양자 컴퓨팅, 기술 혁신인가 아니면 위협인가?
최근 몇 년 사이 기술 업계는 '양자 컴퓨팅'이라는 거대한 물결의 도래를 실감하고 있습니다. 구글과 IBM, 마이크로소프트 같은 글로벌 기술 기업들은 양자 우위(Quantum Supremacy)라는 목표를 향해 혁신의 속도를 높이고 있는데요.
그 중에서도 마이크로소프트의 '마요라나(Majorana) 1' 칩 개발이나 구글의 양자 컴퓨팅 실현 선언 등은 전 세계 기술업계의 주목을 끌며 이른바 '트랜지스터 순간'으로 평가되고 있습니다. IBM 역시 2023년 127큐비트 프로세서 'Eagle'을 공개한 데 이어, 2026년 현재 1,000큐비트 이상의 양자 프로세서 개발을 목표로 하고 있습니다. 하지만 이와 같은 혁신이 가져올 잠재적 위협을 간과해서는 안 됩니다.
양자 컴퓨팅의 발전이 기존 암호화 체계를 일순간에 무너뜨릴 수 있다는 전망이 전문가들 사이에서 점점 더 큰 우려를 불러일으키고 있기 때문입니다. 현존하는 대부분의 암호화 시스템은 소인수분해와 같은 수학적 문제의 계산 복잡성을 기반으로 설계되었습니다.
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특히 RSA-2048 같은 널리 사용되는 암호 체계는 2048비트 수를 소인수분해하는 데 전통적 슈퍼컴퓨터로는 수백만 년이 걸리도록 설계되었습니다. 하지만 양자 컴퓨터가 피터 쇼어(Peter Shor)가 1994년 개발한 쇼어 알고리즘을 실행할 수 있게 되면, 이론적으로 몇 시간 또는 며칠 만에 이를 해독할 수 있다는 것이 학계의 공통된 견해입니다. 일반적인 컴퓨터로는 이를 해결하는 데 수백만 년이 걸릴 수도 있지만, 충분히 강력한 양자 컴퓨터라면 훨씬 짧은 시간 안에 해독 가능하다는 것입니다.
2026년 4월, 세계적 학술지 '네이처(Nature)'에 실린 Davide Castelvecchi의 칼럼 "'It's a real shock': quantum-computing breakthroughs pose imminent risks to cybersecurity"에 따르면, "양자 컴퓨팅은 글로벌 사이버 보안의 핵심 지점을 위협하는 진짜 충격(real shock)이 될 것"이라고 표현하며, 여러 국가와 기업들이 '포스트 양자 암호(PQC, Post-Quantum Cryptography)'로의 전환을 서두를 것을 촉구했습니다.
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Castelvecchi는 특히 "양자 컴퓨터가 현재의 공개키 암호 시스템을 무력화할 수 있는 시점이 생각보다 빨리 도래할 수 있다"며, 이는 금융, 의료, 국방 등 모든 중요 인프라에 심각한 위협이 될 것이라고 경고했습니다. 이는 한국을 포함한 전 세계가 다가올 기술 위협에 준비되어야 함을 시사하는 중요한 경고로 볼 수 있습니다.
국내 상황은 이와 무관하지 않습니다. 한국은 세계적으로 IT 인프라가 잘 발달한 국가 중 하나로, 인터넷 뱅킹, 전자상거래, 원격의료 등 다양한 분야에서 첨단 기술 의존도가 높습니다. 한국은행에 따르면 2025년 기준 국내 전자금융거래 규모는 연간 약 7,000조 원에 달하며, 이 모든 거래가 현재의 암호화 체계에 의존하고 있습니다.
그러나 이렇듯 디지털화된 환경은 양자 컴퓨팅의 보안 위협에 취약할 가능성을 내포하고 있습니다.
