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11.25 (월)

[퀀텀 이니셔티브 선봉 ETRI] 〈3〉세계 최초 유·무선 QKD 송신 모듈 구현…양자 통신 세계 선도한다

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양자 통신은 양자 상태가 갖는 중첩 또는 얽힘 특성을 이용해, 정보를 전달하는 통신을 뜻한다. 통신 분야의 오랜 이슈인 보안성 문제 해답으로 여겨진다. 기존 통신 방식과 달리 양자컴퓨팅으로도 보안을 뚫는 것이 불가능하다.

이런 양자 통신 분야 역시 한국전자통신연구원(ETRI·원장 방승찬)이 과학기술정보통신부, 정보통신기획평가원(IITP)의 지원으로 많은 성과를 통해 이름을 알리고 있다.

이에 따라 ETRI 양자 분야 연구 성과는 양자 통신 분야에서부터 나오기 시작했다. 현재 양자기술연구본부장인 윤천주 박사가 참여한 연구로 2005년 당시 국내 최초로 유선 양자암호통신 시연에 성공했다.

ETRI의 최초 성과는 이후에도 이어졌다. 2018년에도 역시 국내 최초로 무선 양자암호통신 실환경 전송에 성공하며 또다시 이름을 알렸다.

전자신문

2017년 당시 윤천주 양자기술연구본부장(오른쪽)을 비롯한 ETRI 연구진이 무선 양자암호통신 기술을 연구하고 있다.

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지난해에는 암호키를 양자 상태로 전달, 정보의 안전을 기하는 '양자키 분배(QKD)' 분야에서 의미 깊은 성과를 거두기도 했다.

광집적 기반 유·무선 QKD 송신부 모듈을 개발했고, 이 가운데 유선 모듈기술은 기술이전까지 마쳤다. 국내는 물론이고 세계에서도 처음 이룬 쾌거다.

이 성과는 대량 생산·저가화에 유리하다는 점에서 특히 이목을 끌었다. 부피가 크고 비싼 광학부품이 기존 기술 구현의 가장 큰 걸림돌이었는데, 광집적화한 'CFP2 모듈'을 통해 난제를 해소했다. 이만큼의 소형화 기술력을 갖춘 곳은 세계에서도 손에 꼽는데, 이마저도 유선만 가능했다.

이런 QKD 무선 모듈은 향후 드론과 같은 작은 이동체에 활용돼 보안성을 극대화할 수 있다.

ETRI는 이밖에도 다양한 연구를 하고 있다. 단일광자광원, 양자메모리, 단일광자검출기 영역에서도 연구와 성과가 이어지고 있다.

단일광자광원은 양자암호통신에 핵심적인 부분 중 하나다. 광자에 암호키를 담아 통신을 하는데, 광자가 여러 개 발생한다면 이를 가로채 도청이 가능하게 된다. 이것이 단일광자광원 개발이 중요한 이유로, 현재 ETRI 연구진이 연구에 힘쓰고 있다.

ETRI 연구진은 올해 손가락 두 마디 크기 모듈로 상온 동작하는 독립형 단일광자광원을 선보였다.

역시 개발에 힘쓰는 양자메모리는 양자중계기 핵심 요소로, 양자네트워크를 확장하는 데 필수다.

직접 연결된 두 지점 외에 네트워크를 확장하려면, 현재는 고전적인 통신 방식으로 확장할 수밖에 없어 보안성 확보가 어렵다. 양자메모리, 그리고 이를 활용한 양자중계기는 양자신호를 두 지점 너머로 확장할 수 있게 한다. 앞으로도 ETRI의 노력은 계속된다. 우선 송신부만 집적화해 구현한 QKD 모듈을 수신부까지 확장, 송수신부를 함께 집적화한 트랜시버를 구현코자 한다.

그동안 쌓은 단일광자광원, 양자메모리 기술을 더욱 고도화하고 양자암호통신을 수십 킬로미터(㎞) 거리까지 확장하고자 한다.

ETRI는 자신이 있다는 입장이다. 광집적화 기반 양자암호통신 모듈 분야에서 세계에서도 제일 앞선 기술을 보유하는 등 기술력이 남다르기 때문이라는 것이다.

최병석 ETRI 양자통신연구실장은 “ETRI는 이전부터 통신에 강점을 가진 기관으로, 이를 양자 통신에 접목해 연구 역량과 성과를 극대화하는 것이 가능하다”며 “지금도 그렇지만 앞으로도 세계 최고 수준의 성과를 거듭해 낼 수 있을 것”이라고 말했다.

김영준 기자 kyj85@etnews.com

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