2027년 목표 두 배 조기 달성
병원 검사실의 심장 진단 장비, 금융망을 지키는 암호 체계, 신약 후보물질을 찾는 계산 능력은 서로 멀어 보인다. 그러나 세 영역은 한 기술에서 다시 만난다.
양자과학기술이다. 과학기술정보통신부가 2026년 11월 10일 대전 호텔 오노마에서 연 양자과학기술 플래그십 프로젝트 연례 회의는 이 기술이 더 이상 연구실 안의 난해한 개념에만 머물지 않는다는 점을 보여줬다.
핵심은 초전도 큐비트(qubit)의 정보 유지 시간이 100마이크로초(㎲) 이상으로 늘었다는 사실이다. 이번 성과의 무게는 숫자에 있다.
과기정통부 발표에 따르면 연구진은 초전도 큐비트의 결맞음 시간(coherence time)을 100마이크로초 이상 확보했다. 당초 2027년 목표였던 50마이크로초의 두 배다.
두 큐비트 사이의 얽힘(entanglement) 연산 정확도도 약 99% 수준으로 확인했다. 일반 독자에게 1만분의 1초는 짧게 들리지만, 양자컴퓨터에서는 계산을 끝내기 전 정보가 흐트러지지 않도록 붙잡는 시간이다. 이 시간이 늘수록 오류를 고치고 더 복잡한 연산을 시도할 공간이 생긴다.
양자컴퓨터는 기존 컴퓨터보다 모든 연산에서 빠른 기계가 아니다. 특정 문제에서 기존 방식이 감당하기 어려운 계산을 다른 원리로 풀 수 있는 장치다.
신약 개발, 재료 설계, 최적화 문제, 암호 분석 같은 분야가 먼저 거론된다. 다만 이번 발표된 100마이크로초가 곧바로 가정용 양자컴퓨터나 상용 서비스 출시를 뜻하지는 않는다.
이번 성과는 오류정정(error correction) 100큐비트급 초전도 양자프로세서 개발을 위한 기반 기술에 가깝다. 정부가 숫자를 공개한 이유도 완성품 홍보가 아니라 기술 단계의 병목을 얼마나 줄였는지 확인하기 위해서다. 일상에 미치는 영향은 컴퓨터보다 센서에서 더 먼저 체감될 가능성이 크다.
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양자센싱(quantum sensing) 분야에서 소개된 다이아몬드 NV 센터(nitrogen-vacancy center) 기반 소형 자기장 센서는 심장의 미세한 전기 활동이 만드는 자기장을 측정하는 기술이다. 기존 심자도 장비는 규모와 운용 부담이 컸지만, NV 센터 기반 센서는 상온 작동과 소형화에 장점이 있다고 연구팀은 설명했다.
과기정통부 발표 범위 안에서 보면 이 센서가 심근허혈이나 부정맥 등 심장 질환 진단에 활용될 가능성을 열었다. 아직 병원 도입 시점, 건강보험 적용 여부, 임상 검증 일정은 공식 확인되지 않았다. 그럼에도 의료기기 관점에서 보면 검사 공간과 비용 부담을 낮출 수 있는 기술 후보가 생겼다는 점이 중요하다.
통신·센싱 성과가 일상과 만나는 경로
양자통신(quantum communication) 성과는 더 조용하지만 사회 인프라와 맞닿아 있다. 과기정통부는 원하는 시점에 얽힘을 안정적으로 만드는 고체 기반 양자 중계기(quantum repeater) 기술과 빛, 즉 광자(photon)만으로 얽힘을 연결하는 전광자 양자 중계기 기술을 개발했다고 밝혔다. 양자 신호는 거리가 길어질수록 손실이 커진다.
중계기는 이 손실을 줄여 장거리 양자 네트워크를 구성하는 핵심 장치다. 금융망, 행정망, 국방 통신처럼 보안 요구가 높은 영역에서 장기적으로 의미가 생긴다. 양자광 변환 장치 관련 특허 출원도 발표됐지만, 특허가 곧 시장 점유율을 보장하지는 않는다.
표준, 장비 양산, 운용 비용이 뒤따라야 통신망에 들어간다. 국가 연구개발(R&D) 구조도 함께 봐야 한다.
양자과학기술 플래그십 프로젝트는 2025년부터 2029년까지 1단계 사업에 약 3,604억 원을 투입하는 국가 주도 사업이다. 과제는 양자컴퓨팅 7개, 양자통신 6개, 양자센싱 13개로 나뉜다.
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총 26개 과제다. 이 배분은 정부가 양자컴퓨터 한 분야에만 베팅하지 않고, 통신과 센싱을 함께 묶어 기술 생태계를 만들겠다는 전략을 드러낸다.
본지 분석에 따르면, 글로벌 선도국 대비 투자 규모가 상대적으로 작은 상황에서는 특정 장치 하나의 성능 경쟁보다 연구 인프라, 소재, 제어 장비, 소프트웨어를 동시에 키우는 편이 정책 효과를 높일 수 있다. 윤경숙 과기정통부 기초원천연구정책관은 이번 회의에서 "양자과학기술 플래그십 프로젝트는 우리나라 양자기술 경쟁력 확보를 위한 핵심 연구개발 사업"이라고 밝혔다. 이 발언은 정부가 양자를 단발성 연구비 사업이 아니라 산업 안보 자산으로 본다는 의미로 읽힌다.
실제로 양자 기술은 반도체, 극저온 장비, 광학 부품, 정밀 제어 소프트웨어를 함께 요구한다. 어느 한 연구실의 성과만으로 생태계가 완성되지 않는다.