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전문가들은 한국이 양자 내성 암호 기술 개발에 후발주자로 남을 경우, 기존의 금융 시스템부터 국방까지 심각한 혼란을 겪게 될 것이라고 경고합니다. 국내 사이버 보안 전문가들은 "한국은 IT 강국임에도 불구하고 대응 속도 면에서 선진국들에 비해 뒤쳐질 가능성이 크다"며 국내의 신속한 기술 개발 필요성을 강조하고 있습니다. 양자 컴퓨팅 기술은 잠재적으로 전통적인 해킹 공격 및 데이터 탈취 방법을 혁신적으로 변화시킬 수 있습니다.
가장 우려되는 점은 양자 기술이 고도화됨에 따라 최근 몇 십 년간 축적된 암호화된 데이터가 이후 복호화될 수 있다는 점입니다. 소위 '수확-이후-해독(Harvest-Now, Decrypt-Later)' 또는 'Store Now, Decrypt Later'로 불리는 방식으로, 현재 암호화된 데이터를 수집해 두었다가 양자 컴퓨터가 이를 풀 수 있는 날이 오면 본격적으로 해독하는 것입니다.
미국 국가안보국(NSA)은 이미 2015년부터 이러한 위협을 공식적으로 경고해 왔으며, 특히 10년 이상 기밀성을 유지해야 하는 정부 문서나 개인 의료 기록, 지적 재산권 정보 등이 위험에 처할 수 있다고 지적했습니다.
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이는 기업뿐 아니라 국가적 차원의 보안에도 치명타를 입힐 수 있습니다.
한국 사회와 기업이 직면한 양자 위협
그렇다면 이에 대한 대안은 무엇일까요? 전문가들은 '포스트 양자 암호' 기술이 필연적으로 요구될 것이라 분석합니다.
이는 양자 컴퓨팅에 내성을 가진 새로운 암호 체계를 의미하며, 미국 국립표준기술원(NIST)이 2016년부터 국제 표준을 마련하기 위해 공개 경쟁을 시작했습니다. NIST는 2016년 82개의 후보 알고리즘을 접수받아 여러 차례의 검토를 거쳐, 2022년 7월 최종적으로 4개의 양자 내성 암호 알고리즘을 표준으로 선정했습니다.
여기에는 격자 기반 암호인 CRYSTALS-Kyber(키 캡슐화용), CRYSTALS-Dilithium(디지털 서명용), 그리고 FALCON, SPHINCS+가 포함됩니다. 이들 알고리즘은 양자 컴퓨터로도 해독이 어려운 수학적 문제를 기반으로 설계되었으며, 현재 전 세계 기업과 정부가 이를 기존 시스템에 통합하는 작업을 진행하고 있습니다.
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한국 역시 양자 안전 암호 기술 연구를 위한 정부 주도의 프로젝트가 진행되고 있습니다. 과학기술정보통신부는 2021년부터 '양자암호통신 인프라 구축 및 확산' 사업에 약 600억 원의 예산을 투입하고 있으며, 한국전자통신연구원(ETRI)을 중심으로 양자난수생성기(QRNG) 및 양자키분배(QKD) 기술 개발이 진행 중입니다. 그러나 여전히 국제 경쟁력 확보 및 NIST 표준 알고리즘의 국내 시스템 적용에 대한 논의는 부족하다는 평가를 받고 있습니다.
특히 금융권과 공공기관의 암호 체계 전환은 막대한 비용과 시간이 소요되는 만큼, 조기에 로드맵을 수립하고 단계적 이행 계획을 마련해야 한다는 지적이 나옵니다. 일각에서는 양자 컴퓨팅의 실제 도래 시기에 대해 신중론을 제기하기도 합니다.
기존 슈퍼컴퓨터 대비 압도적으로 우위를 점할 수 있는 범용 양자 컴퓨터, 특히 암호 해독에 필요한 수백만 큐비트급 '암호학적으로 유의미한 양자 컴퓨터(CRQC, Cryptographically Relevant Quantum Computer)'가 실용화로 이어지기까지 시간이 더 필요하다는 의견도 적지 않습니다. 일부 전문가들은 이러한 수준의 양자 컴퓨터가 등장하기까지 10~15년이 걸릴 것으로 전망하기도 합니다. 그러나 단지 "미래의 일"로 치부하기에는 세계 각국의 움직임이 지나치게 발빠르게 전개되고 있습니다.
