“양자의 특성은 중첩성과 비가역성입니다. 이 특징을 활용해 현존 최고의 통신 보완 기술로 5G 서비스를 구축했습니다.”

곽승환 IDQ 부사장은 18일 서울 중구 을지로 SK텔레콤 기자실에서 열린 양자암호통신 언론 브리핑에서 SK텔레콤이 보유한 ‘양자암호통신 기술’에 대해 이렇게 설명했다.

IDQ는 지난해 2월 SK텔레콤이 인수한 양자암호통신 전문기업으로, 중국을 제외하고 세계 매출액과 특허 보유 등에서 1위를 차지하고 있다.

양자암호통신 기술은 ‘양자(Quantum, 더 쪼갤 수 없는 물리량의 최소 단위)’의 특성을 이용해 송신자와 수신자만이 해독할 수 있는 암호키(Key)를 만들어 도청을 막는 통신 기술이다.

SK텔레콤은 양자가 가진 ‘빛’과 ‘입자’의 중첩성ㆍ비가역성의 특징을 이용해 5세대 통신망(5G)에서 해킹이 불가능한 암호키를 구현한다는 설명이다.

양자는 관측하기 전까지 빛일 수도, 입자일 수도 있는 특징을 동시에 가지고 있다. 이를 빛의 양자 역학적 특성, 혹은 양자의 이중성(중첩성)이라 부른다.

그러나 양자는 한 번 실험 등을 통해 관측자로부터 노출되면 성질이 하나로(빛 혹은 입자) 정해진다. 이는 양자의 비가역적 특성이다.

SK텔레콤이 제시한 기술의 핵심은 여기에서 나온다. 데이터를 이동하는 매개체인 양자가 중간에 한 번이라도 관측(해킹 등의 증거)이 된다면, 이중성을 잃고 특정 상태(빛 혹은 입자)로 규정된다. 정보 수신 시 이중성을 잃은 양자가 온다면, 그 정보는 이동할 때 제삼자의 개입이 있었음을 알 수 있다.

이런 장점 때문에 현존하는 보안기술 가운데 가장 안전한 방식으로 평가받는다.

SK텔레콤은 이 기술의 안정성을 이렇게 표현했다.

“기존 통신 방식을 공을 주고받는 행위로 비유하자면, 제삼자가 몰래 공을 가로챈 후 복제본을 전달해도 탈취 여부를 알기 어렵다. 반면 양자암호통신은 비눗방울을 주고받는 것과 같아, 제삼자가 비눗방울을 건들기만 해도 형태가 변형돼 해킹이나 복제 자체가 불가하다.”

복재원 SK텔레콤 코어(교환장비) 엔지니어팀 리더는 “현존하는 최고의 암호화 기술을 상품화했다는 것에 의의가 있다”고 설명했다.

양자암호통신, 5G 시대에 특화...양자컴퓨터가 나와도 "해킹 불가능"

SK텔레콤은 5G 기술 도입으로 ‘초(超)시대’가 열릴 것으로 전망하고 있다. 모든 사물과 사람이 네트워크로 연결되는 세상이 펼쳐진다는 설명이다. 5G가 도입되면 1GB를 10초 안에 내려받을 수 있다.

이런 초고속 통신망이 본격적으로 상용화되면, 단말 및 서비스 영역이 확대되고 개인정보ㆍ기업 기밀 등 주요 데이터 수용이 증가할 전망이다. 자율주행, 금융, 원격의료, 스마트팩토리 등 철저한 보안이 요구되는 영역에서 많은 양의 데이터가 5G 망을 통해 전달되기 때문이다.

SK텔레콤은 보안의 중요성 역시 지속해서 확대될 것으로 예상했다. 이에 양자암호통신 전문기업 IDQ를 인수 합병하고, 2017년에는 '양자난수생성 칩'의 시제품을 내놓는 등 5G 시대를 계속해서 준비해왔다.

이달부턴 SK텔레콤의 5G 가입자 인증 서버 ID에 IDQ의 양자난수생성기가 적용된다. 양자난수생성기(QRNG)는 양자 특성을 이용해 패턴 분석이 불가능한 무작위 숫자를 만드는 장치다. 암호체계의 예측이 어려워져 고객 정보 유출을 막을 수 있다. 4월 중에는 LTE망에도 적용 확대할 계획이다.

기존 LTE 통신망 등에서 현재 사용하고 있는 통신 보안 방법은 일정한 패턴을 가지고 있는 숫자를 이용한다. SK텔레콤이 구축한 통신망에서 현재까진 이를 해독해 해킹한 사례는 보고되지 않았다.

하지만 양자 컴퓨터가 5년에서 10년 사이에 등장할 전망이라, 현재의 시스템으론 안심할 수 없다는 설명이다. 슈퍼컴퓨터보다 데이터 처리 속도가 1억 배 빠른 컴퓨터로 일정한 패턴을 분석한다면, 수십초 내에 암호가 해독될 가능성이 있기 때문이다.

양자난수생성기를 사용한다면, 암호에 패턴 자체가 없어서 이런 보안의 약점에서 벗어난다.

양자난수생성기가 적용되는 구간은 서울-대전 구간이다. 한승민 SK텔레콤 유선엔지니어링 ENG팀장은 “전국 데이터 트래픽의 핵심 전송 구간에 우선하여 도입했다”고 설명했다.

복재원 SK텔레콤 코어(교환장비) 엔지니어팀 리더는 “5G 단말기가 시중에 나온다면 바로 적용할 수 있다”며 “그러나 다른 이통사(KT, LG유플러스)와 이 기술이 호환되려면, 그 회사도 이 기술을 채택해야 한다, 기술적으론 다른 통신사 망에서도 적용할 수 있다”고 설명했다.

강종렬 SK텔레콤 ICT Infra 센터장은 “양자암호통신 기술을 5G에 선제적으로 도입해 SK텔레콤 이용 고객들은 차별화된 통신서비스를 경험할 수 있게 됐다” 며 “SK텔레콤은 전 세계에서 가장 안전한 5G 통신망을 제공할 것”이라고 밝혔다.