통신사들이 양자 보안 위협에 맞서 빛의 양자입자인 광자(빛 알갱이)를 이용해 정보를 전달하는 통신 기술인 양자암호통신 기술 개발을 강화하고 있다.

양자암호통신은 금융, 의료, 국방, 연구기관 등 다양한 분야에서 보안성 강화를 위해 도입을 검토하는 데다, 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT)과 같은 신사업과 융합할 수 있어 양자암호통신 생태계 선점을 둘러싼 경쟁이 가열되고 있다.

SK텔레콤이 통신 3사 중 양자암호통신 분야에서 가장 앞서 있으며, SKT가 제안한 '양자암호통신 네트워크 통합관리규격 표준'이 유럽에서 승인되고 고객사를 확보하는 등 성과를 내고 있다. 또 KT는 독자 개발한 양자암호통신 서비스 품질평가 기준이 국제 표준으로 승인받았고, LG유플러스는 양자암호통신 기술의 경쟁자인 양자내성암호기술을 채택해 실증사례를 늘려가고 있다.

SKT는 최근 양자암호통신 분야에서 글로벌 톱 양자암호 사업자가 되겠다는 목표를 밝혔다.

SKT는 지난 2018년 인수한 세계 최고의 양자암호 기술 기업 'IDQ'를 기반으로 이미 유럽은 물론, 북미와 아시아 지역의 주요 국가 통신·금융·공공 망에서 양자암호통신 이용 사례(Use Case)를 만들어내고 있다.

실제로 지난해 말 SKT가 제안한 '양자암호통신(QKD(양자암호키분배기))기반 네트워크 통합관리규격 표준(ETSI GS QKD-018)'이 유럽전기통신표준화기구(ETSI) 산하 산업표준그룹에서 승인됐다. 현재 250개 곳이 넘는 고객과 파트너사를 확보해 인수 전 대비 매출이 2배 이상 성장하는 등 성과를 내고 있다.

올해는 QRNG(양자 난수 발생기)와 QKD(양자 암호 키 분배) 등 기존 상품 판매를 확대하고 양자암호솔루션 등 보안 분야의 새 영역으로 사업을 확대할 계획이다.

또 SKT는 SK브로드밴드, IDQ 등으로 구성된 'SKB 컨소시엄'을 통해 지난해 5월 양자암호 국책 과제를 대거 수주했으며, 8개 기관 9개 구간에 양자암호통신망을 적용, 성공적으로 구축했다. 고려대학교 안암병원, 계명대학교 동산의료원, 평화홀딩스, 한국수력원자력, 대전광역시 등 8개 기관에 양자암호통신망을 구축했다.

SKT는 정부의 뉴딜 과제 수행을 통해 의료, 공공, 산업, 금융 등 다양한 분야에서 양자 생태계 활성화에 주력할 계획이며, 전국 주요 도시를 연결하는 '양자암호 하이웨이'를 구축하는 것을 목표로 하고 있다.

SKT는 국가 시험망인 '코렌(KOREN)망에서 서로 다른 통신장비사끼리 Q-SDN(양자암호통신망 소프트웨어 정의 네트워킹) 연동 실증을 성공적으로 완료하기도 했다.

KT는 최근 독자 개발한 양자암호통신 서비스 품질평가 기준이 국제전기통신연합(ITU)으로부터 세계 최초로 국제 표준 승인을 획득했다.

KT가 독자 개발하고 ITU 국제표준으로 승인을 받은 '양자암호통신 서비스 품질 평가 기준'은 ▲응답지연 ▲응답지연변이 ▲손실율에 따라 특화된 파라미터(매개변수)를 적용해 서비스 품질을 측정할 수 있다. 고객에게 객관적인 품질 정보 제공이 가능하며, 양자암호 전용회선 상용화에 필요한 약관 신고사항인 서비스품질 협약(SLA) 규정이 적용 가능하다.

KT는 이 기준을 자체 구축해 운영 중인 양자암호통신 네트워크 관리 시스템에 적용했다.

KT의 양자암호통신 기술은 사회 곳곳에서 적용 중으로, 강원도청과 2군단은 실종자 탐색용 드론의 영상 송수신 체계에 KT의 양자암호통신 기술을 접목했으며, 제주도청은 해킹이나 외부 침입에 의한 자율주행차량 사고를 막기 위해 일부 구간에 KT의 양자암호통신 솔루션을 적용해 차량과 관제센터간 통신 내용을 보호하고 있다.

