한국의 양자 기술 '골든 타임', 2.3점의 현실을 넘어설 수 있을까?

왜 지금, 양자 기술이 '게임 체인저'일까?

양자 기술은 양자역학의 신비로운 원리인 중첩성과 얽힘을 활용하여 기존 컴퓨팅의 한계를 뛰어넘는 혁신적인 기술입니다.

전통적인 컴퓨터가 정보를 0과 1의 이진법으로 처리하는 반면, 양자 컴퓨터는 큐비트(Qubit)의 중첩성 덕분에 0과 1 상태를 동시에 가질 수 있어, 비트가 하나 늘어날 때마다 성능이 두 배로 증가하는 기하급수적인 연산 능력을 자랑합니다.

이러한 압도적인 잠재력 덕분에 양자 기술은 신약 개발, 신소재 설계, 금융 시장 최적화, 국가 안보 등 인류의 난제를 해결할 ‘게임 체인저’로 평가받고 있습니다.

 

이러한 무한한 가능성을 선점하기 위해 미국, 중국 등 주요국들은 양자 기술을 국가의 명운이 걸린 전략 자원으로 규정하고 막대한 투자를 아끼지 않고 있습니다.

우리는 지금, 양자 패권을 두고 보이지 않는 전쟁이 벌어지는 격변의 시대에 살고 있습니다.

이러한 국제적 흐름 속에서 대한민국 정부는 2023년을 '대한민국 양자 도약 원년'으로 선포하며 양자 기술을 집중적으로 발전시키겠다는 강력한 의지를 천명했습니다.

이는 우리가 양자 기술의 판도를 바꿀 수 있는 '골든 타임'의 문턱에 서 있음을 의미합니다.

 

그러나 이 담대한 비전과 함께, 우리가 직면한 냉정한 현실도 함께 드러났습니다.

국내외 전문가들의 평가를 종합한 결과, 한국의 양자 기술 수준은 선도국인 미국(100점)과 비교했을 때 2.3점이라는 초라한 점수에 그친다는 것입니다.

이번 글은 이 2.3점이라는 숫자의 의미를 깊이 있게 분석하고, 대한민국이 이 '골든 타임'을 성공적으로 활용하여 '퀀텀 점프'를 이룰 수 있을지에 대한 질문에 답을 찾아보고자 합니다.

Part 1. 2.3점의 진실: 우리가 직면한 냉정한 현실 🧊

2024년 6월, 과학기술정보통신부가 발표한 '글로벌 R&D 전략지도'는 한국의 양자 기술에 대한 냉정한 자기 진단을 담고 있어 큰 충격을 주었습니다.

이 점수는 단순히 외부 기관의 평가가 아니라, 우리 스스로가 우리의 현주소를 가감 없이 평가했다는 점에서 더욱 중요한 의미를 갖습니다.

보고서는 논문, 특허, 전문가 정성 평가를 종합하여 한국의 양자 기술 수준이 주요 12개국 중 최하위라고 평가했습니다.

세부 분야별로 이 점수를 해부해 보면, 우리가 넘어야 할 산이 얼마나 높은지 더욱 명확히 알 수 있습니다.

양자 기술의 핵심인 양자 컴퓨팅 분야에서 미국이 100점, 중국이 35점을 기록한 반면, 한국은 2.3점에 머물렀습니다.

또한, 미래 보안 기술의 핵심인 양자 통신과 초정밀 측정 기술인 양자 센싱 역시 각각 2.9점에 그쳐, 전 분야에 걸쳐 선도국과 압도적인 기술 격차를 보이고 있습니다.

 

다음 테이블은 우리가 직면한 현실을 한눈에 보여주는 핵심 지표입니다.

