양자팹 만들고 소부장은 상용화…2세대 양자컴 선두 그룹 도전장[코어파워 KOREA]

<1부> 10대 패권기술 키워라 : ① 양자컴-시간을 앞당기는 연산혁명
정부, 제조 인프라 구축 추진
작년 KAIST 이어 이달 UNIST도 연구소 출범
KRISS는 QPU 개발…초전도 50큐비트급 목표
SDT 등 소부장 기업은 장비 중심으로 개발

한국과학기술원(KAIST)은 지난해 12월 국가양자팹연구소를 출범시키고 양자팹 연구동 기공식을 열었다. 총 450억 원 이상 투입되는 시설로 2027년 준공, 2028년 운영이 목표다. 양자처리장치(QPU) 칩 제작 공정을 연구·확립하는 국내 최대 규모 개방형 양자 소자 팹이다. 울산과학기술원(UNIST) 캠퍼스에서도 이달 13일 ‘양자나노팹’이 문을 열었다. 300억 원이 투입되며 양자 소자 설계부터 제작·분석·검증·실증까지 전 주기를 한 공간에서 수행할 수 있다.

23일 과학기술계에 따르면 과학기술정보통신부는 올해 대전과 울산에 이어 수도권 등지에서도 양자팹을 축으로 한 추가 제조 인프라 구축을 추진할 계획이다. 양자 소자는 일반 반도체보다 훨씬 까다로운 제조 환경을 요구한다. 극미세한 온도 변화와 진동, 전자기 잡음, 먼지 같은 요소만으로도 성능이 크게 흔들릴 수 있다. 여기에 광자, 초전도, 중성원자, 이온트랩, 반도체 스핀 등 여러 플랫폼이 공존하는 초기 단계여서 하나의 표준 공정만으로 대응하기도 어렵다. 조용훈 KAIST 국가양자팹연구소장은 “해외 파운드리를 활용하면 국내에 축적돼야 할 공정 기술과 노하우가 바깥으로 빠져나갈 수 있다”고 지적했다.

QPU 자체를 개발하려는 노력도 이어지고 있다. 한국표준과학연구원(KRISS)은 초전도와 중성원자 두 갈래로 QPU 개발을 추진 중이다. 초전도 분야에서는 자체 개발한 20큐비트급 시스템을 올해 하반기부터 국내 연구진에 클라우드로 시범 서비스할 예정이며 다음 목표는 50큐비트급 확보다. 중성원자 분야에서는 SDT, LG전자, 우신기연, 매사추세츠공대(MIT), 스탠퍼드대와 함께 이터븀 기반 1000큐비트급 플랫폼 개발 과제를 진행하고 있다.

소재·부품·장비 기업들도 생태계 확대의 한 축으로 떠오르고 있다. 윤지원 SDT 대표는 “현재 데이터센터들은 그래픽처리장치(GPU)와 고성능컴퓨팅(HPC) 클러스터를 운영하면서 새로운 컴퓨팅 파워를 찾고 있다”며 “양자컴퓨터를 GPU와 결합한 하이브리드 서버 형태로 도입하려는 수요가 나타나고 있다”고 했다. 이동한 브라이트퀀텀 대표도 “지금은 양자컴퓨터 성능이 슈퍼컴퓨터보다 낮더라도 일정 수준을 넘는 순간 게임체인저가 될 것이라는 판단 아래 미국에서는 금융 등 다른 산업 기업들까지 양자 투자를 늘리고 있다”고 말했다.

전문가들은 한국의 QPU 기술 수준이 미국 등 선도국과 비교해 늦은 감이 있지만 ‘지금부터가 진짜 승부’라고 강조한다. 1세대 양자컴퓨터에서는 출발이 늦었지만 QPU 고밀도화, 냉동기 내부 소형화, 상온 제어회로의 집적화 같은 분야는 해외에서도 이제 막 기술 개발이 한창이기 때문이다. 이용호 표준연 단장은 “QPU를 고밀도화한다거나 기기의 부피를 줄이는 일 등은 외국에서도 이제 막 시작한 단계로 우리도 연구를 진행 중”이라며 “현재 양자컴퓨터는 1세대인 만큼 2세대 양자컴퓨터에서는 세계 최고는 아니더라도 선두 그룹으로 올라갈 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

서지혜 기자 wise@sedaily.com