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기초·원천 연구부터 산업화 토대 구축까지··· 2035년까지 양자경제 선도국으로 도약

심주섭 과학기술정보통신부 양자혁신기술개발과장 2025년 05월호

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2025년, 대한민국은 양자 시대를 향한 대전환의 기로에 서 있다. 신흥기술에 대한 글로벌 기술 패권 경쟁이 가속화됨에 따라 정부는 2014년 ‘양자정보통신 중장기 전략’을 시작으로 2019년부터 양자 분야에 연평균 60% 이상의 예산 증액을 통한 투자를 지속해 왔다. 이와 같은 파격적인 투자 확대는 양자과학기술이 앞으로 국가의 기술 패권을 좌우할 핵심 전략기술일 뿐만 아니라 양자산업이 반도체·배터리 산업 시대 이후 대한민국의 산업을 이끌어갈 미래 유망산업 분야로 인식되기 때문이다.

그러나 지금 우리나라 양자산업의 현주소를 보면 그 대내외 환경이 녹록지 않다. 이미 주요국들은 양자기술을 국가의 미래 경제·사회·안보 분야에 파괴적 영향력을 보여줄 수 있는 ‘게임 체인저’로 인식해 우리나라가 투입하는 예산 이상의 집중 투자를 지속하는 상황이며, 수출 통제도 강화하고 있다. 이에 정부는 지난 3월 12일 양자 분야 최고위 정책 심의·의결 기구인 ‘양자전략위원회’ 출범식에서 2035년까지 양자경제 선도국으로 도약하겠다는 국가적 비전을 제시하고 ‘퀀텀 이니셔티브 추진전략’을 발표했다.

1천큐비트급 양자컴 등 대규모 과제 추진하고
2032년까지 박사급 전문인력 540명 배출

정부의 ‘퀀텀 이니셔티브 추진전략’은 10대 핵심 과제를 비롯해 양자 산업화를 향한 구체적인 이행방안 등을 담고 있다. 먼저, 양자 산업화의 초석을 마련하기 위한 연구개발(R&D) 프로그램을 운영하고 인재양성정책을 추진해 핵심 역량을 확보한다. 지배적인 기술이 없는 양자 분야에서 파괴적 혁신을 통해 패권기술을 확보할 수 있도록 실패를 허용하는 혁신도전형 R&D를 추진해 나간다. 또한 올해 양자 분야 대형 R&D 사업인 ‘양자과학기술 플래그십 프로젝트’에 착수해 1천큐비트(qubit)급 양자컴퓨터 개발, 양자중계기 기반 양자 네트워크 개발, 무(無)GPS 양자항법센서 개발 등 목표 지향적 대규모 과제를 추진한다. 플래그십 프로젝트를 통해 산학연이 함께 과제에 참여해 개발한 기술이 향후 양자산업에서 활용 가능하도록 기회를 열어주고, 단계별 성과물이 상용화된 기술과 연계돼 지속적으로 산업에 확산될 수 있도록 지원할 예정이다.

양자산업 종사인력을 확보하기 위해 양자 핵심인력 육성과 인접 분야의 신규인력 유입, 전환인력 양성 추진 등 두터운 양자인력 생태계 기반을 조성한다. 고려대, 카이스트, 포스텍 3개 대학에서 운영하는 양자대학원을 중심으로 산학연 협업과 해외 연수 프로그램 확대를 추진해 2032년까지 박사급 전문인력 540명을 배출할 계획이다. 아울러 반도체·전기 및 전자공학·화학·바이오 등 인접 분야의 신규인력 유입 확대를 추진한다. 양자부전공 신설 등을 통해 다학제 학생을 유입하고 출연연 중심의 양자 연구거점에서 비양자 인력의 유입을 추진하는 한편, 제조·화학·바이오 등 인접 분야 인력에 글로벌 기업과의 협업 교육 프로그램을 제공하고 재직자 전환실습 등 산업 맞춤형 교육을 추진할 계획이다. 해외 양자 우수인재를 유치하기 위한 특화사업을 신설하며 인건비, 연구팀, 연구장비 도입 지원 등 맞춤형 패키지 지원을 위해 제도를 개선한다. 산학연 공동연구를 수행할 수 있는 ‘퀀텀 플랫폼(연구허브)’을 구축하고, 양자 연구자들의 역량을 강화·활용할 수 있는 ‘개방형 퀀텀 전용팹’을 확대할 계획이다.

