발행일 2017. 12. 26 발행처융합연구정책센터 2017 DECEMBER vol.101 Technology Industry Policy 양자 (Quantum) 기술시장및정책동향 이아름 융합연구정책센터
융합 2017 DECEMBER Vol. 101 Technology Policy Industry 양자 (Quantum) 기술시장및정책동향 이아름 융합연구정책센터 01 선정배경 양자기술은기존 ICT기술의획기적인변화를가져올뿐만아니라 4차산업혁명시대의중요한기술인프라로인공지능, 빅데이터, 클라우드기반지능정보기술을더욱촉진시킬수있는미래핵심기술로주목특히양자암호통신, 양자컴퓨터등으로대표되는양자정보통신 (Quantum Information Communication) 기술은대용량연산및정보처리, 초정밀계측, 보안 암호체계고도화등다양한분야에서변화를가져 올수있을것으로기대 최근인텔, IBM, 구글등글로벌 IT 기업들도양자컴퓨터연구에착수하였고중국또한인공위성을이용한양자통신에성공 - 국내에서도양자산업의중요성을인식하고양자정보통신글로벌선도국가진입을목표로 양자정보통신중장기추진전략 ( 14년) 을수립하는등양자기술관련대규모사업에대한논의가추진 인텔의 CEO 브라이언크르자니크 (Brian Krzanich) 는 다양한문제를해결하는데에필요한 도구이면서인텔의최종목표를이뤄낼기계는양자컴퓨터이다 라고하였다. < 월스트리트저널 D.Live 컨퍼런스 ( 17.10.17) 202 Policy Policy
양자 (Quantum) 기술시장및정책동향 02 ( 개요 정의 ) 더이상작게나눌수없는에너지의최소단위를가지는입자, 즉에너지 전하 각운동량을비롯한물리적성질을나타내는불연속적인최소단위의물리량 - 길이, 에너지, 운동량, 퍼텐셜 (potential) 등의어떤물리량이부드럽게연속값을취하지않고특정최소단위의정수배로표현이가능할때그최소단위의양 - 모든물리량을쪼개고쪼개면양자가된다고볼수있음 NAVER 지식백과, 지형공간정보체계용어사전 - 양자정보통신기술은양자적특성을정보통신분야에적용하여보안, 초고속연산, 정보분석 처리등 기존정보통신의한계를극복할수있다는측면에서차세대정보통신기술로정의 양자는 양자중첩 (Quantum superposition), 양자얽힘 (Quantum entanglement), 불확정성 (Uncertainty principle) 이라는 3가지특성을지님 - ( 양자중첩 ) 여러상태가확률적으로하나의양자에동시에존재하고측정하기전까지정확한양자상태를알수없다는특성 - ( 양자얽힘 ) 둘이상의양자가가지는비고전적상관관계로두양자가서로멀리떨어져있어도존재하는특성 - ( 불확정성 ) 서로다른물리량을동시에정확하게측정불가 불확정성의원리가양자암호통신에있어중요한이유는복제가불가능하다는것을증명하기때문 그림 1. 양자의특성 출처 물리계층의신개념보안통신기술, 양자암호통신, 한국과학기술연구원 융합 Weekly TIP 03
( 범위 ) 양자역학적상태를이용한양자암호통신 ( 양자키분배등 ), 양자컴퓨터 ( 연산 ) 및이를구현할수있는소자 부품기술을포함 - ( 양자암호통신 ) 양자의특성을이용하여송 수신자간원거리통신에서비밀키를안전하게전송할수있는암호통신기술 - ( 양자컴퓨터 ) 양자의고유한특성인양자중첩과얽힘을이용하여초고속병렬연산이가능한새로운개념의컴퓨터 정보처리의기본단위가비트 (Bit) 에서양자비트 (Qubit) 로바뀌면서정보처리및연산속도의급속한증가 - ( 양자소자 부품 ) 양자암호통신과양자컴퓨터에필요한양자광학용부품및양자연산소자등양자정보통신을가능하게하는소자 부품 예시 ) 광자 ( 光子 ) 검출소자, 양자CPU, 양자메모리, 양자센서, 원자시계등 03 시장동향 1) ( 해외 ) 양자정보통신시장은기술개발및시험테스트장비등기술개발수요중심으로형성되었으며 20년 6.4조원에서 25년 26.9조원으로연평균 33.2% 로빠른성장이기대 - 지금까지는양자암호통신, 양자컴퓨터및양자응용계측등의기술개발용장비 설비중심으로성장 - 점차국방및행정망, 보안시장등을중심으로상용화전망 그림 2. 글로벌양자기술시장 ( 단위 : 억원 ) 300,000 268,751 250,000 200,000 150,000 CAGR 33.2% 137,729 190,872 100,000 50,000 43,364 47,935 53,568 58,104 64,108 74,317 96,924 0 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 출처 Market Research Media(2016.2)(2016 ~ 2020), 2020 년이후는 IITP( 정보통신기술진흥센터 ) 추정 1) 김상태 홍권기, 양자정보통신의현황과미래. 정보통신기술진흥센터 404 Policy Policy