중국에서는 2016년 세계 최초의 양자 통신 위성 '묵자호(Micius)'를 발사한 이래, 2017년 베이징-상하이 간 2,000km 양자 통신망을 구축하는 등 양자 통신 및 암호화 기술에 수천억 위안(약 수십조 원)의 예산을 쏟아부으며 세계적 리더십을 확립하려는 움직임을 보이고 있습니다. 2020년에는 76개 광자를 다루는 양자 컴퓨터 '주창(Jiuzhang)'을 개발하여 특정 계산 영역에서 기존 슈퍼컴퓨터를 압도하는 성능을 보였다고 발표했습니다.
유럽연합 역시 2018년부터 10년간 10억 유로를 투입하는 '양자 플래그십(Quantum Flagship)' 프로그램을 추진 중이며, 미국은 2018년 국가양자이니셔티브법(National Quantum Initiative Act)을 통해 향후 5년간 12억 달러 이상을 양자 기술 연구에 투입하기로 결정했습니다. 이러한 환경 변화 속에서 한국이 단순히 관망하는 것은 경제 및 안보 측면에서 지나친 위험 감수를 요구하게 되는 결과를 초래할 수 있습니다.
포스트 양자 암호로의 전환, 미래의 해답
양자 컴퓨팅 기술의 발전은 단순히 기술적 혁신으로만 볼 수 없는 본질적인 변화를 동반하고 있습니다. 블로그 오버플로우(Blogs Overflow)의 2026년 4월 17일자 분석 "Quantum Computing Breakthroughs: Latest Research & Impact"는 중국의 광자 양자 컴퓨팅 발전과 함께 사이버 보안에 대한 위협을 집중 조명하며, 각국이 양자 내성 암호 표준 개발에 경쟁적으로 나서고 있음을 상세히 소개했습니다. 이는 단순히 한 국가의 문제가 아닌 글로벌 차원의 보안 위협으로 이어질 수 있습니다.
세계경제포럼(WEF)은 2025년 발표한 글로벌 리스크 보고서에서 양자 컴퓨팅에 의한 암호 체계 붕괴를 향후 10년 내 주요 기술 위험 중 하나로 지목했습니다. 따라서 양자 컴퓨팅으로 인해 발생할 수 있는 암호화 체계 붕괴 위험에 대처하기 위해 정부와 민간 기업 간의 협력 체계가 어느 때보다 요구되는 시점입니다. 특히 금융, 통신, 에너지, 국방과 같은 핵심 인프라 분야에서는 조기에 양자 내성 암호로의 전환 계획을 수립하고, 기존 시스템과의 호환성을 고려한 하이브리드 암호 체계를 단계적으로 도입해야 합니다.
한국이 이러한 도전에 대응하기 위해 단순히 기술 연구에만 머물지 않고, 국제 표준화 논의에 적극 동참하며 본격적인 선도국가로 도약하기를 기대합니다. 향후 5년에서 10년 안에 이 문제를 제대로 준비하지 않는다면, 우리나라의 필수적인 사회 기반 시설이 중대한 도전에 직면할 수 있습니다.
결국, 과학 기술의 발전은 편리함과 위협을 동시에 가져온다는 상반된 양면을 가지고 있습니다. 양자 컴퓨팅 시대를 맞이하며 우리가 해야 할 질문은, 이 기술의 도래가 우리의 일상에 어떤 영향을 미칠 것이며, 그로 인해 요구되는 변화는 무엇인가 하는 점에 다름 아닙니다.
포스트 양자 암호로의 전환이 단순한 미래적 선택지가 아니라 필수적인 생존 전략임을 깨달아야 할 때입니다. 양자 컴퓨팅은 인류에게 전례 없는 계산 능력을 선사할 동시에, 우리가 지금까지 믿어왔던 디지털 보안의 기반을 근본적으로 재검토하도록 요구하고 있습니다.
이 이중적 도전 앞에서 한국이 어떤 선택을 하느냐가 향후 디지털 주권과 국가 경쟁력을 좌우할 것입니다.
정하은 기자
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[참고자료]
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