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2024년 한국형 양자컴퓨터 첫 선…대덕특구 '또다른 50년' 청사진 그린다

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2024년 한국형 양자컴퓨터 첫 선…대덕특구 '또다른 50년' 청사진 그린다

2021.04.30 11:54
30일 과학기술관계장관회의서 확정
30일 서울 중구 대한상공회의소에서 17회 과학기술관계장관회의가 열리고 있다. 과학기술정보통신부 제공
30일 서울 중구 대한상공회의소에서 17회 과학기술관계장관회의가 열리고 있다. 과학기술정보통신부 제공

2024년까지 50큐비트급의 ‘한국형 양자컴퓨팅 시스템’이 구축된다. 바이오산업 성장 기반 마련을 목표로 한 한반도 토종식물자원의 유전자 빅데이터도 구축된다. 

 

과학기술정보통신부는 최기영 장관이 주재하는 제17회 과학기술관계장관회의를 30일 10시 서울 중구 대한상공회의소에서 열고 이같은 목표를 공개했다. 

 

이날 과학기술관계장관회의에서는 ‘양자 기술 연구개발(R&D) 투자전략’과 ‘한반도 토종식물자원 생명정보 빅데이터 구축전략’, ‘대덕특구 재창조 종합계획’, ‘도전적 연구개발 추진 고도화 전략’, ‘자원기술 R&D 투자 로드맵’, ‘R&D 우수성과 범부처 이어달리기 추진경과 및 향후계획’ 등 6개 안건을 논의하고 확정했다. 

 

○ 2024년 한국형 양자컴퓨팅 시스템 구축...2030년 양자 기술 4대 강국 진입

양자 기술은 원자·전자 단위의 미시세계에서 나타나는 양자 고유의 ‘얽힘’과 ‘중첩’ 등 특성을 활용해 초고속 연산을 할 수 있는 양자컴퓨팅이나 양자통신을 가능케 하는 혁신기술이다. 

 

에너지의 최소 단위 입자로 불리는 양자는 ‘0’과 ‘1’로 데이터를 변환해 정보를 처리하는 기존 디지털 방식의 기술과는 다르다. 디지털 기술에서는 ‘0’과 ‘1’을 나타내는 단위인 ‘비트’로 정보를 처리하지만 양자 기술 영역에서는 ‘0’과 ‘1’을 동시에 나타낼 수 있는 최소 단위인 ‘큐비트’를 사용한다. 이를 활용해 컴퓨터를 만들면 현재 슈퍼컴퓨터보다 이론상 30조배 이상 빠른 연산이 가능해진다. 양자암호통신에 적용하면 정보 탈취를 원천 차단할 수 있다. 

 

정부는 국내 양자 기술 수준이 선도국에 비해 매우 미흡한 것으로 보고 있다. 미국에 비해 한국의 양자기술은 약 81.3% 수준이며 국내 정보통신기술(ICT) 기술 중에서는 최하위 수준으로 분석된다. 정부 R&D 투자는 2019년 106억원에서 2021년 326억원으로 확대됐지만 선도국 대비 크게 떨어진다. 

 

이에 정부는 10년 이상을 내다보는 국가 차원의 중장기 비전과 투자전략을 마련했다. 2030년 양자기술 4대 강국 진입을 목표로 50큐비트급 한국형 양자컴퓨팅 시스템을 2024년까지 조기 구축하기로 했다. 최초의 상용 양자컴퓨터인 ‘D-웨이브’는 2000큐비트급이다. 

 

선도국과 유사한 경쟁력을 갖춘 유선 양자암호통신 분야는 성능을 고도화하고 무선 양자암호통신 분야는 2026년 양자통신항공기를 띄워 커버리지를 확장하는 방향으로 기술 개발을 지원한다. 

 

이를 위한 인력 양성 계획도 제시했다. 2030년까지 양자 기술 핵심 인력을 현재 150명 수준에서 1000명으로 늘린다는 계획이다. 이밖에 양자 전용 파운드리 구성, 산학연이 참여하는 민관 파트너쉽 구축, 양자기술을 활용한 산업혁신·공공난제 해결을 위한 ‘Q-플래그십 프로젝트’도 가동하기로 했다. 

 

과학기술정보통신부 제공
과학기술정보통신부 제공

 

○ 한반도 토종식물자원 유전체 빅데이터 구축

정부는 2030년까지 한반도 토종식물에 대한 유전체 빅데이터를 구축하고 바이오산업 혁신과 생태계 다양성 확보 전략을 제시했다. 

 

국내 보유 식물자원은 8073종이지만 지금까지 확보된 생명정보 빅데이터 양은 보유자원수 대비 1%에도 못미친다. 때문에 토종자원에 대한 관리와 산업적 활용이 제한되고 있는 실정이다. 

 

정부는 재래종, 희귀종 등 국내 보유중인 8073종을 2030년까지 9700종 이상으로 확대 수집하고 경제적·생태적 가치가 높은 토종식물에 대한 유전체 빅데이터 11.3페타바이트(PB, 1PB는 100만기가바이트로 인간 유전체 정보 1억5600만명분에 해당)를 대량 구축한다는 계획이다. 

 

또 맞춤형 유전체 정보 제공, 식물 분야 빅데이터 활용 전문인력 양성, 연구·산업 현장 지원 등 바이오산업 혁신 및 생태계 다양성 확보를 추진한다. 

