 미래 전략기술의 핵심으로 부상하고 있다.
ㅇ 미국은 양자기술을 미국의 안보를 위한 전략기술로 지정(‘18년)하고, 독보적 기술우위를 바탕으로 주도권 유지 전략*을 추진 중에 있으며
* ‘18년 “양자법”을 제정, 4년간 12억달러(1.4조원) 투자, 백악관 직속 국가양자조정실(NQCO) 설치, 대통령 자문을 위한 국가양자자문위원회 설립 등을 발표
ㅇ 중국도 양자굴기를 표방하고, 양자통신분야에서 우위 선점에 이어 양자컴퓨팅, 양자센서 분야에서도 미국을 빠르게 추격 중**이다.
* 세계 최초 양자통신위성(묵자호) 발사, 이를 통해 북경-비엔나 간 7,600km 양자 전송 성공(‘17)
** 세계 최대 양자연구소 설립 추진 및 ’18~’22년간 17조원 지원 등 적극적 투자 확대
ㅇ 또한, 일본은 양자기술을 인공지능, 바이오와 더불어 3대 국가전략기술로 지정하고, 주요 선도국과의 기술 협력을 강조하고 있다.
* 미국과의 기술동맹 강화를 위한 “美‧日 量子협력에 관한 도쿄 성명”을 발표(’19.12),
최근 개최된 미-일 정상회담(‘21.4.16)에서 바이오, 양자, 우주 기술 등에서 협력강화 발표
□ 반면, 우리나라는 이미 10년 이상 꾸준히 투자해온 양자기술 선도국에 비해 기술수준 및 R&D 투자규모 등이 매우 미흡한 실정이다.
ㅇ 선도국(미국) 대비 우리나라의 양자기술은 약 81.3% 수준으로 국내 전체 ICT 기술내 최하위 수준이며,
ㅇ 양자기술 분야에 대한 정부 R&D 투자(전용사업 기준)도 ‘19년 106억원에서 ‘21년 326억원으로 확대하였으나, 여전히 선도국 대비 크게 미흡한 실정이다.
【 이번 전략 수립의 의의 】
□ 세계 각국과 글로벌 기업들이 양자기술 선점을 위한 각축을 벌이고 있으며, 이번에 우리 정부도 산·학·연의 힘을 모아 10년 이상을 내다보고 국가 차원의 중장기 비전과 투자전략을 마련하였다.
□ 다행히, 양자기술은 본격 사업화 이전 단계로 지배적 기술이 정립되지 않아 추격의 기회는 열려 있는 상황으로,
ㅇ 우리의 강점인 ICT인프라, 반도체 역량 등을 활용하여 총력 대응한다면 추격이 가능할 것으로 기대된다.
【 전략 주요 내용 】
□ 비전을 ‘디지털을 넘어 퀀텀의 시대로’ 정하고,
ㅇ ‘2030년대 양자 기술 4대 강국 진입(全 산업 혁신 촉진 및 국가 안보 강화)’의 목표 하에
ㅇ ❶도전적 원천 연구 강화, ❷전문인력 확보 및 국내외 협력기반 구축, ❸특화 연구 인프라 확충 및 연계‧고도화, ❹양자 기술의 활용 및 산업 혁신 촉진 등 4대 중점전략을 추진해 나갈 계획이다.
❶ 도전적 원천 연구를 강화한다.
ㅇ (양자컴퓨팅) 양자컴퓨터 상용화에 필요한 양자 프로세서, 알고리즘, 오류보정, 응용 SW 등 4대 핵심 요소기술에 집중 투자하고,
- 50 큐비트급 한국형 양자컴퓨팅 시스템(KQIP: Korea Quantum Innovation Platform)을 조기 구축(‘22~’24)하고, 단계적으로 고도화할 계획이다.
ㅇ (양자통신) 선도국에 근접한 경쟁력을 갖춘 유선 양자암호통신 분야는 성능고도화 및 국제표준 선점 등 시장성 강화를 통해 기술우위를 확보하고,
- 무선암호통신은 유선 양자통신의 한계를 보완하여 커버리지를
확장하는 방향으로 기술 개발을 지원해 나갈 예정이다.
ㅇ (양자센서) 국내 수요가 분명한 센서에 대해서는 수요연계형 R&D를 추진하여 상용화를 촉진하고, 연구·산업의 선순환 고리를 확보해 나갈 계획이다.
