'도청 걱정 없이 정보 직접 전달' 표준연·국보연 양자직접통신 기술 개발

공동연구 결실… 기관 간 양자통신 시험망 가동

한국표준과학연구원(KRISS)-국가보안기술연구소(NSR) 연결

한국표준과학연구원(KRISS·이하 표준연)과 국가보안기술연구소(NSR·이하 국보연)가 공동연구를 통해 '양자직접통신' 기술을 개발·구현하는 데 성공했다.

3일 표준연에 따르면 국보연 연구진과 공동연구를 통해 세계 최초의 독창적 방식의 양자직접통신 기술을 개발했다. 양자통신은 빛의 가장 작은 단위인 광자에 정보를 실어 전달함으로써 도청 가능성을 차단하는 기술이다. 양자직접통신은 암호와 메시지를 분리하지 않고 비밀 메시지를 양자채널을 통해 직접 전달할 수 있다.

기존 양자통신 기술은 광자 수준으로 세기가 약한 레이저 펄스를 이용해 발신자와 수신자 사이에 무작위의 암호를 나눠 갖는 과정으로 이뤄져 사용자가 늘어날수록 대량의 비밀키를 관리해야 하는 어려움이 있다.

그러나 연구진이 개발한 양자직접통신은 비밀 메시지를 직접 보냄으로써 사용자 증가에 따른 비밀키 관리 문제가 생기지 않는다. 이를 위해서는 단일광자를 만드는 광원·검출기·채널 제어·프로토콜 설계와 검증을 위한 새로운 기술이 요구된다. 실제 환경에 적용하기 위해서는 낮은 광검출 효율이나 광손실·광신호 왜곡을 보상해줄 수 있는 기술 개발도 필요하다.

표준연과 국보연 연구진은 공동연구를 통해 관련 기술을 개발, 국가용 양자암호 시험통신망(KRISS-KISTI-NSR·약 20㎞·한국과학기술정보연구원(KISTI) 제공)에서 양자직접통신 기술을 구현하는 데 성공했다. 표준연 연구진은 양자통신 구현을 위한 단일광자 광원과 측정 장비를, 국보연 연구진은 시스템 구축과 통신망 구현을 맡았다. 양자직접통신 발신부는 표준연, 수신부는 국보연에 설치됐다. 실험 결과 수백 헤르츠의 보안 정보가 전송됐으며 통신 보안성의 척도인 양자비트에러율(QBER)은 기존 양자키분배 방식과 비슷한 수준인 3~6%로 측정됐다.

박희수 표준연 양자기술연구소장은 "우리 기술로는 최초로 첨단 양자통신 기술을 구현한 것은 기관 간 원활한 융합연구가 이뤄졌기에 가능했던 일"이라며 "이번 성과는 양자통신 요소기술뿐만 아니라 양자컴퓨팅 기술 개발을 위한 시금석이 될 것"이라고 밝혔다.

한국표준과학연구원은 헌법 127조 2항 '국가는 국가표준제도를 확립한다'는 조항을 근거로 1975년 설립된 국가측정표준 대표기관이다. 중화학공업·반도체·조선·항공·자동차 등 국가 주력산업 제품의 품질을 국제적 수준으로 향상시키는 데 역할을 했으며 교정시험서비스 제공과 중소기업 지원 등 산업의 국가측정표준 품질제고에 기여하고 있다. 임효인 기자