양자 기술 분야	미국 기술 수준 (점)	중국 기술 수준 (점)	한국 기술 수준 (점)
양자 컴퓨팅	100	35	2.3
양자 통신	84.8	82.5	2.9
양자 센싱	-	-	2.9

 

이처럼 낮은 점수는 단순한 기술력의 부족을 넘어, 양자 생태계 전반의 미성숙함을 방증하는 것입니다. 양자 컴퓨터는 큐비트의 상태가 외부 환경의 미세한 간섭에도 쉽게 파괴되는 '디코히런스' 문제와, 복잡한 계산 과정에서 필연적으로 발생하는 오류율을 보정해야 하는 기술적 난제를 안고 있습니다. 이를 해결하기 위해 절대온도(−273.15℃)에 가까운 극저온 환경을 유지해야 하며, 수많은 큐비트를 제어하는 복잡한 시스템이 필요합니다.

현재 한국은 이러한 근본적인 기술 난제를 해결할 인력과 인프라가 절대적으로 부족한 상황입니다. 2024년 500명에 불과한 양자 핵심 인력을 2035년까지 2,500명으로 확대하겠다는 목표를 세웠지만, 이미 막대한 인력을 양성 중인 선도국과의 격차는 여전합니다. 이 2.3점이라는 숫자는 기술, 인력, 인프라의 총체적인 불모지 상황을 보여주는 지표입니다. 그러나 동시에 이 점수는 우리 정부가 스스로의 현주소를 가감 없이 평가하고, 문제를 직시하겠다는 강력한 의지를 표명한 것이기도 합니다. 2.3점은 결코 포기해야 할 약점이 아니라, 앞으로의 도약을 위한 전략적 기폭제 역할을 하며, 우리 모두를 단결시키는 강력한 동기가 될 수 있습니다.

Part 2. '퀀텀 코리아'의 반격: 골든 타임을 잡기 위한 전략들 🛡️

냉정한 자기 진단에 이어, 대한민국은 이 '골든 타임'을 놓치지 않기 위해 과감하고 구체적인 전략을 추진하고 있습니다.

정부는 2023년 발표한 '대한민국 양자과학기술 전략'을 통해 2035년까지 달성할 담대한 목표를 제시했습니다.

• 기술 수준: 선도국 대비 85% 수준 달성
  
  
• 인력 양성: 양자 핵심 인력 2,500명 양성 (현재의 약 7배)
  
  
• 기업 육성: 양자 활용·공급 기업 1,200개 육성 (2022년 대비 15배)

이러한 목표를 달성하기 위해 2025년을 '대한민국 양자산업화 원년'으로 삼고, 전년 대비 54.1% 증가한 1,980억 원의 예산을 양자 기술에 집중적으로 투자하고 있습니다.

이는 단순한 연구 지원을 넘어, 양자 기술이 산업적 성과로 이어지도록 하는 마중물 역할을 하고 있습니다.

이러한 막대한 투자를 뒷받침하는 구체적인 청사진은 '퀀텀 이니셔티브 추진 전략'에 담겨 있습니다.

 

이 전략은 크게 세 가지 축으로 나뉩니다.

1. 전략적 R&D와 인재 양성:
   선도국과의 기술 격차를 해소하기 위해 '실패를 허용하는 혁신도전형 R&D'를 추진하고, 특정 목표와 기한을 두고 연구하는 '임무지향적 연구개발'을 강화합니다.
   양자 대학원 및 '퀀텀 플랫폼' 사업을 통해 핵심 인력을 양성하고, 해외 선도 연구기관과의 협력을 확대하여 글로벌 인재 순환 체계를 구축합니다.
   
   
2. 기초·원천 연구를 넘어 산업화 기반 마련:
   양자 이득을 조기에 실현하기 위해 양자 소프트웨어와 알고리즘 개발을 중점적으로 지원합니다.
   또한, 양자 소부장(소재·부품·장비) 산업을 육성하고, 스타트업 성장을 지원하며, 연구자 중심의 개방형 양자팹과 공공·민간 양자 파운드리를 단계적으로 구축하여 산업 생태계 기반을 마련합니다.
   
   
3. 글로벌 협력과 기술 안보 확보:
   양자 기술이 국가 안보와 직결된 만큼, 동맹국과의 긴밀한 협력 체계를 구축하고, 국제 공동 연구실 사업을 통해 기술 통제에 대응하는 우회 전략을 모색합니다.

