정부는 지난 2022년 미래 대한민국을 이끌어나갈 ‘12대 국가전략기술’을 선정했는데요. 그 중 하나인 ‘양자기술’을 아시나요? 우선 ‘양자’는 물질이 갖는 최소량의 에너지 단위로 더 이상 쪼개지지 않는 상태를 말하는데요. ‘양자기술’은 기존의 물리학에서 사용되는 비트(bit)와는 달리 양자비트인 큐비트(qubit)를 사용해 정보를 표현하는 첨단 기술입니다. 양자 분야를 적용한 첨단 기술은 여러 가지가 있는데, 대표적으로 양자통신, 양자센싱, 양자컴퓨팅 등이 있습니다.
한국표준과학연구원 정문 앞 전경.
대한민국 양자기술의 핵심 연구기관인 한국표준과학연구원(대전 유성구 가정로 267)을 다녀왔습니다. 대덕연구개발특구 내에 위치한 한국표준과학연구원(이하 표준연)은 우리나라의 도량형 분야를 연구·개발하는 대표 기관으로 올해 설립 50주년을 맞았습니다. 표준연은 1년 전, 대덕연구개발특구 50주년을 기념하는 ‘정부출연연구기관 주말개방’ 프로그램 참여에 이은 두 번째 방문입니다.
한국표준과학연구원 중앙 행정동으로 가는 길.
표준연은 작년 3월 과학기술정보통신부로부터 ‘양자국가기술전략센터’로 공식 지정된 정부출연연입니다. 양자국가기술전략센터는 과학기술기본법 및 동법 시행령에 따른 연구개발투자전략지원기관으로써 양자과학기술 전 분야에 걸쳐 연구현장의 전문성을 바탕으로 국가적인 관점의 양자과학기술 전략 수립을 지원하는 기구입니다.
한국표준과학연구원 행정동 세종홀 전경.
표준연 일원은 보안구역으로 지정되어 일반인의 출입이 어렵습니다. 때문에 정문 안내소에서 방문 목적과 함께 출입증을 발급받아 바로 중앙 행정동으로 이동했는데요. 예정된 양자기술 연구원 인터뷰에 앞서 행정동 1층에 있는 세종홀(전시관)부터 둘러봤습니다.
대덕연구개발특구 1호 입주 기관인 한국표준과학연구원의 역사.
한국표준과학연구원의 보물.
표준연 세종홀(전시관)은 대덕연구개발특구 1호 입주 기관인 표준연의 역사 및 주요 연구 성과를 전시·홍보하는 곳인데요. 먼저 우리나라에서 도량형 제도를 확립한 조선 세종시대의 발명품인 측우기와 해시계를 만날 수 있었습니다. 또한 유척(鍮尺)이라는 이동형 국가표준기를 볼 수 있었는데, 동으로 만든 사각형 모양의 자입니다. 암행어사가 마패(馬牌)와 함께 늘 허리춤에 차고 다녔던 유척은 측정도구로 널리 활용되면서 사회정의를 바로 세우는 척도가 되는 아주 중요한 역할을 했습니다.
7개의 국제단위계(SI)를 설명하고 전시한 공간.
미터(m), 킬로그램(kg), 초(s), 암페어(A), 켈빈(K), 몰(mol), 칸델라(cd) 등 7개의 국제단위계(SI)를 자세히 설명하는 전시월과 관련 전시물도 눈길을 끌었는데요. 길이, 질량, 시간, 전파, 색상, 온도에 있어 공통된 표준은 일상생활의 가장 기초가 되는 과학적 질서임을 다시 한 번 느끼게 되었습니다.
50큐비트급 초전도양자컴퓨터 모형을 설명하고 있는 최가현 선임연구원.
이어 표준연 홍보실 담당자와 함께 양자 연구와 관련된 다양한 이야기를 듣고자 첨단측정연구동으로 향했습니다. 이날 인터뷰에 협조해주신 분은 초전도양자컴퓨팅시스템연구단 소속 최가현 선임연구원입니다.
“저희 초전도양자컴퓨팅 연구팀은 초전도 큐비트의 양자역학적 현상을 이용한 양자컴퓨팅 시스템을 개발하고 있습니다.”
최가현 선임연구원은 연구팀에서 하는 일을 한마디로 이렇게 소개했습니다.
최 연구원은 “양자컴퓨터는 슈퍼컴퓨터도 계산하지 못하는 것을 빠르게 연산하는 장점이 있어 향후 금융, 의료, 제약, 화학, 국방, 항공우주 등 다양한 분야에서 유용하게 활용될 것으로 보인다”며 “분자설계의 최적화를 통한 신약 및 신소재 개발, 최적화된 금융 포트폴리오 제공, 비행 제어 시스템 오류 해결 등을 예로 들 수 있다”고 말했습니다.
그는 “양자컴퓨팅 분야는 미국 IBM사가 선두주자로 꼽히고 있다”며 “우리나라는 올해 초 표준연 자체 기술로 개발한 20큐비트급 성능의 양자컴퓨팅을 성공적으로 시연했고, 2026년까지 50큐비트급 양자컴퓨팅 구축을 목표로 하고 있다”고 우리의 연구 현황에 대해 설명해 주었습니다.
최 연구원은 ”현재 우리나라의 양자 관련 산업은 아직 걸음마 단계로, 특히 양자컴퓨팅 부품의 거의 대부분은 수입에 의존하고 있다”며 “하지만 얼마 전, 독자적인 소부장 산업 육성을 위한 ‘양자컴퓨팅 소부장(소재·부품·장비) 스케일업 밸리 협의체’를 구성했다. 앞으로 양자 산업 육성을 위한 정부의 지원 속 관련 기술 인프라 확충으로 우리나라가 양자 분야의 강국이 되기를 희망한다”고 기대했습니다.
연구실 내에 있는 양자컴퓨터 실물.
일반인들이 체감할 수 있는 양자기술의 상용화는 향후 10년 안팎의 시간이 소요될 것으로 예측되는데요. 과학기술정보통신부가 발표한 ‘대한민국 양자과학기술 전략’에 따르면, 오는 2035년까지 민·관 합동 투자를 통해 선도국 대비 85% 기술수준 달성, 2,500명 이상의 양자 핵심 인력 양성, 1천 큐비트 양자컴퓨터 개발 등을 목표로 하고 있습니다.
미래 과학기술의 핵심 축이 될 양자기술, 그 중심에 대한민국이 우뚝 설 수 있기를 기대해봅니다.
이 누리집은 대한민국 공식 전자정부 누리집입니다.
