○ 과학기술정보통신부, 한국지능정보사회진흥원(NIA), 미래양자융합포럼이 공동 발간한 『양자정보기술 백서』에서는 양자컴퓨팅⁷ 시장의 규모가 연평균 20.1% 성장해 2031년 32조 원에 이를것으로 예측
• 국내 양자컴퓨팅 시장의 규모는 2024년 789억 원 수준에서 연평균 22.1% 성장해 2031년 3,197억 원에 이를 전망
• 양자컴퓨팅 기술에 대한 수요가 큰 산업 분야로는 보건·의료, 금융, 정부·공공 안전 등을 꼽고 있음
향후 전망과 기대되는 활용 분야
25.02.24
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글로벌 양자컴퓨팅 시장 전망
자료: 『양자정보기술 백서』(2024)
수요 산업별 글로벌 양자컴퓨팅 시장 전망
자료: 『양자정보기술 백서』(2024)
⁷ 하드웨어, 응용 소프트웨어 및 양자컴퓨팅 서비스(QCaaS) 포함
○ 양자컴퓨터는 압도적인 연산 속도를 바탕으로 기존 기술로는 계산하기 어려운 신약 물질 발굴, 금융 서비스, 암호 해독, 분자 구조 해석, 물류 최적화, AI 등 다양한 분야에 적용될 것으로 예측
• (바이오) 복잡한 화학 반응 및 물질 구조, 약물의 효능 등을 빠르게 예측하고 평가하여 최적의 후보 물질을 탐색하는 시간을 크게 단축함으로써 신약 개발, 신소재 합성 등에 드는 비용을 획기적으로 낮춤
양자컴퓨터 활용 분야
자료: 그리벤처(GREE Ventures), IITP
• (AI) 대규모 데이터에서 패턴을 식별하고 복잡한 문제를 처리하는 데 뛰어난 성능을 발휘해 머신러닝 모델의 학습 속도와 정확도를 크게 향상함으로써 AI 성능을 대폭 끌어올림
• (최적화) 교통 최적화, 자원 할당 최적화, 포트폴리오 최적화 등 복잡한 최적화 문제를 효율적으로 해결함으로써 비용을 절감하고 자원 사용의 효율성을 높임
• (보안) 양자 알고리즘을 활용해 현재의 고전적인 암호화 기법을 빠르게 해독해 냄으로써 공개키 암호 시스템의 보안 취약성⁸을 드러내고 새로운 양자 암호 기법의 개발을 촉진
⁸ 공개키 암호화 시스템은 소인수 분해를 풀기 어렵다는 가정에 기반을 둔 암호 기법으로, 충분한 큐비트를 가진 양자컴퓨터를 사용하면 합리적인 시간 내에 소인수 분해를 풀어내어 이를 무력화할 수 있음
[이슈] 양자컴퓨터 발전이 가상자산에 미치는 영향
□ 양자컴퓨터의 강력한 연산 능력은 현재의 암호화 알고리즘에 위협이 될 수 있으며, 이는 비트코인을 비롯한 블록체인 기반 암호화폐 보안에 잠재적 위협 요인으로 작용
• 대부분의 블록체인 네트워크는 공개키 암호화(RSA)나 타원곡선 암호화(ECC)와 같은 전통적인 암호화 방식에 의존하고 있는데, 충분히 발전된 양자컴퓨터는 쇼어 알고리즘(Shor’s Algorithm)⁹ 등을 활용해 이러한 암호화 시스템을 무력화함으로써 개인키를 탈취하거나 거래 기록을 조작할 수 있다는 우려
- 특히 탈중앙화 특성을 가진 가상자산은 도난을 당했을 경우 이를 되찾을 방법이 사실상 없다는 점에서 양자컴퓨터가 개발되면 해킹의 표적이 될 수 있다는 지적
- 미국의 싱크탱크 허드슨연구소(Hudson Institute)는 2022년 양자컴퓨터로 비트코인 해킹이 가능할 경우 가상자산 시장에서 약 3조 달러가 넘는 손실이 발생해 심각한 경기 침체로 이어질 수 있다고 경고
• 많은 전문가들은 양자컴퓨터의 성능이 비트코인의 암호화 시스템을 실제로 위협할 수 있는 수준에 도달하기까지 상당한 시간이 걸릴 것으로 예상하며, 비트코인 커뮤니티 역시 다층적인 방어 시스템을 활용해 공격 위협에 적극 대응하고 있음