이러한 전략은 단순히 말로만 그치지 않고, 2025년도 신규 R&D 과제 목록에 구체적인 예산과 함께 명시되어 있습니다.
다음 테이블은 정부의 투자가 어떤 분야에 집중되고 있는지 명확히 보여줍니다.

 

2025년 주요 양자 기술 R&D 신규 과제 (1,980억 원 예산)

양자 분야	주요 신규 과제명	2025년 투자 예산 (억 원)	연구 기간
양자 컴퓨팅	양자이득 도전 연구 (기관/개인)	7.5 / 1.1	3년
	양자컴퓨팅 서비스 및 활용체계 구축	28.5	4년
양자 통신	양자암호통신 산업확산 및 기술개발	12	4년
	초소형 양자 난수 발생기 개발	8.64	4년
양자 센서	고효율 SPAD 공정기술 및 상용제품 개발	12.5	5년
	나노 구조체 기반 양자센서 소자 개발	8.62	4년
공통 기술	양자 연구거점 (퀀텀 플랫폼) 구축 (2개)	각 27.5	5년
	핵심 소재, 부품, 장비 원천기술 개발 (3개)	각 18	5년

 

이 테이블은 정부가 막연한 '투자'를 넘어, 양자 이득 도전 연구나 양자 컴퓨팅 서비스 활용 체계 구축과 같이 산업화와 직결된 과제에 중점을 두고 있음을 보여줍니다.

이는 '골든 타임'을 단순한 기초 연구 기간으로 여기는 것이 아니라, 실질적인 산업 성과로 연결하려는 정부의 강력한 의지를 나타냅니다.

Part 3. 현장 리포트: 대한민국 양자 생태계의 생생한 움직임 🏃

정부의 정책적 지원 아래, 국내 양자 생태계는 연구기관, 대기업, 스타트업을 아우르는 유기적인 움직임을 보이고 있습니다.

이들은 각자의 강점을 활용하여 양자 기술의 상용화라는 공동의 목표를 향해 나아가고 있습니다.

연구기관의 끈질긴 도전

한국과학기술연구원(KIST), 한국표준과학연구원(KRISS), 한국전자통신연구원(ETRI)과 같은 정부 출연연들은 양자 기술 연구의 핵심 축을 담당하고 있습니다.

특히 KIST는 광자 큐비트와 다이아몬드 NV 센터 기반 연구를 통해 세계 최고 수준의 양자 오류정정 기술 성과를 달성했습니다.

이러한 기관들의 노력은 양자 기술의 근본적인 난제들을 해결하고, 국내 양자 생태계의 토대를 닦는 중요한 역할을 하고 있습니다.

대기업의 참전: '실용'과 '미래'의 두 갈래 길

국내 대기업들은 양자 기술의 불확실성을 고려하여 매우 현실적이고 실용적인 접근법을 취하고 있습니다.

당장 상용화가 어려운 범용 양자 컴퓨터 자체 개발보다는, 양자내성암호(PQC)와 같은 분야에 우선 투자하는 전략입니다.

• 삼성전자와 LG유플러스:
  양자 컴퓨터가 현재의 암호 체계를 무력화할 수 있다는 위협에 대비해 PQC 기술을 선제적으로 도입하고 있습니다.
  삼성전자는 갤럭시 S25에 PQC 기능을 탑재하며 실질적인 보안 솔루션을 제시했고, LG유플러스 역시 PQC 기반의 양자 보안 시스템을 시연하며 데이터 보안 요구에 부응하고 있습니다.
  이는 막대한 초기 투자 비용과 기술적 불확실성을 감수하는 대신, 시장 수요가 명확한 '보안' 분야를 선점하여 장기적인 양자 경쟁에 대비하겠다는 현명한 선택으로 풀이됩니다.
  
  
• 삼성과 SK하이닉스:
  양자 컴퓨터의 핵심 부품인 QPU(Quantum Processing Unit) 개발은 아직 시작 단계에 머물러 있지만, 전문가들은 "언제 시작하느냐의 시점만 남았다"고 언급하며 이들 기업의 잠재적인 참여 가능성을 시사하고 있습니다.
  이는 반도체 미세 공정에서 세계 최고 수준의 기술력을 축적한 한국의 독보적인 강점이 양자 하드웨어 분야에서 시너지를 낼 수 있음을 보여줍니다.