 

과학기술정보통신부 제공
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○ 대덕 연구개발특구 미래 50년 청사진 제시

1973년 국가성장을 견인하는 연구단지로 조성된 후 2023년 출범 50주년을 맞는 대덕특구는 국가 경제성장에 기여해왔지만 4차 산업혁명, 디지털 전환을 선도하기에는 혁신 생태계와 공간 측면에서 한계가 있다는 지적이 있었다. 

 

이에 따라 정부는 대전시, 대학, 연구기관, 기업, 시민 등 특구 구성원과 함께 4차 산업혁명을 선도하고 한국판 뉴딜을 실현하는 중추로 대덕특구를 재창조하기 위한 전략을 마련하고 이날 장관회의에서 논의했다. 대덕특구의 혁신생태계 구축계획에 중점을 두되 연구 인프라와 정주환경 정비를 병행, 성공적인 지역혁신 모델을 만들어 다른 지역으로 확산한다는 게 목표다. 

 

과학기술정보통신부 제공
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혁신도전 R&D 사업 혁신도전프로젝트로 일원화해 관리

도전적 연구개발 추진 고도화 전략은 혁신형 및 도전형 R&D 관리체계를 고도화하고 조기정착을 돕는 내용이 담겼다. 정부는 2019년 국가 R&D가 임무 목표 중심 문제해결형 R&D로 바꿀 수 있도록 ‘국가 R&D 혁신·도전성 강화방안’을 발표했다. 이후 민간 전문가 주도로 고난도 R&D를 발굴해 기획하고 유연한 연구제도를 적용하는 혁신도전프로젝트, 산업 분야 난제에 도전하는 알키미스트프로젝트 등을 추진 중이다.

 

전략에 따르면 정부부처에서 추진하는 혁신 및 도전 R&D 사업은 혁신도전프로젝트를 통해 추진한다. 혁신도전프로젝트 단장과 추진위원회 중심으로 테마를 발굴하고 기획해 사업하면 각 부처가 소관 R&D 사업을 관리한다. 혁신도전형 R&D 사업군 하에서 여러 연구사업이 관리되면서 부처간 협업과 이견을 조정하게 된다. 산업영역 테마는 산업기술 알키미스트 프로젝트에서 병행해 추진한다.

 

혁신도전형 R&D 사업들은 과제선정과 연구수행, 과제관리 등 평가와 사업수행 과정에서 경쟁형 R&D, 후불형 및 포상금형 R&D, 기술구입, 목표 재조정, 조기종료 등 기존에 활성화되지 않았던 제도적 유연성을 부여한다.

 

과학기술정보통신부 제공
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○ 핵심 자원 수급 안정성 확보위해 자원개발 조사·탐사 R&D 강화

지원기술 R&D 투자로드맵은 정부가 지난해 자원기술 R&D 투자 방향 제시를 위해 수립한 ‘자원기술 R&D 투자 혁신전략’의 후속안건이다. 핵심 광물자원과 같은 주요자원의 수급 안정성을 확보하고 폐플라스틱, 태양광 폐패널 등 폐자원 처리와 재활용을 위한 R&D 방향을 구체화했다.

 

자원개발 분야는 조사와 탐사, 원료화 공정기술에 R&D 투자를 강화한다. 자원순환 분야는 물질재활용과 재제조 공정기술에 투자한다. 이를 통해 원료광물을 안정적으로 확보하고 자원 순환이용률을 높인다. 자원개발 및 순환에서 현장수요 연계형 공통활용기술을 개발하고 인력을 양성하는 등 지원을 체계화한다. 해저자원광물 조사 및 탐사는 물리탐사연구선을 2023년까지 구축하고 공동활용 방안을 마련한다. 신규폐자원 재활용 분야도 부처 연계와 협업이 강화된다.

 

과학기술정보통신부 제공
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○ 범부처 이어달리기 6개 프로젝트 새로 추가.. 기존 7개 프로젝트도 후속지원

R&D 우수성과 범부처 이어달리기는 7개 시범 프로젝트의 후속 지원 세부방안을 마련하고 올해 상반기 새 프로젝트 6개를 추가 발굴해 진행한다. 정부는 피하주사형 신약 제조기술, 반도체 핵심기술 박막 성형기술, 생분해 플라스틱 제조기술, 5세대(5G) 이동통신 인프라 핵심기술, 페로브스카이트 태양전지 기술, 의료 인공지능(AI) 닥터앤서, 전기차용 리튬이차전지 핵심소재 등 7개 프로젝트 주관부처를 정하고 후속지원 세부방안을 마련했다.

 

올해 상반기 새 프로젝트는 6개 부처 99개 R&D 성과를 대상으로 선별해 6개가 최종 선정됐다. 에너지자립형 와이즈팜 빌딩, 초당 40조 개 연산 AI 프로세서 반도체, 초당 400기가비트(Gbps) 광 송수신 엔진 개발, 전자폐 차폐 및 흡수소재 기술, 마이크로그리드 전력거래 기술, 원자층 증착기술적용 광활성 산화아연 나노필름 등 6개다. 정부는 주관부처가 후속지원 전략을 구체화한 후 새로운 R&D 사업이 필요하면 내년 R&D 예산에 반영하기로 했다.

 

과학기술정보통신부 제공
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