- 가상자산 업계는 이미 양자내성암호(Post-Quantum Cryptography, PQC) 개발에 착수하는 등 양자컴퓨터로도 해독이 어려운 새로운 암호화 방식을 도입해 미래 양자컴퓨팅 시대에서 안전한 거래를 보장하려는 움직임이 활발히 진행 중
□ 반면 양자컴퓨터가 거래 시간을 단축하고 시스템 효율성을 개선함으로써 비트코인과 같은 암호화폐 시장의 확장성 문제를 해결하는 데 긍정적인 영향을 미칠 수 있음
• 현재의 작업증명(PoW) 방식의 채굴은 엄청난 컴퓨팅 파워를 필요로 하지만, 양자컴퓨터를 활용하면 이러한 계산을 훨씬 효율적으로 수행할 수 있어 채굴 방식의 근본적인 변화가 가능
□ 양자컴퓨터의 발전은 가상자산 시장 전반에 보안 위협과 혁신 기회를 동시에 가져올 전망
• 단기적으로 기존 암호 체계가 흔들릴 수 있어 업계 전반의 대응이 필요하며, 중장기적으로 포스트 양자 암호 도입과 블록체인 프로토콜의 업그레이드를 통한 보다 안전하고 효율적인 가상자산 생태계 정착을 위한 노력이 이어질 전망
⁹ 현재 통용되는 RSA 암호 알고리즘은 소인수 분해의 복잡성을 기반으로 함. 1994년 피터 쇼어(Peter Shor)에 의해 고안된 소인수 분해 알고리즘은 기존 컴퓨터 계산 방식과 달리 합리적인 시간 내에 소인수 분해 문제를 풀 수 있다는 것을 이론적으로 증명
○ 양자컴퓨터는 금융 및 보험 산업에서 포트폴리오 최적화와 리스크 관리, 관련 상품 추천, 사기 탐지 등 다양한 분야에서 활용될 전망¹⁰
• (포트폴리오 최적화) 최적의 투자 조합을 찾아내는 데 있어 기존 컴퓨터보다 훨씬 더 빠르고 정확한 결과를 도출
- 씨티그룹은 아마존웹서비스(AWS)의 양자컴퓨터 클라우드를 이용해 기업들의 예상 주가 수익률을 계산하고 포트폴리오를 최적화하는 기법을 도입
• (리스크 관리) 수천 개의 시장 위험 요소를 훨씬 빠르고 정교하게 분석해 실시간으로 시뮬레이션을 수행
- 골드만삭스는 양자컴퓨터를 활용한 리스크 평가 모델의 고속화를 추진했으며, 웰스파고 등도 양자컴퓨터를 활용한 리스크 관리를 위해 관련 업체들과 제휴를 맺음
금융에서 양자컴퓨터 활용 분야
자료: 구글, KB경영연구소
활용 분야별 필요한 큐비트 개수
자료: 욜 디벨롭먼트(Yole Development)
• (상품 추천) 고객의 재무 데이터 등을 대량 분석해 고객 선호도를 높은 정확도로 예측하고 맞춤 상품을 제안
• (사기 탐지) 대규모 금융 거래 데이터를 기존 방식보다 더 빠르고 정교하게 분석하여 금융사기 탐지율을 제고¹¹
• (신용평가) 양자컴퓨팅은 소셜미디어 활동, 소비지출 패턴, 비전통적 데이터 소스를 포함한 더 광범위한 변수를 통합하여 신용도와 개인화된 금융상품에 대한 보다 정확한 평가를 도출
• (고빈도 매매 및 자동화된 트레이딩 알고리즘) 양자 머신러닝(Quantum Machine Learning)을 적용해 데이터 분석 효율을 높이거나, 복잡한 최적화 문제를 해결함으로써 잠재적 수익 창출에 기여
글로벌 금융사들의 양자컴퓨터 관련 프로젝트 진행 현황
자료: 관련 자료 종합
¹⁰ IBM은 금융 분야의 포트폴리오 최적화 및 최적 상품 추천, 리스크 분석, 보안 등에서 양자컴퓨터의 활용도가 높을 것으로 전망
¹¹ 현재 AI 기반 금융사기 탐지 시스템은 90~95% 수준의 탐지율을 보이는데, 양자컴퓨터는 이를 99% 이상으로 향상시킬 것으로 기대
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