전문가오피니언
[전문가오피니언] 인도네시아의 양자기술 개발 현황과 한국과의 협력 잠재력
인도네시아 Vanna Chrismas Silalahi The Indonesian Researcher Association in South Korea (APIK) - 2023/08/17
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서론
양자기술은 거의 모든 종류의 산업에 커다란 변화를 가져올 것으로 기대된다. 일례로 기존 컴퓨터보다 훨씬 빠른 연산을 수행하거나 외부 침투가 불가능한 네트워크를 만들어 내는 등의 작업을 가능하게 해주는 양자컴퓨팅(quantum computing)은 의료, 경제, 물류, 인공지능(AI) 등 다양한 분야에서 혁명을 일으킬 것으로 예상된다. 인도네시아는 현재 양자기술 개발의 초기 단계에 있으나 정부 차원에서 관련 연구·개발(R&D)에 정책을 중점적으로 시행하고 있으며, 국립연구혁신청(BRIN, Badan Riset dan Inovasi Nasional)을 비롯한 많은 기관에서도 양자기술 연구를 위한 시설을 새로이 구비하고 있다. 양자기술은 향후 인도네시아 내 적합한 기술을 지닌 국민들에게 취업 기회를 제공하고 세계 각국의 투자와 협력을 끌어 모으는 역할을 해줄 것으로 기대된다.
한편 세계의 양자기술 R&D를 선도하는 대표적인 국가로는 한국이 있다. 한국 정부는 현재 해당 분야에서 인도네시아 등 많은 국가들과 적극적인 협업을 추진하고 있으며, 이 점에서 한국과 인도네시아 기업이 서로 협력하게 되면 양국 모두에 이익을 가져다주는 양자기술의 발전을 이룩할 수 있을 것이다. 이러한 배경 아래 본고는 인도네시아 내 양자기술의 발전 전망을 살펴보고 한국 기업의 현지 투자 기회를 소개하는 데 주안점을 두고자 한다.
양자 기술의 기본 개념
양자기술은 전산 및 통신에서부터 의약품에 이르는 수많은 분야에서 혁신적인 발전의 원천이 될 수 있다는 점에서 이른바 산업의 게임체인저(game changer)라고도 불리며, 그 중에서도 가장 잠재력이 큰 분야로는 양자컴퓨팅이 꼽힌다. 전통적 컴퓨터는 0과 1로 구성된 이진수 비트(binary bit) 단위로 데이터를 저장하는 반면, 양자컴퓨터는 0과 1의 상태로 동시에 존재할 수 있는 퀀텀 비트 (quantum bit), 줄여서 큐비트(qubit)를 활용해1) 연산 속도를 획기적으로 높일 수 있다.
사용자가 양자물리학 혹은 양자역학 법칙을 따르는 복잡한 시스템을 구축하고 관리할 수 있도록 해준다는 점에서 고전역학 법칙에 기반한 기존의 기술과 차별화되는 양자기술은2) 주로 양자 중첩(quantum superposition) 및 양자 얽힘(quantum entanglement)이라는 현상을 활용한다3). 먼저 양자 중첩이란 양자시스템이 사용자의 관찰이나 계측 이전에 복수의 상태로 동시에 존재할 수 있다는 법칙을 의미하며, 양자 얽힘이란 서로 멀리 떨어진 복수의 입자가 서로 연결되어 상호간 종속성을 띠는 현상을 지칭한다. 이들 법칙은 양자컴퓨팅, 양자센서, 양자 암호학 등 다양한 종류의 양자기술을 지탱하는 기반이 된다4), 5).
현재 IBM, Google, 마이크로소프트, 아마존(Amazon. com), 리게티(Rigetti)와 같은 많은 기업들은 양자 알고리즘을 연구 및 시험해 볼 수 있는 클라우드 기반 플랫폼을 제공하고 있다. 예를 들어 초전도 큐비트(superconducting qubit) 기반 컴퓨팅 시스템을 구축한 IBM 퀀텀(IBM Quantum)은 사용자 친화적 인터페이스를 사용하는 키스킷(Qisqit) 언어를 개발했고6), Google도 사용자들이 자사 써크(Cirq) 플랫폼을 통해 퀀텀 프로세서 유닛(QPU, Quantum Processor Unit)이라는 이름의 클라우드 기반 프로세서를 이용할 수 있도록 하는 서비스를 운영 중이다7).
