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통신3사, 양자암호 경쟁 새국면…기술 고도화·산업화 과제

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통신3사, 양자암호 경쟁 새국면…기술 고도화·산업화 과제

공공·산업분야 활용 확대…양자컴퓨팅 발전과 함께 고도화 속도

양자암호통신 개발 모습. (위부터) SK텔레콤, KT, LG유플러스. 사진=각 사이미지 확대보기
양자암호통신 개발 모습. (위부터) SK텔레콤, KT, LG유플러스. 사진=각 사
통신3사가 미래 먹거리로 지목한 양자암호통신이 새로운 국면에 접어들고 있다. 그동안 기술 개발과 보완에 거쳐 기술 고도화 단계에 접어들고 있기 때문이다.

SK텔레콤은 고려대 안암병원, 계명대 동산의료원, 평화홀딩스, 한국수력원자력, 대전광역시 등 8개 기관에 양자암호통신망을 구축했다. 8개 기관의 양자암호 통신망 거리를 합치면 약 280㎞에 이른다.

컨소시엄은 의료 부문에서 고려대 안암병원과 고려대 정릉 K-바이오 센터 구간에 양자키 분배기(QKD) 기반의 양자암호통신망을 구축했다. SK텔레콤은 병원 간 통신망에 양자키분배기(QKD)를 공급해 제 3자의 탈취 시도를 무력화하는 암호키를 만들어 보안을 강화했다.

민간 부분에서는 현대·기아 수소차의 부품 설계 기술을 개발하는 평화홀딩스에 양자난수생성기(QRNG) 기반의 응용 보안 서비스를 적용해 핵심 기술 유출을 원천 봉쇄할 수 있다. QRNG는 패턴이 불규칙한 난수를 생성해 강력한 암호키를 만들어낸다.

행정기관 등에서 활용되는 주민등록번호, 운전면허증, 계좌번호 등 개인정보에 대해서도 보안을 강화하는 등 양자보안 기술을 통해 사회안전망을 더욱 튼튼하게 구축했다.

지난해 12월 SK텔레콤이 개발한 양자암호통신 네트워크 통합관리 규격이 유럽전기통신표준화기구(ETSI)에서 산업 표준으로 채택됐다. 또 국가 시험망인 '코렌(KOREN)'망에서 서로 다른 통신장비사끼리 Q-SDN(양자암호통신망 소프트웨어 정의 네트워킹) 연동 실증을 성공적으로 완료하는 등 글로벌 대표 양자암호 기업으로 자리잡았다.

KT는 한국정보통신기술협회(TTA)에 제안한 'QKD 장치간 상호 운용을 위한 인터페이스 및 관리 모델'이 양자암호통신 관련 국내 표준안으로 최종 채택됐다고 27일 밝혔다. 이번 모델은 양자암호 키를 분배하는 장치와 관리 시스템이 직접 통신할 수 있도록 지원하는 것이 특징이다.

양자암호통신 네트워크 구성 장비들(구성요소)간의 연동에 필요한 데이터와 데이터의 형식, 프로토콜을 명시적으로 제안한 실질적 표준이다. 이를 통해 다양한 제조사의 양자암호 관련 장비를 하나의 네트워크에 섞어서 사용할 수 있어서, 양자암호 시스템을 이전보다 쉽고 안정적으로 구축이 가능하다.

이로써 KT는 2019년 '양자암호 전달 네트워크 기능 구조'에 이어 2개의 양자암호 통신 관련 국내 표준기술을 보유하게 됐다.

KT는 양자암호통신 전용회선 상품화를 위해 서비스 품질 협약(SLA) 기준에 적용 가능한 서비스 품질 파라미터를 개발했다. 이 기술은 ITU-T 국제표준화 승인과 구현을 완료했다.

핵심 기술 분야에서 KT는 20kbps 속도의 고속 양자암호통신을 독자 기술로 개발했다. 동시에 4000개 암호장비에 양자암호를 공급할 수 있는 20kbps를 구현했다. 핵심 부품인 '고속 단일광자광원 생성 모듈'과 '고속 양자난수 연동 인터페이스'도 직접 개발했다.

양자암호 네트워크를 중앙에서 통합 감시하고 제어할 수 있는 소프트웨어 정의 기반 자동화 솔루션(Q-SDN)도 개발을 완료했다.

또 별도의 양자암호 단말 없이 'QS-VPN' 스마트폰 앱으로 양자암호통신 기술을 구현할 수 있는 '양자 하이브리드' 기술도 개발했다. 기존에는 QRNG을 탑재한 양자보안 단말이나 별도의 양자통신 단말이 있어야만 양자보안통신을 사용할 수 있었지만, 'QS-VPN' 앱을 활용하면 전용 단말 없이도 스마트폰 간 양자암호통신 구현이 가능하다.

LG유플러스는 지난해 정부의 뉴딜 2차 과제 중 양자암호통신 시범 인프라 구축·운영 사업 참여하면서 '양자내성암호 서비스'의 공공·민간분야 검증을 마쳤다고 26일 밝혔다.

양자내성암호는 현존 슈퍼컴퓨터 보다 연산속도가 이론상 1000만배 빠른 양자컴퓨터도 풀어낼수 없는 수학적 알고리즘을 기반으로 한다. 물리적 특성을 이용하는 경쟁기술과는 달리 키교환, 인증 등 보안의 각 단계와 통신망의 전 구간에 적용할 수 있다는 것이 장점이다.

LG유플러스는 양자내성암호(PQC)가 적용된 전송장비를 통해 양자암호 통신망을 구현하기 위해 노력해왔다. 구체적으로 2020년에는 크립토랩, 코위버와 함께 광전송장비(ROADM)에 장착되는 양자내성암호 암호화모듈을 세계 최초로 개발한 바 있다.

지난해 2차 뉴딜과제를 통해 LG유플러스가 개발한 전송장비는 NIA에서 주관했던 2020년 1차 뉴딜과제에 적용한 기술에 국제표준 알고리즘을 하이브리드 방식으로 더해 알고리즘의 안전성을 강화했다.

LG유플러스는 이르면 올 상반기 중 기업용 양자내성암호 전용회선 서비스를 정식 출시할 예정이다. 이와 함께 양자보안을 강화한 신규 서비스를 올해 안에 선보일 계획이다.

양자암호 시장은 양자컴퓨팅의 발전에 따라 앞으로 더 고도화되고 확대될 전망이다. 한국전자통신연구원(ETRI)은 올해 초 ‘2022년 10대 기술전망’을 발표하며 ‘양자서비스’에 대해 언급했다. 양자컴퓨팅이 실험실에서 벗어나 산업화 단계에 접어들면서 ‘양자서비스’가 마련된다는 것이다.

ETRI에 따르면 최근 대형 ICT 기업들이 클라우드를 통해 양자컴퓨팅 서비스를 경쟁적으로 제공하기 시작했다. 본격적인 양자 우위 시대를 대비해 양자컴퓨팅 적용 분야를 찾고 활용 능력을 점검해야 한다.

이에 따라 고도화된 양자컴퓨팅에 대응하기 위한 양자암호통신 시장도 발전할 전망이다. 시장조사기관 마켓앤마켓은 글로벌 양자암호 시장이 2018년 1억달러에서 2023년 5억달러로 연평균 38% 성장할 것으로 전망했다. 업계에 따르면 앞으로 더 많은 사물이 통신망에 연결되면 해킹에 대한 위험도 증가하므로 이러한 트렌드는 더욱 가속화할 전망이다.


여용준 글로벌이코노믹 기자 dd0930@g-enews.com