국내 연구진이 무선 양자암호통신을 할 수 있는 핵심 부품 소형화에 성공했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 무선 양자암호통신용 송·수신 핵심 부품 기술을 개발했다고 지난해 12월 27일 밝혔다.

연구진이 개발에 성공한 부품은 양자암호통신 과정 중 암호키를 무선 전송하는데 필요한 것이다. 기존에는 미터(m)급 크기의 광학 부품들을 사용했으나, 연구진은 새로운 집적화 방식을 적용해 기존 대비 1/100 크기인 센티미터(㎝)급 부품 소형화에 성공했다.

연구진은 광원과 편광 부품들로 편광 양자 상태를 만들어 전송하고 검출하는 송·수신 핵심부품 개발에 성공했다. 이 부품은 무선 양자암호통신 핵심 기능을 하는 것으로서 4채널 광원, 4채널 편광 결합·분리 모듈, 4채널 단일광자검출기까지 부품 모듈로 구현됐다.

기존 양자암호통신에는 편광 상태를 결합해 주는 편광결합기, 빔 결합기, 반파장판 등 개별 부품 및 장치들이 송수신부에 들어가 부피가 미터(m)급으로 컸다. 하지만, ETRI는 큰 부품들의 기능을 반도체 공정을 통해 최초로 집적화 칩으로 모듈화했다.

연구진이 개발에 성공한 송신부 핵심 편광 결합 칩의 크기는 40×2㎜ 수준으로 기존 송신부를 구성하던 4개의 부품을 아주 작게 만들었다. ETRI는 여러 개의 편광상태를 만들 수 있는 집적화된 편광 모듈을 4개의 입력에 1개의 출력을 가지는 칩으로 만든 것이다.

송수신 부품의 시스템 구동 속도는 초당 1억번 진동(100㎒)하는 빠르기로 세계적 수준이라고 ETRI측은 전했다.

또한, 기존 송·수신 부품은 고가의 벌크 개별 부품을 여러개 조합해야 하므로 가격이 비싼데다가 각 부품을 정렬해야 하는 어려움이 있었으나, 이번 부품 개발로 앞서의 문제점들이 해결됐다고 설명했다.

이번 개발에 따라 송·수신 부품의 안정성 확보, 대량생산, 저가화 등이 가능해 양자통신 상용화에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

향후 연구진은 개발된 송·수신 핵심 부품을 이용해 내년 초에 실제 환경에서 무선양자통신을 시연할 계획이다. 이를 통해 수백 kbps급 암호키 전송률을 확인하고 퀀텀비트 에러율을 5% 이내로 맞춘다는 방침이다.

ETRI는 향후 모듈 크기를 더 소형화·집적화하고 양자 암호키 생성 속도와 전송 거리를 개선할 계획이다.

윤천주 ETRI 광통신부품연구그룹 프로젝트 리더는 "차량 내·차량 간 보안 통신, 모바일 단말 등 다양한 기기가 통신망에 연결될 사물인터넷(IoT) 시대에 보안이 완벽하게 보장되는 양자암호통신으로 민감한 정보 송·수신이 가능케 될 것"이라고 전망했다.

ETRI에서 개발한 무선 양자암호통신 부품은 향후 통신장비에 내장돼 국가행정망 보안 네트워크나 보안 금융망, 군사기밀 암호전송, 데이터센터 기밀유지, 개인의료·정보 보안서비스, 차량해킹 방지 등에서 활용될 것으로 예측된다.

박광하 기자 다른기사 보기