정상권 한국과학기술원(KAIST) 기계공학과 교수 연구진은 세계 최초로 자기장 변화를 이용해 절대온도에 가까운 온도를 구현하는 방식의 ‘단열 탈자 냉동기’와 흡착식 냉동기를 통합한 구조를 제안하고 이를 구현해 절대온도 0.3K(-272.85도)의 냉각 온도를 달성했다고 19일 밝혔다. 흡착식 냉동은 활성탄과 같은 고체 흡착제 표면에 기체가 달라붙는 흡착 현상을 이용해 냉각 효과를 내는 방식이다.
지금까지 초저온 냉각을 위해 동위원소인 헬륨-3과 헬륨-4의 혼합물을 이용한 희석식 냉동기가 사용돼 왔다. 희석식 냉동기는 헬륨-3이 희석되는 과정에서 열을 흡수하는 원리를 이용한 냉각 방식이다. 하지만 희석식 냉동기는 값이 매우 비싼 헬륨-3을 사용하고, 밀도가 매우 낮은 헬륨-3이 순환하는 시스템이기 때문에 상온부에 거대한 기체 순환 장치가 요구돼 시스템의 크기가 거대하다는 단점이 있다.
연구진은 값이 비싼 헬륨-3을 냉매로 사용하지 않으면서 비교적 소형의 크기로 초저온을 달성할 수 있는 냉각장치를 개발했다. 자기장 변화를 이용한 단열 탈자 냉동기에서 기체 압축과 팽창을 통한 기존 냉각 방식과 달리 자성 물질의 압축과 팽창을 가능하게 하는 초전도 자석으로 기존의 대형 기체 순환 장치를 대체해 시스템을 소형화했다.
정상권 교수는 “이번에 개발한 ‘통합형 단열 탈자 냉동기’는 소형화와 단순성을 모두 갖춘 혁신적인 초저온 냉각 방식으로, 다양한 양자 소자 냉각에 활용될 것으로 기대된다”며 “앞으로 더 낮은 온도를 구현할 수 있는 자성 물질을 선택한다면 기존 희석식 냉동기를 완전히 대체할 수 있을 것”이라고 말했다.
이번 연구 결과는 내년 5월 미 항공우주국(NASA)이 주관하는 우주 극저온 워크숍(Space Cryogenics Workshop, SCW)에서 발표될 예정이다.
엑스게이트는 네트워크 보안장비 회사로 SKT와 양자암호통신 기반 가상사설망(이하 VPN) 기술 개발을 완료한 바 있다. SKT는 엑스게이트의 VPN 서버 장비에 IDQ의 QRNG(양자난수생성기) 칩셋을 연동해 양자암호통신 기반 VPN을 개발했다.
양자암호통신 기반 VPN에는 양자암호통신 기술이 적용됐다. 양자 컴퓨팅에 의해 해킹 위험에 노출될 수 있는 기존 암호화 방식에 양자난수생성 기술을 활용해 보안성을 대폭 개선했다. 또한 엑스게이트의 VPN 장비에 QRNG 칩셋을 적용하는 방식으로 구현했기 때문에 기존 VPN 이용 시 필요한 장비 외에 별도 추가 장비가 필요하지 않다.
케이씨에스 양자암호장비는 자율주행 로봇이 청사 내부 시설물 상황을 순찰하면서 카메라로 촬영한 실시간 영상데이터를 수집하고 암·복호화한다. 또 청사내 소방·조명설비에 부착한 센서 측정 데이터를 IoT게이트웨이에서 수집하면 양자암호장비가 그 데이터를 암호화해 AI통합관제센터로 보내고 보안서버에서 암호화한 영상·센서 데이터를 복호화한다.
우리넷에서 보유한 QENC(양자통신암호화장비)와 연동되어 구성되는 양자키분배장치(QKD)는 ▲양자역학원리인 양자 상태의 중첩성(Superposition state) ▲양자 상태의 복제 불가성(No cloning) ▲측정에 의한 양자 상태 소멸성을 이용하여 데이터 암호용으로 사용되는 비밀키(대칭난수)를 안전하게 분배, 통신채널로 전송되는 데이터의 보안성을 획기적으로 높이는 첨단 기술의 통신장비로 이론적으로 해킹이 불가능해 완벽하게 안전한 통신 방법으로 알려졌다.
퀀텀온은 앞서 임시주주총회를 열고 사업 다각화를 위해 △양자배터리 관련 연구개발업 △태양광 모듈 제조업 △전기차 충전기 관련 연구개발 및 용역 사업 △모빌리티 관련 사업 △물리, 화학 및 생물학 연구개발업 등을 사업목적에 추가하기로 했다.