< 양자 센서 기술 목표 >
구분 | 자기장 센서 | 관성 센서 | 이미징 센서 |
개발 목표 | 기존 센서 대비 100배 이상 공간분해능의 자기장 측정 센서 개발 | 기존 센서 대비 10배 이상 정밀도를 가진 가속도 측정 센서 개발 | 광학현미경대비 10배 이상 분해능 확보, 가시적 관찰이 불가능한 대상 센싱 |
활용 분야 | 반도체소자 누설전류 측정 미세암·뇌질환 검진 | 양자콤파스와 중력 지도를 이용한無GPS 항법, 자원탐사, 자연재해 예측시스템 등 | 반도체 설계, 의료·미생물용 양자현미경, 초장거리 이미지(양자라이다) 등 |
❷ 양자 특화 핵심인력을 중점 육성하고, 국내외 협력 생태계를 구축한다.
ㅇ ’30년 양자 핵심인력 1,000명 확보를 목표로, 이론-실습-(기업)프로젝트를 통합 제공하는 박사급 전문과정을 개설·운영하고,
- 선도국에 젊은 연구자(석‧박사, Post-Doc.)를 파견하여 프로젝트·교육 등에 참여하고, 해외 석학도 초빙할 계획이다.
ㅇ 또한, 산학연 역량 결집을 통한 협업생태계 구축을 위해,
- 양자분야별 전문인력·시설을 보유한 출연(연) 중심으로 허브(Hub)를 지정하고, 대학과 산업계가 협력기관(Spoke)으로 참여하여 연계·협력할 수 있도록 지원할 예정이다.
* 공동연구과제 도출·수행, 석박사급 공동 교육훈련 등
❸ 양자 연구 인프라를 확충하고 단계적으로 고도화를 추진한다.
ㅇ 고비용·고사양 장비 및 최상의 공정기술을 보유한 양자 전용 팹(파운드리)을 신속히 구축하여 산학연 공동 활용을 지원하고,
- 알고리즘에 대한 연구‧검증 지원을 위해 양자컴퓨터를 모사하는 양자가상머신을 구축‧제공(’21~)할 계획이다.
< 양자팹 구축 사업 개요 >
▪ (기간/예산) ’20~’24/ 235억원
▪ (위치/규모) 한국나노기술원(KANC) 및 성균관대(수원)내 / 약 470㎡ 규모
▪ (주요장비) 증착, 노광, 식각, 후처리 장비 등 공동 활용 지원
* 초전도 박막증착 스퍼터, 전자빔 증착기, 광학적 접촉 노광 장비, 고속 전자빔 리소그래피 등 |
❹ 마지막으로, 양자 기술의 활용과 산업 혁신을 촉진한다.
ㅇ 산학연이 참여하는 민‧관 파트너십(PPP)을 구성·운영하여, 학문적 난제, 산업혁신, 공공‧사회 문제 등 양자 기술의 적용이 가능한 난제를 발굴하고,
- “Q-플래그십 프로젝트*”를 통해 난제를 해결하여 경제‧사회적으로 유용한 성과 사례 창출을 지원할 계획이다.
* 양자기술(컴퓨팅, 통신, 센서)을 활용한 산업혁신·공공난제 해결
< 주요분야 양자 활용 예시 >
분야 | 반도체 | 의료‧신약 | 안보·국방 | 자동차·물류 |
내용 | ‧ 반도체 공정 프로세스 최적화
‧ 반도체 미세구조 설계 | ‧ DNA 구조분석을 통한 신약개발
‧ 정밀 MRI, 미세암 진단 | ‧ 사이버 공격/방어 대응
‧ 양자드론 기반 전술지역 | ‧ 교통‧물류 경로 최적화
‧ 자율차용 양자 라이더 |
ㅇ 또한, 연구 단계에서부터 향후 산업화를 고려, 국제 표준화 그룹에 참여하는 등 국제 표준화를 전략적으로 지원할 계획이다.
□ 최기영 과기정통부 장관은 “글로벌 기술경쟁 시대에 양자기술 분야에서 경쟁력을 확보하기 위해 우리가 강점을 가지고 있는 ICT 인프라, 반도체 역량 등을 활용하여 민-관이 함께 총력 대응해 나가도록 하겠다.”고 발언하였다.
□ 한편, 이번 전략에 따라 각 부처에서는 사업을 기획하고 과학기술혁신본부는 이를 검토하여 ‘22년 주요 R&D 예산 배분·조정 시 반영할 계획이다.