강점이 될 소부장 육성 위해 실증사업 추진···
양자 스타트업 전용 공공펀드 조성

정부는 기초·원천 연구 수준에서 나아가 본격적인 양자 산업화의 토대를 구축하기 위한 사업을 추진한다. 양자컴퓨터의 제작뿐만 아니라 이를 활용한 상용화 시대를 대비해 알고리즘·소프트웨어(SW) 분야 지원을 강화함으로써 유스 케이스(use case, 적용 가능 사례)를 조기 창출할 계획이다. 기존 컴퓨터에 비해 뛰어난 양자컴퓨터의 성능을 활용하는 ‘양자이득도전 연구사업’ 과제를 2024년 6개에서 2028년까지 누적 25개로 확대하고, 산업체가 의무적으로 참여하는 ‘양자이득 실현도전 후속사업’을 추진할 예정이다. 또한 양자컴퓨터를 활용한 ‘(가칭)퀀텀 알고리즘 챌린지’ 등 경진대회 신설과 글로벌 선도 양자컴퓨팅 시스템의 도입을 통해 양자컴퓨터 활용역량을 내재화하고 SW 기반을 구축할 방침이다.

제조업 측면에서는 우리나라의 강점이 될 소부장 분야의 육성을 위해 수요 연계 실증사업을 추진한다. 기존의 광소재, 웨이퍼, 계측·통신 장비 기업 등이 양자 분야로 원활히 확대·전환할 수 있도록 관련 소재·소자·모듈 사업화 R&D를 확대하고, 공공·국방·첨단 산업 분야에 양자기술이 적용될 수 있도록 수요 발굴과 활용사례 창출을 지속해 나간다. 제조 인프라 등 산업화 기반 마련을 위해 ‘퀀텀 파운드리’를 확대 구축해 향후 증가할 국내 및 글로벌 제작수요에 대비하고, 양자컴퓨팅·양자통신·양자센서 각 분야별 맞춤형 테스트베드와 클러스터를 조성해 양자 산업화를 촉진한다. 양자 스타트업의 지속 가능성과 성장 발판을 마련하기 위한 신규 지원도 추진한다. 기술적 난도가 높아 창업 및 기술사업화가 어려운 양자 분야의 특성을 고려해 양자 스타트업 전용 공공펀드를 조성함으로써 초기 성장의 마중물이 되도록 지원하고, 기술력은 보유하고 있으나 창업 노하우가 부족한 양자 연구자들의 창업을 뒷받침할 수 있는 기술창업 지원을 추진할 예정이다.

한편 양자기술의 공급망·수출 통제 조치가 강화될 것으로 예측되는 만큼 정부는 기술안보 확보를 위한 국제협력을 주도하고 다자협의체에도 적극 참여하고 있다. 미국 중심의 9개국 양자 고위급 협의체인 ‘퀀텀개발그룹(QDG)’의 한국 유치를 추진하는 한편, ‘호라이즌 유럽(Horizon Europe)’ 필러 2 참여 등을 계기로 전략적 파트너십 대상을 다각화하고 별도의 양자(兩者) 협력체계도 확대할 예정이다. 더불어 올 6월 개최 예정인 ‘퀀텀 코리아 2025’와 ‘퀀텀 대화’ 연계 등을 추진해 글로벌 위상을 높이려 한다. 또한 세계 유수 기관과 협업하고 연구진이 상주하는 ‘(가칭)퀀텀 프론티어 랩’을 구축하며 선도대학 간 양자전문가들이 교류·협력하는 국제협력 플랫폼 ‘글로벌선도대학(QUA)’ 프로그램을 통해 국제공동연구를 추진할 계획이다.

마지막으로, 민간·국방 합동 양자 R&D를 수행해 양자 기술안보를 강화하고 국방 분야로 양자기술 적용을 확대해 나간다. 국방부·방위사업청과 협업해 양자기술의 무기체계 적용기술 개발과 군 실증을 추진하는 등 양자안보 생태계를 구축할 예정이다.

‘퀀텀 이니셔티브 추진전략’은 양자 상용화 및 산업화 시대를 대비한 대한민국 양자 산업화의 청사진이다. 분명한 사실은 양자 산업화 시계가 갈수록 빨리 간다는 점이며, 양자 상용화·산업화 시대가 도래했을 때 준비된 국가와 준비되지 못한 국가의 성패는 명확히 갈릴 것이다. 양자 산업화 시대에 준비된 국가가 되도록 정부는 민간과 함께 ‘퀀텀 이니셔티브 추진전략’을 성실히 수행해 미래 기술 패권 경쟁에서 승리자가 되도록 하겠다.

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