[방송기술저널 백선하 기자] SK텔레콤은 유럽연합(EU) 대규모 연구기금인 ‘호라이즌 유럽(Horizon Europe)’의 과제로 차세대 양자암호 기술을 개발한다고 6월 9일 밝혔다. 이번 과제는 유럽 3개국과 공동 협력하는 다국가 프로젝트로 향후 3년 동안 진행될 예정이다.
호라이즌은 EU에서 운영하는 대표적인 연구기금으로, 개별 회원국이 추진하기 어려운 R&I 사업을 EU 차원에서 진행해 유럽 연구자 간 결속을 강화하고 기술 역량을 확보하는 것을 목적으로 하고 있다. EU는 호라이즌 유럽에 2021년부터 2027년까지 총 7년간 955억 유로 규모의 연구비를 지원한다.
EU는 EU 회원국 및 인근 국가만 참여했던 이전 프로그램과 달리 호라이즌 유럽부터 비유럽지역 6개국에 준회원국 가입을 제안했다. 우리나라는 지난해 7월 아시아 국가 최초로 준회원국으로 가입해 유럽으로부터 직접 예산을 지원받을 수 있게 됐다.
SK텔레콤은 양자암호 분야 전문성을 바탕으로 아시아 민간기업으로는 최초로 연구비를 지원받는 기회를 얻었다.
이번 과제 목표는 통신 보안 강화를 위해 차세대 ‘QPIC-AI(Quantum Photonic Integrated Circuit-AI)’ 기반의 양자키분배(QKD) 시스템을 구현, 실증하는 것이다.
QKD(Quantum Key Distribution)는 양자 역학의 특성을 기반으로 신호를 주고받는 양쪽에서 동시에 양자 암호키를 생성 및 분배하는 기술이다. 제3자가 중간에서 가로채려는 순간 양자의 물리적 상태가 변하기 때문에 원칙적으로 해킹이 불가능해 현존하는 암호체계 가운데 가장 보안성이 뛰어나다고 평가된다.
그러나 현재 QKD 시스템은 보급에 한계가 있다. 단일 광자 광원·간섭계 등 정밀 광학 부품들을 각각 개별 장비 형태로 조립·정렬해야 해 시스템이 크고 무거우며, 구축 비용에 대한 부담도 있기 때문이다.
이번 과제에서 SK텔레콤이 개발하는 ‘QPIC-AI’는 이 문제를 두 가지 방식으로 동시에 해결하는 기술이다.
우선, 여러 장비가 필요했던 광학 부품들을 반도체 공정 기술(PIC, Photonic Integrated Circuit·광자집적회로)로 하나의 작은 칩에 집약해 시스템을 대폭 소형화한다. 또, 임베디드 AI를 탑재해 온도·진동 등 외부 환경 변화로 흔들리는 광학 상태를 실시간으로 감지·보정함으로써 QKD 시스템의 안정성을 높인다.
QPIC 공정 기술의 기대효과는 칩 기반 설계를 통한 소형화에 그치지 않는다. 반도체 공정을 통해 대량 생산이 가능해지면 단가가 낮아지고, 전력 소비도 줄어들어 운용 비용도 함께 절감된다. 지금까지 주로 국방·금융 등 일부 분야에 한정됐던 QKD 기술이 더 넓은 영역으로 확산될 수 있는 기반이 마련되는 것이다.
이번 프로젝트는 그리스 국립과학연구센터(NCSRD), 오스트리아 기술연구원(AIT), 독일의 반도체 스타트업 시노게이트UG 등 유럽 3개국의 기관들도 참여한다.
NCSRD가 과제를 총괄하며 QKD 광학계 제어용 AI를 개발하고, AIT는 키 관리 시스템 개발, 시노게이트 UG는 AI 기능 로직 설계를 진행할 계획이다. SK텔레콤은 PIC 기반 QKD 시스템 개발, AI 기능 적용과 QKD 테스트베드 구축·검증을 담당하고, ETRI는 PIC 기반 QKD 송신부 및 수신부 광학계 칩 개발을 진행한다.