양자 (Quantum) 기술시장및정책동향 ( 국내 ) 기술개발및테스트베드구축을중심으로시장이형성되었으며, 20년 707억원에서 25년 1.4조원으로성장예상 ( 연평균성장률 81.8%) - 양자암호통신기술은통신사업자를중심으로 17년이후부터본격적인사업화가진행되어주요정보통신인프라보호로확대될것으로예상 국내양자정보통신시장규모는글로벌시장규모를토대로추정 그림 3. 국내양자기술시장 ( 단위 : 억원 ) 16,000 14,000 12,000 10,000 8,000 CAGR 81.8% 8,500 14,051 6,000 4,000 2,000 0 4,804 2,662 1,363 56 122 193 362 707 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 출처 Market Research Media(2016.2)(2016 ~ 2020) 에기반하여 IITP( 정보통신기술진흥센터 ) 추정 04 정책동향 ( 미국 ) 국가양자정보과학비전 을수립 발표 ( 09년) 하고 양자정보과학발전계획 을수립 ( 백악관, 16년 7월 ) 하는등양자기술관련중장기정책을통해차세대정보통신기술로양자기술경쟁력확보에주력 - DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency), NSF (National Science Foundation), IARPA(Intelligence Advanced Research Projects Activity), NSA(National Security Agency) 등을통해산학연연계방식으로양자정보통신기술개발활발 미국은 DARPA 프로젝트를통해세계최초로양자암호시험통신망을구축하였으며, 13년부터 NASA에서 560km거리의양자암호통신네트워크구축중 - 구글, IBM 등의글로벌 IT 기업들도자체적으로양자컴퓨터개발에힘쓰고있음 구글은네이처기고문에서 하이브리드 방식의양자컴퓨터를 5년안에상용화하겠다고밝힘 ( 양자특유불안정성때문에상용화에 10년이상걸리는디지털방식대신하이브리드를채택, 기간을 5년이내로단축하겠다는의지 ) IBM은기존계산전용의제한된성능을지닌양자컴퓨터가아닌제약, 금융, 보안, 인공지능등에널리활용할수있는범용양자컴퓨터 Q 를상용화한다고발표 ( 17년 3월 ) 융합 Weekly TIP 05
(EU) 2006년공동협력프로젝트로 퀀텀유럽 (Quantum Europe) 을발표하였고새로운중장기연구개발프로젝트 퀀텀매니페스토 (Quantum Manifesto) 를발표 - 유럽연합이사회는 양자기술플래그십중간보고서 를발표하고 18년부터 10년간 10억유로 ( 약 1조3,000 억원 ) 를양자정보기술에투자 * 하고자함 ( 퀀텀유럽 2017: 양자기술플래그십콘퍼런스 ) * 기초양자물리학을기반으로양자통신과양자소자 계측, 양자컴퓨터, 양자시뮬레이션 4대분야에투자할계획임 - EU 공동으로양자기술에투자해정보생성부터저장, 전송등정보유통모든단계를안전하게보호하겠다는비전을제시 - 이외에도양자암호개발을위해 SECOQC(Secure Communication based on Quantum Cryptography) 프로젝트를추진하여신뢰노드적용가능성및문제점등을점검하였으며 ETSI(European Telecommunications Standards Institute, 유럽통신표준기구 ) 에서는양자암호통신표준화선도 ( 일본 ) NICT(National Institute of Information and Communication Technology, 정보통신연구기구 ) 주도로동경에양자암호시험망을구축 ( 10년) 하면서양자통신기술상용화를추진하고자함 NICT는 2040년까지기밀성이보장되는사회를위한양자로드맵에따른기술개발을진행중 - 12년에는 퍼스트 (FIRST) 프로그램 