인도네시아의 양자기술 전략 개발 필요성
이처럼 각종 산업에 막대한 진보를 가져올 수 있는 양자기술이 활용처를 넓혀가는 가운데, 이를 활용하고자 하는 국가는 먼저 양자기술 전략의 기초를 설정하고 자국에 가장 큰 도움이 되는 기술 분야를 파악하여 R&D에 예산을 지원하는 방향으로의 노력을 전개해야 한다. 지난 수년간 양자기술 분야 선도국으로 부상한 국가에는 미국, 영국, 캐나다, 프랑스, 한국, 중국, 호주, 인도 등이 있으며, 이들 모두 해당 기술을 대상으로 한 전략과 정책기반을 이미 마련해 둔 상태이다.
따라서 동남아시아 최대 인구를 자랑하고 경제적으로도 고속성장을 지속하고 있는 인도네시아도 국제 무대에서의 경쟁력을 보전하고 타국의 기술적 진전을 따라잡기 위해 양자기술에 많은 관심을 기울일 필요가 있다. 이를 위해 인도네시아가 필요로 하는 것은 새롭게 부상하고 있는 양자기술을 적극 활용, 동남아시아에서 해당 분야 주도국으로 발돋움할 수 있는 명확한 로드맵과 전략의 수립이다. 따라서 인도네시아 정부는 기술 발전에 필요한 지식을 구비하는 초기 단계에서부터 필요한 노력을 단계별로 전개해야 하며, 이 과정에는 정부, 산업, 학술기관 사이의 협업, 그리고 한국을 비롯한 타국과의 긴밀한 협력이 요구된다.
양자기술의 발전을 도모하는 데 필요한 핵심요소에는 <그림 1>에서 소개하는 바와 같이 다음의 다섯가지가 존재한다8).
<그림 1> 양자기술 발전을 위한 핵심요소9)
자료: 커니 애널리시스(Kearny Analysis)
첫째, 양자컴퓨팅·알고리즘·시뮬레이션 등 구체적인 연구 중점분야의 파악 및 지원, 둘째, 고도의 전문지식을 지닌 인재 등의 인적자원, 셋째, 전문 연구소를 중심으로 한 R&D 생태계와 인프라 조성, 넷째, 이러한 R&D를 바탕으로 산업 각계와의 파트너십 또는 협업관계 구축 및 공급망 확보를 통한 양자기술 대비태세 구비, 마지막으로 다섯째, 민간기업이 새로운 기회로부터 충분한 혜택을 볼 수 있도록 보장하고 투자자들이 수익 실현 잠재력을 인지할 수 있도록 해주는 시장 기회 확보 및 적극적 기술 도입 노력이다.
인도네시아의 양자기술 개발 현황
인도네시아의 양자기술 개발은 아직 걸음마 단계이기에 괄목할 수준의 기술적 진보는 이루어지지 않은 상태이나, 인도네시아 정부는 양자기술의 중요성을 명확히 인지하고 관련 R&D를 활성화하기 위한 여러 정책을 수립했다. 일례로 현존 교육문화연구기술부의 전신인 연구기술부는 2020년 자국 내 양자기술 역량과 적용상품 개발을 목적으로 국립양자기술 연구소를 설립하고 다양한 산업에서의 양자 기반 상품 출시를 장려하는 내용을 담은 퀀텀 인도네시아 프로그램(Quantum Indonesia Program)을 공개했다.