초전도 방식의 경우 극저온 환경을 다루는 장비와 제어 회로가 필요하고, 통신 분야에서는 광자 생성·변환·검출 기술이 맞물린다. 센싱 분야 역시 소재 품질과 의료기기 인증 체계가 결합해야 한다.
반론도 있다. 100마이크로초와 99% 연산 정확도는 세계 최고 수준과 비교하면 상용 양자컴퓨터를 논하기에 부족하며, 양자기술이 실제 시장을 만들기까지 시간이 오래 걸린다는 지적이다.
이 반론에는 타당한 부분이 있다. 양자컴퓨터는 큐비트 수를 늘리는 과정에서 잡음(noise), 오류율, 냉각 시스템, 제어 신호 간섭 같은 난제를 계속 만난다.
그러나 그 이유 때문에 이번 성과를 작게 볼 수는 없다. 국가 R&D에서 중간 목표를 1년 앞당겨 달성했다는 사실은 다음 예산 배분과 연구 인력 유입에 영향을 준다.
본지 분석에 따르면, 일반 산업으로의 확산은 대형 양자컴퓨터 완성보다 센서, 통신 부품, 측정 장비처럼 좁은 적용처에서 먼저 일어날 가능성이 높다.
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3,604억 원 국가 R&D가 남긴 과제
정책 측면에서 남은 숙제는 명확하다. 첫째, 연구 성과를 논문과 특허에 가두지 않고 실증 환경으로 옮겨야 한다.
병원, 통신 사업자, 반도체 장비 기업이 참여하는 검증 단계가 필요하다. 둘째, 양자 전문 인력의 공급 경로를 넓혀야 한다. 양자물리 전공자만으로는 산업화가 어렵다.
전자공학, 컴퓨터공학, 의공학, 소재공학 인력이 같은 프로젝트 안에서 일할 수 있어야 한다. 셋째, 정부는 성과 홍보보다 실패 데이터를 축적하는 체계를 만들어야 한다. 양자 기술은 실패 원인을 정밀하게 기록할수록 다음 장비 설계가 빨라지는 분야다.
일반 독자에게 이번 발표가 주는 메시지는 단순한 기술 자부심이 아니다. 병원에서 더 작은 장비로 심장 신호를 측정하고, 국가 기간망이 장기적으로 더 강한 보안 체계를 갖추며, 기업이 신소재 계산 도구를 확보하는 미래는 모두 정책 선택과 연결된다.
3,604억 원은 작은 돈이 아니지만, 본지 분석에 따르면 양자 기술의 세계 경쟁 구도를 고려할 때 이 투자는 결과물이 아니라 연구 역량을 쌓는 시간을 사는 비용에 가깝다. 정부와 연구계가 지금 해야 할 일은 조기 달성이라는 표현에 머무는 것이 아니라, 2029년 1단계 종료 전까지 어떤 장비가 실험실 밖에서 작동했는지 공개하는 일이다. 양자 기술의 성패는 대중이 이해하지 못하는 수식보다, 시민이 체감할 첫 적용 사례를 얼마나 빨리 만들 수 있는지에서 갈린다.
※ 이 기사는 사이언스타임즈(연합뉴스)의 2026년 11월 10일 보도와 과학기술정보통신부 발표 자료를 참조하여 작성하였습니다.
FAQ
Q. 100마이크로초 결맞음 시간은 일반인에게 어떤 의미가 있나
A. 100마이크로초는 양자컴퓨터가 정보를 유지하며 계산을 수행할 수 있는 시간을 가리킨다. 일상 시간 감각으로는 매우 짧지만, 큐비트가 외부 간섭에 의해 정보를 잃기 전에 오류 수정 연산까지 마칠 수 있는지를 결정하는 핵심 지표다. 이번 발표는 2027년 목표치 50마이크로초를 1년 앞서 넘겼다는 점에서 연구 일정 관리와 후속 예산 집행에 실질적 의미가 있다. 다만 이 수치만으로 상용 양자컴퓨터 출시 시점을 단정할 수는 없으며, 큐비트 수 확대와 오류율 추가 감소라는 과제가 남아 있다.
Q. 양자 심장 센서는 언제 병원에서 쓸 수 있나
A. 과기정통부 발표는 다이아몬드 NV 센터 기반 소형 자기장 센서가 심장 질환 진단에 활용될 가능성을 제시한 단계다. 병원 도입 시점, 임상시험 결과, 인허가 일정, 건강보험 적용 여부는 현재까지 공식 확인되지 않았다. 의료기기는 성능 검증 외에도 안전성, 재현성, 진료 흐름과의 적합성을 통과해야 하며, 이 과정은 통상 수년이 걸린다. 독자는 단기 상용화보다 장비 소형화와 검사 접근성 개선이라는 중장기 변화로 이해하는 편이 정확하다.
Q. 양자통신 중계기 기술은 기존 인터넷망과 어떻게 다른가
A. 기존 광통신망은 광신호를 전기신호로 변환해 증폭한 뒤 다시 광신호로 바꾸는 방식으로 장거리 손실을 보완한다. 그러나 이 과정에서 양자 상태는 측정 즉시 붕괴하기 때문에 기존 증폭 방식을 그대로 쓸 수 없다. 이번에 개발된 고체 기반 양자 중계기와 전광자 양자 중계기는 양자 얽힘을 유지한 채 신호를 이어주는 방식으로 이 문제를 해결하는 접근이다. 금융망이나 국방 통신처럼 도청 자체가 물리적으로 감지되어야 하는 고보안 환경에서 장기적으로 활용될 수 있으나, 상용 네트워크 적용까지는 표준화와 장비 양산 단계가 남아 있다.
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