[IT비즈뉴스 최태우 기자] 한국전자통신연구원(ETRI)은 무선 양자암호통신용 송·수신 핵심 부품 기술을 처음으로 개발했다고 밝혔다.

연구진이 개발에 성공한 송·수신 핵심부품은 양자암호통신을 하는데 있어 암호키 무선 전송에 필요한 것으로, 그간 미터(m)급 면적을 차지하는 벌크(bulk) 광학 부품들을 사용해 왔으나 새로운 집적화 방식을 적용해 기존 대비 1/100 크기인 센티미터(cm)급 이하로 부품 소형화에 성공했다.

양자암호통신은 레이저 광원으로부터 나온 광자의 세기를 줄여 단일 광자 수준으로 만든 후 수신자에게 전송해 암호키를 생성하게 된다. 광자의 편광 및 위상 양자 상태를 생성, 전송 및 검출해 송·수신자에게 암호화된 키를 만들어주는 원리다. 중간에 해킹이나 도청을 하면 양자 상태가 변하게 돼 원칙적으로 해킹이나 도청이 불가능해 주목받고 있는 기술이다.

연구진은 초당 1억번(100MHz)의 빠르기로 광자를 하나씩 보냄으로써 양자 신호를 전송할 수 있는 무선양자통신 송·수신 핵심 부품 기술을 개발했다.

연구진은 광원과 편광 부품들로 편광 양자 상태를 만들어 전송하고 검출하는 송·수신 핵심부품 개발에 성공했다. 무선 양자암호통신용 송·수신 핵심부품으로서 4채널 광원, 4채널 편광 결합/분리 모듈, 4채널 단일광자검출기까지 부품 모듈로 구현했다.

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

연구진이 개발에 성공한 송신부 핵심 편광 결합 칩의 크기는 40mm x 2mm수준으로 기존 송신부를 구성하던 4개의 부품을 작게 만들었다. 연구진이 만든 송수신 부품의 시스템 구동 속도는 100MHz다.

향후 연구진은 개발된 송·수신 핵심 부품을 이용해 내년 초에 실제 환경에서 무선양자통신을 시연할 계획이다. 이를 통해 수백 kbps급의 암호키 전송률을 확인하고 퀀텀비트에러율을 세계적 수준을 뛰어넘는 5% 이내로 맞춘다는 방침이다.

연구진은 향후 모듈 크기를 더 소형화 하는데 주력하고 집적화하며 또한 양자 암호키 생성 속도와 전송 거리를 개선할 계획이다.

윤천주 ETRI 광통신부품연구그룹 프로젝트 리더는 “차량 내 및 차량간 보안 통신, 모바일 단말 등 다양한 기기가 통신망에 연결될 IoT 시대에 보안이 완벽 보장되는 양자암호통신으로 민감한 정보 송·수신이 가능케 될 것으로 기대한다”고 말했다.