<목 차>

1. 양자암호통신 개요
· 포스트 퀀텀시대의 보안
· 양자암호통신이란
· 양자암호통신 국내외 현황
2. 양자암호통신 핵심기술
· 양자키분배(QKD) 기술
· 양자키분배 네트워크(QKDN) 기술
3. 양자암호통신 구축동향
· 국내외 양자암호통신 구축동향
· KISTI 양자암호통신 구축동향
4. KREONET 양자암호통신 구축전략제언
· 사업 추진 로드맵
· 양자암호기술 활용을 위한 대외 협력체계
· 국가과학데이터 양자암호 인프라 전환 방안

최근 4차 산업혁명, 빅데이터 환경 등의 데이터 중심 연구환경이 강화되고 있으며, 100Gbps에 달하는 네트워크 전송용량은 물론, 5G를 통한 고성능의 유무선 네트워크가 구축, 확대되고 있다. 기존 컴퓨팅 파워의 증대와 연구데이터의 증가, 그리고 이를 연결하는 빠른 유무선 네트워크는 중요 연구환경에 대한 해킹 이슈를 제공하고 있다. 특히 양자 컴퓨터와 같은 새로운 컴퓨팅자원 및 알고리즘 등의 기술 출현으로 인하여, 보안 취약성이 더 높아져 국가별 양자컴퓨터 및 양자암호기술에 투자하는 비율이 점차 높아지고 있는 상황이다. 현재 상황에서는 양자키분배 (QKD) 기술을 이용하여 안전한 양자암호통신망을 구축 서비스하기 위한 노력이 추진되고 있다. 양자키분배 프로토콜은 송수신자 사이의 통신을 보호하기 위하여, 기존의 공개키 방식이 아닌 새로운 기법으로 대칭키를 안전하게 분배할 수 있는 기법이다. 양자키분배 프로토콜은 양자역학적 특성을 사용하여 송수신자 사이에 합의된 암호키를 통신 채널을 통해 전달하는 것이 아닌, 임의의 비트열로부터 동일한 비트열을 추출할 수 있으며, 도청자의 유무를 감지할 수 있기 때문에 안전한 프로토콜이라 할 수 있다. 본 고에서는 이러한 양자키분배(QKD) 장비를 이용하여 안전한 통신네트워크를 구축하기 위한 국내외 활동과 KISTI에서 추진하고 있는 양자암호통신망 구축계획에 대하여 소개하고자 한다. 포스트 퀀텀시대의 보안 ● (양자컴퓨터) 중첩과 같은 양자역학의 고유한 물리적 현상을 활용하는 양자비트 (Quantum bit) 기반의 확률적 연산 컴퓨터로, 구글은 2019년 53개의 양자비트 양자컴퓨터 칩을 발표함 ● (양자우월성) 특정 문제에 대해 양자컴퓨터가 기존컴퓨터를 능가하는 연산성능이 증명된 경우, 해당문제에 대한 양자우월성이 달성되었다고 일컬음 ● (현재 보안기술에 대한 위협) 현재 인터넷에서 사용하는 RSA 암호체계는 복잡한 계산을 요구하는 소인수 분해와 같은 방법에 기반하며, 소인수분해 문제는 1996년 Peter Shor에 의해 양자우월성이 증명되었음 ● (포스트 퀀텀시대의 보안요구) 따라서 도래하는 포스트 퀀텀시대에서의 안전한 통신을 위하여, 계산에 기반 한 종래암호통신기술의 한계를 극복한 일회성패드 (one-time pad)와 같은 암호기술이 필수로 요구됨 양자암호통신이란 ● (양자암호통신) 양자암호통신은 복제 불가성과 같은 양자의 내재적 특성을 활용한 통신의 물리적 보안기술 이며, 특히 도래하는 포스트 퀀텀시대에서도 무조건적인 보안을 달성할 수 있는 기술로 기대되고 있음 ● (양자키분배) 양자키분배(QKD)는 데이터암호화에 활용되는 양자키를 사용자 간 분배하고 관리하는 기술로써, 도청이 불가하다는 양자의 물리적 특성을 통해, 일회성패드를 현실적으로 구현할 수 있는 기술로 이해되고 있음 양자암호통신 국내외 현황 ● (국내외 시장현황) 매우 높은 수준의 보안을 요구하는 정부부처, 국방, 금융, 통신사업자 등의 유무선 인프라 보호 및 인증을 위한 네트워크 보안시장 중심으로 형성되어 있음 ● (국내 시장규모) 정보통신기술진흥센터에 따르면, 국내 양자암호통신관련 시장은 2021년 1,363억원 규모로 추산되며, 2025년엔 1조 4,051억원 선으로 성장할것이 전망됨 ● (세계 시장규모) 세계 양자암호통신시장은 2020년 약 778백만 달러로 추산되며, 2030년에는 29,012백만 달러규모로 성장할 것이 전망되며 특히, 2030년에는 세계 전체 보안시장의 12% 규모 수준인 약 290억 달러 규모에 달할 것으로 전망됨