소부장 국산화의 빛: SDT의 '크라이오랙'

양자 기술의 자립에 있어 가장 중요한 요소 중 하나는 핵심 소재·부품·장비(소부장)의 국산화입니다.

2025년 '퀀텀 코리아' 행사에서는 SDT가 양자 컴퓨터 운영에 필수적인 국산 극저온 냉각기인 '크라이오랙(CryoRack)'을 공개할 예정입니다.

이 장비는 양자 프로세서를 안정적으로 유지하는 핵심 기능을 담당하며, 국산 기술의 경쟁력을 높이는 데 기여할 것입니다.

이 사례는 한국이 강점을 가진 소부장 분야에서 양자 기술 자립의 희망을 발견할 수 있음을 보여줍니다.

다음은 국내 양자 생태계의 주요 플레이어들과 이들의 역할 분담을 정리한 테이블입니다.

 

국내 주요 양자 플레이어 및 이들의 역할

구분	기관/기업명	주요 역할/기술
연구기관	한국과학기술연구원(KIST), 한국표준과학연구원(KRISS), 한국전자통신연구원(ETRI)	양자 오류정정 기술, 큐비트 연구, 양자 알고리즘 및 시스템/SW 연구, 양자통신/센서 연구
대기업	삼성전자, SK텔레콤, 현대자동차, LG유플러스	양자내성암호(PQC) 기반 보안 시스템 구축, 양자 클라우드 서비스 활용, QPU 개발 잠재력
소부장	SDT	양자 컴퓨터의 핵심 인프라인 극저온 냉각기 '크라이오랙' 국산화
스타트업	위드웨이브, 큐노바컴퓨팅, 오리엔텀 등	양자 관련 하드웨어/소프트웨어 및 금융 알고리즘 개발

 

이 테이블은 복잡한 국내 양자 생태계가 하나의 목표를 향해 유기적으로 움직이는 모습을 보여줍니다.

정부 출연연이 기초 원천 기술을, 대기업이 시장 불확실성을 관리하며 당장 상용화 가능한 보안 기술에 주력하고, 소부장 기업이 필수 인프라를 국산화하는 효율적인 역할 분담 구조를 형성하고 있습니다.

이러한 상생하는 산업 생태계는 한국의 독특한 전략을 반영하며, '골든 타임'을 실질적인 성과로 연결하는 중요한 기반이 될 것입니다.

Part 4. 글로벌 퀀텀 전쟁: 미국과 중국의 '초격차' 전략 ⚔️

한국의 양자 생태계가 내부적으로 활발히 움직이는 가운데, 국제 무대에서는 양자 패권을 차지하기 위한 '초격차' 경쟁이 더욱 치열하게 전개되고 있습니다.

양자 선도국인 미국과 중국은 각각 독특한 전략을 통해 양자 기술의 미래를 이끌고 있습니다.

미국의 '빅테크 주도' 전략

미국은 정부의 지원과 더불어, 구글, IBM, 마이크로소프트 등 민간 빅테크 기업들이 막대한 자본과 기술력을 바탕으로 양자 기술 개발을 선도하고 있습니다.

이들 기업은 이미 클라우드 기반 양자 컴퓨팅 서비스(QCaaS)를 상용화하며 양자 기술의 대중화를 이끌고 있습니다.

IBM은 2029년까지 200 논리 큐비트와 1억 양자 연산을 수행할 수 있는 'Quantum Starling' 프로젝트를 통해 기술적 주도권을 확보하겠다고 밝혔습니다.

미국은 민간의 혁신 역량을 극대화하여 기술을 빠르게 발전시키고 시장을 확장하는 데 중점을 두고 있습니다.

중국의 '국가 총력전' 전략

중국은 시진핑 주석의 '신품질생산력' 정책 아래, 정부가 개발을 주도하는 '국가 총력전'을 펼치고 있습니다.