한편 반둥공과대학(ITB)은 같은 2020년에 초전도 큐비트를 활용한 장비 개발에 중점을 둔 양자컴퓨팅·장비 연구소를 신설했고, ITB 산하 전기·정보공학대학(STEI)은 스펙트럴(SpeQtral) 및 켄라인스 캐피털그룹(Kennlines Capital Group)과 합작하여 인도네시아에 양자 기반 보안 네트워크를 구축한다는 내용의 공식 양해각서를 체결하기도 했다10). 한편 인도네시아대학(University of Indonesia)도 양자정보이론, 양자 알고리즘 및 하드웨어에 초점을 맞춘 양자정보·컴퓨팅 연구그룹을 출범했고, 2022년에는 BRIN이 양자물리학의 기초와 응용원리를 근미래 기술에 적용하는 방법을 주로 연구하는 양자물리학 연구소를 신설했다11). 또한 세풀루노펨버 공과대학(ITS)도 2022년에 양자이론에 기반한 컴퓨터 개발을 중점과제로 한 양자컴퓨팅·정보그룹을 출범했다12). 여기서 소개한 다수의 사례들은 인도네시아가 양자컴퓨팅 분야를 중심으로 글로벌 시장에서의 기술역량과 경쟁력을 확보하기 위해 다양한 노력을 기울이고 있음을 보여준다.
양자기술은 인도네시아가 제4차 산업혁명 로드맵에서 5대 중점분야로 지정한 식·음료, 자동차, 전자기기, 화학, 의류산업에도 큰 변화를 몰고올 것으로 예상된다13). 예를 들어 양자컴퓨팅은 수송로를 최적화하고 잔여 폐기물의 양을 최소화해 식·음료산업 공급망의 효율성을 개선할 수 있고, 자동차산업에서도 AI와 머신러닝 분야 발전을 촉진해 제4차 산업혁명에 따른 생산과정이나 전기버스 노선계획 최적화를 지원할 수 있다. 또한 전자와 원자의 활동을 촉진해 기존보다 효과적이고 강력한 칩을 만들어내거나 신규 분자구조의 특성 및 성질 발현을 촉진할 수 있는 잠재력은 각각 인도네시아의 전자기기 및 화학산업에서 유용하게 쓰일 것이다. 마지막으로 의류산업에서는 섬유·직물 생산에 양자컴퓨팅을 도입해 보다 효율적이고 친환경적인 제품을 만들어낼 수 있게 된다. 이와 관련해 이노베이터 4.0(Innovator 4.0)의 부디만 수드자트미코(Budiman Sudjatmiko) 이사장은 인도네시아가 상기 5개 분야 모두에서 활용될 수 있는 양자컴퓨팅 기술 측면에서 전문성을 확보해야 한다는 주문을 내놓은 바 있다.
인도네시아의 양자기술 중점과제 및 한국과의 협력 잠재력
인도네시아 정부가 설정한 2017~2024년 국가연구종합계획(National Research Master Plan)은 ▲식량안보 ▲신재생에너지 ▲보건의료 ▲수송 ▲정보통신기술(ICT) ▲국방·안보 ▲신소재를 7대 중점 연구분야로 설정했으며, 이 중에서 ICT와 신소재 분야 계획에 양자기술 관련 내용을 반영하고 있다. 인도네시아 정부는 신소재 하위분야 중 레이저·광학분야를 대상으로 한 연구과제를 신설함으로써 자국 내 양자기술 관련 지식 축적을 위한 노력을 개시했고, 기술평가응용청(BPPT)은 해당 과정을 지원하는 역할을 수행 중이다14).
인도네시아 정부가 추진하는 메이킹 인도네시아 4.0(Making Indonesia 4.0) 프로그램 또한 AI, 로봇공학, 사물인터넷(IoT)을 비롯한 최신기술 적용 확대를 촉진하는 내용을 담고 있으며, 여기서 언급한 모든 분야는 양자기술의 진보에 따라 다양한 혜택을 누릴 수 있다. 또한 에너지광물자원부, 산업부, 재무부, 무역부 등 인도네시아 정부 부처가 함께하는 어젠다 4.0(Agenda 4.0)은 광물이나 희토류 등 천연자원을 가공해 양자기술 부품 생산에 필수적인 원자재 가공역량을 갖추는 등의 방식으로 인도네시아 상품의 글로벌 시장 경쟁력을 제고한다는 취지에서 입안되었다. 현재 인도네시아 에너지광물자원부는 2025년까지 자국의 재생에너지 비중을 23%까지 끌어올린다는 목표를 수립한 상황이며, 인도네시아가 세계 1위 생산국 지위를 보유하고 있는 니켈은 양자기술 발전에 필수불가결한 요소인 배터리 생산의 핵심원료로 사용된다.
