정보 과학 기술(IT)의 발달은 인류의 생활을 풍요롭게 했습니다. 하지만 부작용은 항상 따라옵니다. 갈수록 교묘하고 악랄해지고 있는 해커들의 사이버 공격은 암호를 푸는 것은 기본이고 정보를 빼내는 것은 일상이 되었습니다. 지금은 보안 이슈가 더 중요해지는 시점입니다.
이처럼 보안이 어려워진 시대에 전 세계 연구자들은 이에 맞서 ‘초강력 방패’를 만들어냈습니다. 그것은 ‘양자 암호’ 기술입니다. 이 기술은 보안이 강력한 것으로 알려져 군사, 의료를 비롯한 각종 연구기관 등에서 주목받고 있습니다. 그렇다면 양자암호는 무엇이고 어떻게 사용될까요?
깨지지 않는 방패, 양자암호란 무엇일까.
양자암호는 자연의 ‘양자’라는 물질의 물리적 상태를 이용하여 고안된 새로운 암호체계입니다. 양측은 더 이상 나눌 수 없는 에너지의 최소 단위입니다. 이러한 양측은 고유한 특징이 있어 도청과 해킹을 근본적으로 차단할 수 있습니다.
우리가 현재 사용하고 있는 컴퓨터는 모든 정보를 비트로 표현합니다. 비트는 한 번에 0 또는 12 중 하나의 값만을 가집니다. 디지털 정보는 이 비트의 수염으로 나타납니다. 그러나 양자는 0과 1 외에 0과 1을 동시에 가지기도 합니다. 이것을 ‘양자 중첩’이라고 부릅니다. 이것을 비트와 구별해서 양자 비트(큐비트)라고 합니다. 큐비트 하나에 0과 1이 겹쳐서 동시에 넣을 수 있는 거죠. 즉, 동시에 여러 상태로 존재하기 때문에 기존 컴퓨터보다 훨씬 많은 값을 표현할 수 있고 연산 속도도 기하급수적으로 빠릅니다. 이 성질을 이용하여 개발된 것이 양자 컴퓨터입니다.
한편, 양자는 ‘양자 얽힘’이라는 특징도 가지고 있습니다. 하나의 입자를 둘로 나눈 뒤 아무리 먼 거리에 떨어뜨려 놓아도 한쪽 상태가 정해지면 다른 쪽 상태도 자연스럽게 결정되는 현상입니다. 깨진 두 사람은 짝을 지어 얽힌 상태가 됩니다. 이 특징을 활용하여 양자 암호 기술이 개발되었습니다.
양자 얽힘 특성을 이용하여 암호키를 작성하면 해킹을 알 수 있습니다. 송신자가 빛의 알갱이(광자)에 정보를 담아 특정 진동을 부여해 수신자에게 전달하는데, 이때 도청자가 중간에 끼어들면 양자에게 담긴 정보 자체가 바뀌게 됩니다. 즉, 도청자가 들어가면 수신자는 오류가 있는 정보를 받고 도청당하고 있는 것을 알 수 있습니다. 이런 이유로 양자암호를 활용하면 사실상 해킹이 원천적으로 불가능하다고 볼 수 있습니다.
국내 통신 3사가 모두 뛰어든 양자암호통신 기술
뛰어난 보안 능력으로 양자암호통신 기술은 금융, 의료, 국방, 연구기관을 비롯해 사물인터넷(IoT), 도심항공모빌리티(UAM) 등 다양한 분야에서 사용될 것으로 기대되고 있습니다. 각국에서 연구도 한창인데요. 통신사들은 양자 암호 통신 기술을 확보하기 위해 치열하게 경쟁하고 있습니다.
지난 6월에는 국내 통신 3사가 모두 양자암호통신 기술 개발에 박차를 가하고 있다는 소식이 들려왔습니다. KT와 SK텔레콤은 ‘양자암호키분배(QKD)’ 기술을, LG유플러스는 ‘양자내성암호(PQC)’ 기술을 개발해 이용한다고 밝혔습니다.
이때 양자암호키 분배는 양자 얽힘의 성질을 이용해 만든 기술입니다. 송신자와 수신자만이 해독할 수 있는 암호키를 만들어 보안을 높이는 방식입니다. 그들이 정보를 주고받는 과정은 양자 상태로 이루어지기 때문에 도청자는 암호키에 관한 정보를 알 수 없습니다. 정보를 빼내려는 것을 탐지할 수 있는 것입니다.
반면 양자내성암호는 수학 알고리즘으로는 풀 수 없는 암호를 만들어 사용하는 방식입니다. 양자컴퓨터로 푸는 데도 수십억 년이 걸리는 복잡한 수학 난제를 이용해 암호화하는 방식으로 보입니다.
양자암호통신기술로 강력해진 군사·항공우주 분야
양자암호통신 기술이 유용하게 사용되는 대표적인 분야는 군사기관입니다. 험준한 산악, 해상, 공중, 오지 등에서도 보안된 통신을 제공할 수 있어 국가보안체계를 더욱 강력하게 만들 수 있습니다. 또한 항공이나 우주용 통신에서도 도움이 됩니다. 공중이나 지구 밖에서는 지상만큼 안정적으로 통신을 할 수 없기 때문입니다.
이런 이유로 한화시스템도 양자암호통신 기술 확보에 적극 나섰습니다. 한화시스템은 최첨단 IT기술을 이용해 국방무기, 도심항공모빌리티(UAM), 항공기술을 개발하는 기업인 만큼 강력한 통신보안 기술이 반드시 필요합니다. 특히 한화시스템은 저궤도 위성통신 기업의 원웹 투자, 인공위성 간 레이저를 활용해 데이터를 주고받는 기술을 연구개발하는 우주인터넷 시장에도 진출해 보안 기술이 더욱 중요한 시점입니다.
이에 한화시스템은 통신보안 기술 강화를 위해 지난 7월 12일 양자암호통신 기술을 개발하고 있는 KT와 기술개발을 협력한다고 밝혔습니다. 항공·우주용 통신과 양자암호통신 간 연계 기술을 함께 개발하기로 한 것입니다.
이번 협력을 통해 한화시스템은 인공위성 초정밀 지향·추적(PAT·Pointing Acquisition and Tracking) 기술과 KT의 양자암호통신 기술을 접목해 ‘레이저 통신 기반의 무선 양자암호통신 기술’을 공동 개발할 계획이라고 밝혔습니다.
무선 양자암호통신 기술이 방산, 위성, 도심 항공 모빌리티 등 보안과 안전이 중요한 분야에 적용되면서 한화의 기술은 앞으로 더욱 박차를 가할 것으로 기대됩니다. 나날이 기승을 부리는 해킹을 강력하게 막아줄 양자암호가 하루빨리 개발되기를 바라며, 앞으로 강력한 보안으로 모두의 생활이 안전하게 보호되는 날이 오기를 기대합니다!
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