한국첨단소재(구 피피아이)는 한국전자통신연구원과 함께 양자인터넷 사업을 진행하고 있는 것으로 알려져 있다. 향후 50큐비트 양자컴퓨터의 시스템 요구사항 및 클라우드 서비스 운영 방향을 자문하는 등 양자컴퓨팅 활용 활성화 및 서비스 산업 창출을 촉진할 계획으로 알려져 있어 투자자들의 관심이 몰린 것으로 풀이된다.
우리로는 양자의 가장 대표적인 입자인 광자를 다루는 광(光)산업 기업이다. 최근 양자암호통신의 핵심 칩인 양자암호통신용 단일광자 검출소자(SPAD) 제품을 개발해 양산품 생산 단계에 진입했다.
아이씨티케이는 LG유플러스와 양자내성암호(PQC) 기술이 적용된 Giant 5(G5) 칩을 개발에 성공했다. PUF기술과 양자암호 기술이 적용된 칩의 상용화로는 세계 최초 사례다. G5칩을 기반으로 USIM 및 eSIM을 개발해 통신 디바이스 등에 이미 적용 중이다. PQC를 접목한 모듈을 비롯해 qTrustNet VPN을 LG유플러스와 코위버 등에 공급하면서 PQC 분야 기업으로선 가장 발 빠르게 상용화를 이루고 있다고 평가받는다.
드림시큐리티는 지난해 11월 양자키관리장비(QKMS) 제품 MagicQKM가 국내 최초로 국가정보원 보안 검증을 획득했다. 양자키관리장비는 양자암호통신 3대 핵심 장비(양자키분배장비인 QKD, 양자통신암호화장비인 QENC를 포함) 중 하나다.
드림시큐리티는 양자키분배장치 비밀키 수신, 가공키 저장, 공급키 제공, 불필요한 키 파기 등 생명주기 관리 등의 역할을 수행하고 있다. 또한 드림시큐리티는 한국과학기술정보연구원으로부터 이전받은 양자암호키관리 원천기술을 통해 MagicQKM을 지속 개선하고 있다.
쏠리드는 이동통신 및 유선통신 관련 네트워크 장비의 제조 개발 등의 사업을 영위하고 있다. 쏠리드는 투자사 크립토랩이 양자암호 기술을 보유하고 있어 관련주로 꼽힌다.
핀테크 보안기업 아톤은 양자내성암호화 기술을 적용한 차세대 사설인증 솔루션 개발을 완료한 바 있다.
옵티시스는 국책과제 수행를 통해 100G급 이더넷 스위치 테스트 보드 설계 및 제작 High gain 양자우물 구조 설계 및 성장 기술 개발을 완료한 것으로 확인됐다.
옵티시스 최고경영자(CEO) 신현국 박사는 서울대 물리학과에서 양자중력이론으로 박사학위를 받았으며 이후 삼성전자에서 양자 관련기술 개발하는 등 이론과 실무를 겸비한 국내 최고수준의 전문가다.
옵티시스는 이 과제를 통해 기존 세계 유수의 광 모듈 업체와는 전혀 다른 타입의 광모듈 용 핵심부품인 광전엔진을 개발했다. 확고한 가격 경쟁력 확보는 물론이고, 기존 제품 대비 10% 이상의 소모전력 감소도 구현했다.
코위버는 유선 광전송장비 등을 만들어 판매한다. 앞서 양자내성암호 기술을 적용한 통신장비를 개발했다.
한컴위드의 엑스디비는 암호 보안기술 연구 전문 자회사인 소프트포럼과 공동 개발한 양자내성 암호(PQC) 기술과 암호키를 쉽게 유추할 수 없는 화이트박스 암호(WBC) 기술을 추가로 탑재해 보안성을 강화
라온시큐어는 앞으로 10년 안에 도래할 것으로 예상되는 양자컴퓨팅 상용화 시대를 대비하기 위해 앞으로도 다양한 PQC 기반 보안 솔루션들을 상용화할 계획이다.
경북대학교 전자공학부 김대현 교수팀과 큐에스아이의 공동 연구를 통해 양자 컴퓨팅(Quantum Computing) 시스템에서 핵심 반도체 소자 부품으로 활용될 것으로 기대되는 극저온(4K) 환경에서 세계 최고 수준의 이동도 트랜지스터 (High-Electron-Mobility Transistors, HEMTs) 반도체 전자소자를 개발했다.
양자보안사업을 진행하고 있는 아이윈플러스와 양자 관련 사업을 진행하는 디지서트와 파트너사인 한국전자인증도 주목받고 있다.
김준형 빅데이터뉴스 기자 kjh@thebigdata.co.kr
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