KT 관계자는 "양자암호통신 발전을 위해 근본적인 양자기술 개발에 집중할 필요가 있는 데, KT는 특화 기술 개발과 국내 기술 생태계 조성을 동시에 진행해 대한민국 양자암호통신 경쟁력을 높이는 데 기여할 것"이라고 밝혔다.

KT는 또 한국정보통신기술협회(TTA)에 제안한 '이종 양자키 분배(QKD) 장치간 상호 운용을 위한 인터페이스 및 관리 모델'이 양자암호통신 관련 국내 표준안으로 최종 채택됐다. 양자암호 키를 분배하는 장치와 관리 시스템이 직접 통신할 수 있도록 지원하는 것이 특징이다. 이로써 KT는 2019년 '양자암호 전달 네트워크 기능 구조'에 이어 2개의 양자암호 통신 관련 국내 표준기술을 보유하게 됐다.

KT는 또 20kbps 속도의 고속 양자암호통신을 독자 기술로 개발해 동시에 4000개 암호장비에 양자암호를 공급할 수 있는 20kbps를 구현했다. 핵심 부품인 ' 단일광자광원 생성 모듈'과 '고속 양자난수 연동 인터페이스'도 직접 개발했다. 또 양자암호 네트워크를 중앙에서 통합 감시하고 제어할 수 있는 소프트웨어 정의 기반 자동화 솔루션도 개발을 완료 했다.

또한 KT가 개발한 Q-SDN은 중앙에서 양자암호 통신 네트워크를 통합으로 감시하고 제어해 최적의 양자암호키 자원 관리와 양자암호키 전달경로를 제어할 수 있는 것이 특징이다. 또 별도의 양자암호 단말 없이 'QS-VPN' 스마트폰 애플리케이션(앱)으로 양자암호통신 기술을 구현할 수 있는 '양자 하이브리드' 기술도 개발했다.

LG유플러스는 양자컴퓨터로 풀어내는 데 수십억년이 걸리는 수학 알고리즘을 사용하는 방식인 양자내성암호기술을 채택했다. 암호키 교환/데이터 암·복호화/무결성 인증 등 핵심 보안요소에 적용할 수 있고, 별도의 장비 없이 소프트웨어 만으로도 구현 가능하다는 장점이 있다.

데이터 전송의 전 계층과 국내외 고객전용망, 기간망, 엑세스망, 모바일코어망 등 각종 통신망, 비대면 국제회의, 화상수업 등 다양한 서비스에 적용할 수 있어 확장성도 뛰어나다.

LG유플러스 관계자는 "양자암호통신은 양자의 물리특성을 통해 암호키를 교환하는 기술로 암호키 교환영역에서 확실한 보안성을 제공할 수 있으나, 별도의 양자키분배장치와 안정적인 양자키분배채널이 필수적"이라며 "양자암호통신 기술의 개발은 중국이 서두르고 있는데, 하드웨어를 기반으로 하는 기술이기에 다양한 보안요소에 활용하기 힘들다는 단점이 있어 미국 정보기관인 국가안보국(NSA), 영국 NCSC는 양자암호통신 기술을 공공서비스에는 사용하지 말 것을 권고하고 있다"고 설명헀다.

회사측은 오히려 양자내성암호 기술은 효율적인 보안기술로 인정받아 미국 국립표준기술연구소(NIST)의 주도로 IBM·아마존·구글·MS 등 글로벌 기업들과 표준화 작업을 진행하고 있다고 밝혔다.

LG유플러스는 양자내성암호 기술의 실증사례를 늘려가고 있다. 지난 2019년 12월 서울대 산업수학센터, 크립토랩과 함께 '유·무선 양자내성암호 분야 업무협약'을 체결한 뒤 양자컴퓨터로도 뚫지 못하는 암호기술을 개발하는데 협력해왔다. 2020년 6월에는 세계 최초로 양자내성암호 기술을 탑재한 광전송장비(ROADM)를 개발하기도 했다.

LG유플러스는 실증사례를 바탕으로 5G 등 유무선 통신망에도 양자내성암호 기술을 확대·적용해 나갈 계획이다. 특히 올해는 양자내성암호 전용회선 서비스를 정식 출시해 공공기관, 금융기업 보안을 강화하는데 주력할 예정이다.