한편 인적자원 수준의 개선을 살펴보면 인도네시아 정부는 관련 예산의 약 20%가량을 다음의 5대 과제 수행에 투자하고 있는 것으로 나타난다. 첫째, 주로 양자기술을 연구하는 이공계 학생들에게 기업가용 해외 석사학위 장학금(LPDP scholarship), 국제학생 이주 장학금(IISMA) 등 재정적 지원을 제공한다. 둘째, 국내기관 및 연구소에 외국 전문가·과학자가 일할 수 있는 일자리를 신설한다. 셋째, 대학이나 R&D 기관에서 박사후 연구 프로그램을 진행한다. 넷째, 각종 기관 및 대학 간 연구인력의 상호이동을 촉진한다. 다섯째, 대학과 연구기관의 협업을 장려한다15).
위와 같은 노력을 전개 중인 인도네시아와 양자기술 협력을 추진할 잠재력이 큰 국가 중 하나가 바로 한국이다. 한국 기업들은 지난 수십년간 기술 혁신을 주도해 왔고, 최근에는 양자기술에도 많은 관심을 보이고 있다. 한국 과학기술정보통신부는 2035년까지 한국에 디지털 경제를 넘어선 양자경제를 구축한다는 비전을 발표했는데, 여기에는 전 산업의 혁신 촉진, 국가안보 개선, ICT 인프라 및 반도체 역량 강화와 같은 조치가 포함된다. 한국 정부는 양자컴퓨팅 핵심기술 개발에 향후 5년간 445억 원을 투자할 계획이며16), 삼성전자, 현대자동차, SK텔레콤, LG전자 등 양자 분야를 적극적으로 연구 중인 주요 기업들과도 파트너십을 구축했다. 이 중 현대자동차는 현재 수소전지 반응 촉매로 사용되는 백금보다 저렴한 대체제 개발에 양자컴퓨팅을 이용하고 있으며, SK텔레콤은 양자 난수생성기(QRNG)를 개발했고, 포스코는 캐소드(cathode) 제조용 신소재 개발에 양자기술을 도입했다. 현재 한국의 양자 기술은 오랜 기간 투자를 통해 기술을 선도하고 있는 유럽 국가들 대비 83.3% 수준인 것으로 파악되고 있다. 현재 한국의 양자컴퓨팅 기술 개발은 정부 주도 하에 산,학,연이 협력하는 방식으로 이루어지고 있다.
위에서 설명한 것처럼 양자기술은 엄청난 잠재력을 보유하고 있지만, 인도네시아 기업과 정부가 양자기술을 개발하고 도입하는 데에는 크게 세 가지 난관이 존재한다. 첫째, 인도네시아에는 양자분야 연구를 진행할 수 있을 정도로 숙련된 전문인력이 충분치 않다. 다만 이 문제에도 불구하고 인도네시아의 여러 대학은 이미 양자기술에 관한 다양한 긍정적 성과를 내기 시작했으며, 세계적 학술지인 네이처(Nature)에도 ITB 연구진의 유관 논문이 게재되었다17). 이러한 측면과 관련해 한국이 인도네시아와 협력할 수 있는 방안으로는 한국 소재 대학의 반도체학과 등 전문기술 연구기관에 인도네시아 학생들을 초청해 고등교육을 제공하는 프로젝트를 생각해볼 수 있을 것이다.