을수립하고양자정보통신기술개발및양자정보처리에 4년간 430억원투자 - 14년, FIRST 프로그램후속과제로 ImPACT 프로그램인 양자인공두뇌를양자네트워크로연결, 고급지식사회기반의실현 프로젝트를통해양자컴퓨터를통한양자인공두뇌개발을진행중 ( 중국 ) 中과학기술부는 12년양자와나노기술분야에 5년간 2,900억원을투자하고북경-상해간총 2,000km 구간에양자통신망구축에착수 - 16년 8월에는세계최초로양자통신위성 묵자호 * 를발사해 1,200km 떨어진곳에양자를전송하는것에성공하였으며이를계기로지상에서기존광섬유양자통신네트워크와결합해양자통신시스템구축예정 * 2년동안우주-지상간양자통신실험을진행예정. 지상에서레이저로보낸양자정보를받아다른지상기지국으로보내는역할수행. 발사한 600만개의양자중단하나의양자만이전송에성공했지만전문가들은양자통신실용화를앞당길만한중요한성과였다고평가 606 Policy Policy
양자 (Quantum) 기술시장및정책동향 ( 국내 ) 양자정보통신중장기추진전략 ( 14년 2월 ) * 수립을계기로본격적인기술개발추진하고있으며 16년부터대규모국책사업으로 양자정보통신중장기기술개발사업 의예비타당성조사를진행중 - 공유경제활동이활성화된것은 2010년이후임에도불구하고 2013년 81억달러, 2014년 150억달러로급속한성장을거듭하고있으며 2025년에는 3,350억달러로 20배이상시장규모가커질것으로예상됨 * 2020년양자정보통신글로벌선도국가진입 을비전으로 핵심기술 ( 양자암호통신, 양자컴퓨팅, 양자소자 / 부품등 ) 개발, 연구기반 ( 양자암호통신시험망, 검증및인증, 시범서비스망 ) 조성, 지속성장기반마련 ( 양자정보통신관련인재육성, 연구센터구축및운영, 국제협력등 ) 을주요전략으로제시 - 민간부문에서도 SK, KT 등통신업체를중심으로양자기술개발및상용화에주력 - SK는양자암호통신의거리한계 * 를극복하고장거리통신에성공하였으며 KT도지난해부터한국과학기술연구원 (KIST) 과 양자통신응용연구센터 를개소하는등공동연구추진을통한양자암호통신상용기술확보에역량집중 * 국내최초로양자암호통신전용중계장치를개발하고분당에서용인 수원까지왕복 112Km 구간의실험망에서양자암호키를전송하는데성공 05 결론 기존정보통신의한계를극복할수있는차세대정보통신기술인양자기술은 ICT와양자의융합을통해新부가가치를창출할수있는신산업으로기대가증폭비단정보통신산업뿐만아니라정보보안이중요한국방, 금융산업을비롯하여정밀분석이필요한제약 / 의료산업, 양자기반빅데이터분석등양자기술은 4차산업혁명시대의핵심기술로다양한분야로의 응용범위가확대될것으로기대 다만양자기술의중요성과영향력에도불구하고국내에서는양자관련정책실행이지연되면서기술개발이뒤처지고있는상태 - 양자기술은초기기술개발비용이크고기술진입장벽이높을뿐만아니라 ICT 산업에대한의존도가높은국내상황을감안하여정부의적극적인선투자가필요 융합 Weekly TIP 07
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양자 (Quantum) 기술시장및정책동향 참고자료 1. 김상태 홍권기 (2016), 양자정보통신의현황과미래, 정보통신기술진흥센터 2. 노동균 (2017) [ 양자정보통신혁명 ]34 차산업혁명시대, 세계는양자전쟁중, IT 조선 (http://it.chosun.com/news/article. html?no=2829397) 3. 박성수 송기봉 이상광 김기영 오진태 (2015), 양자정보통신기술현황, 한국전자통신연구원 4. 보도자료 (2014), 정보통신기술 (ICT) 정보보안및신 ( 新 ) 시장창출을위한양자정보통신중장기추진전략마련, 미래창조과학부 5. 양철민 (2017), 4 차산업혁명방패양자암호통신시장잡아라, 서울경제 (http://www.sedaily.com/newsview/1oil5kvkki/ GD05) 6. 이효정 최연경 김기범 (2017), 양자정보통신 ICT 의새로운미래, 삼정 KPMG 경제연구원 7. 최재원 (2017), 글로벌양자통신및기술동향한국양자기술미래는?, IT 뉴스 (http://www.itnews.or.kr/?p=23008) 융합 Weekly TIP 09
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