중국은 향후 5년간 22조 원이라는 천문학적인 자금을 양자 컴퓨팅에 쏟아부을 계획입니다.

이는 미국이 투자하는 금액의 4배에 달하는 규모로, 막대한 자본 투자를 통해 특정 분야에서 기술 '굴기(崛起)'를 이루겠다는 강력한 의지를 보여줍니다.

이미 중국은 양자 통신 위성 기술 분야에서 세계적인 성과를 내는 등 특정 분야에서 초격차를 만들어내고 있습니다.

 

 

이러한 경쟁 속에서 양자 기술의 상용화 시점을 두고 전문가들의 의견도 엇갈리고 있습니다.

구글은 '5년 안에 완전 상용화가 가능하다'는 낙관론을 펼치는 반면, 엔비디아의 CEO 젠슨 황은 '20년 정도는 걸릴 것'이라는 신중론을 제시했습니다.

이 논쟁은 양자 기술의 미래에 대한 불확실성을 단적으로 보여주며, 각국의 전략적 방향성을 더욱 신중하게 만드는 요인으로 작용하고 있습니다.

 

미국과 중국이 각각 '민간 주도'와 '국가 주도'라는 극단적인 모델을 선택한 반면, 한국은 정부의 강력한 정책적 추진력과 함께 출연연, 대기업, 스타트업이 협력하는 '하이브리드' 모델을 구축하고 있습니다.

이는 막대한 자본력으로 중국을 따라잡을 수 없고, 혁신적인 스타트업 생태계가 아직 미국만큼 무르익지 않은 한국의 현실을 반영한 최적의 생존 전략으로 볼 수 있습니다.

한국의 '골든 타임'은 이 독특한 하이브리드 모델을 얼마나 효율적으로 운영하고, 각 주체의 역량을 결집하느냐에 달려 있습니다.

 

결론: 퀀텀 골든 타임, 2.3점을 넘어설 수 있을까? ✨

대한민국이 직면한 2.3점의 현실은 분명 냉정하지만, 이는 동시에 우리가 가진 기회를 효과적으로 결집하고 거대한 격차를 극복하기 위한 강력한 동기부여가 될 것입니다.

현재 한국은 양자 도약을 위한 여러 기회를 품고 있습니다.

• 정부의 강력한 의지:
  2.3점이라는 충격적인 점수를 스스로 공개하고 2035년 85%라는 담대한 목표를 설정한 정부의 정책적 추진력은 그 어떤 것보다 중요한 자산입니다.
  
  
• 세계 최고 수준의 ICT/반도체 인프라:
  반도체 산업에서 축적된 미세 공정 기술력과 세계 최고 수준의 통신 인프라는 양자 하드웨어 및 통신 분야에서 독보적인 시너지를 낼 수 있는 기반입니다.
  삼성과 SK하이닉스의 잠재적 QPU 개발 가능성은 이러한 토대에서 비롯됩니다.
  
  
• 실용주의적 접근:
  양자 기술의 상용화 불확실성을 고려해 PQC와 같은 '당장의 실용적 가치'에 먼저 투자하는 기업들의 전략은 안정적인 양자 생태계 구축에 기여할 것입니다.

물론 해결해야 할 과제들도 명확합니다.
선도국과의 압도적인 인력 및 기술 격차를 따라잡기 위한 노력은 여전히 가장 시급한 과제이며, 크라이오랙 같은 일부 성과가 있지만 양자 기술의 핵심 소부장 전반에 걸친 자립은 여전히 멀고 험난한 길입니다.

대한민국이 맞이한 양자 '골든 타임'은 단순한 기술적 역량의 문제가 아니라, 우리가 가진 모든 자원을 얼마나 효과적으로 결집하여 '하이브리드' 전략을 성공적으로 이끌어낼 수 있느냐에 대한 시험대입니다.

'2.3점'은 좌절의 숫자가 아니라, 우리를 단결시키고 목표를 향해 나아가게 하는 강력한 출발점이 될 것입니다. 대한민국의 퀀텀 점프는 이미 시작되었습니다.