인도네시아가 겪는 두번째 문제점은 양자기술 장비 도입 및 생산에 투입되는 비용이 지나치게 높아 현지 기업이 유관 시장에 진출하는 데 장애물이 된다는 점이며, 해당 문제는 가용 자원이 제한되는 중소기업에 특히 큰 영향을 미친다.
마지막 세번째 문제는 인프라의 부족이다. 양자컴퓨터의 가동을 위해서는 고품질의 큐비트를 조달해야 하고, 특히 초전도 큐비트는 극저온 유지와 전류저항 최소화를 위한 고성능 냉각장치, 내부 보호장치, 통제장치 등을 요구한다. 따라서 아직 이러한 장비가 광범위하게 보급되지 않은 인도네시아에서는 초전도 큐비트에 비해 냉각 및 격리 소요가 덜해 비용이 상대적으로 저렴한 광자기술에서부터 시작해 기술을 점차 발전시켜 나가는 방안을 고려할 수 있으며, 특히 광자기술용 장비를 다양하게 보유한 한국은 인도네시아가 필요 장비를 확보하는 데 많은 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.
결론
인도네시아는 아직 양자기술 주도국 지위에 오르지 못했으나 정부가 해당 분야 투자에 적극적이고 복수의 대학에서 긍정적 연구 성과를 냈다는 점에서 반도체 등 유관산업의 성장 잠재력이 큰 것으로 평가된다. 또한 향후 인도네시아에서 양자기술이 더욱 폭넓은 분야에 도입되고 다양한 산업의 일부로 자리잡게 되면 이러한 기술적 진보를 뒷받침하는 반도체 상품의 수요도 점차 늘어날 것으로 전망된다. 이러한 상황에서 한국 정부와 기업은 먼저 인도네시아가 필요 지식과 인적자원을 확보하는 초기 과정 지원을 주요 협력과제로 삼을 수 있고, 이후로는 원자재 생산 분야에 적극적으로 투자하는 방안도 고려해볼 수 있을 것이다.
* 각주
1) Physics in a New Era, Physics Survey Overview Committee, Board on Physics and Astronomy, Division on Engineering and Physical Sciences, Report of the US National Research Council, (June 2001); G.J.Milburn , Quantum Technology, (Allen & Unwin, Sydney, 1996)
2) Ibid.
3) Couteau, Christophe, et al. "Applications of single photons to quantum communication and computing." Nature Reviews Physics (2023): 1-13.
4) Ibid.
5) Gisin, Nicolas, et al. "Quantum cryptography." Reviews of modern physics 74.1 (2002): 145.
6) IBM (2023), Quantum computing. Available at: https://www.ibm.com/quantum(Accessed: June,11 2023).
7) Google (2023), Google Quantum Computing Service. Available at: https://quantumai.google/. (Accessed: June,11 2023).
8) Raffi Boladian (2023). National quantum strategies. Available at: https://www.kearney.com(Accessed: June,12 2023).
9) Ibid
10) ITB (2020), STEI ITB and Kennlines Capital Group Sign a Memorandum of Understanding after successfully developing a Safe Quantum Network in Indonesia, SpeQtral. Available at: https://stei.itb.ac.id/(Accessed: June,11 2023).
11) BRIN (2023), Research Center for Quantum Physics. Available at: https://quantumresearch.id/ (Accessed: June,11 2023).
12) ITS (2022). ITS Launches the First Quantum Computing and Information Group in Indonesia. Available at: https://www.its.ac.id/ (Accessed: June,11 2023).
13) Indonesia’s Fourth Industrial Revolution, Ministry of Industry, 2018
14) National Research Master Plan (Rencana Induk Riset Nasional) of Indonesia for 2017–2045, 2017
15) Ibid.
16) The Korea-EU Research Centre (2019). Korea Starts Five-year Development Program for Quantum Computing Technology. Available at: https://k-erc.eu (Accessed: June,11 2023).
17) Suksmono, Andriyan Bayu, and Yuichiro Minato. "Finding hadamard matrices by a quantum annealing machine." Scientific reports 9.1 (2019): 14380.
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