한국 양자과학기술의 도약과 미래, 그리고 한미 협력의 시사점 | 과기정통부 배경훈 장관 뉴욕 일정 IBM 방문

한국 양자과학기술의 도약과 미래, 그리고 한미 협력의 시사점

과학기술정보통신부 배경훈 장관의 미국 뉴욕 일정을 계기로 한미 간 양자과학기술 협력의 본격화는 한국 양자과학기술의 국가적·글로벌 도약 가능성을 시사한다. 이번 방문에서 체결된 협약(MOU)과 한미 연구기관 간의 협력 의지는 양자컴퓨팅, 양자정보, 첨단 인프라, 대형 연구시설, 인재양성 등 한국 양자과학기술의 핵심 분야에 새로운 동력을 제공할 것으로 전망된다.

 

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한국 양자과학기술, 어디까지 왔나

지난 10년간 한국은 양자기술을 국가전략기술로 지정·지원하며 양자정보통신, 양자센싱, 양자컴퓨팅 등 분야에서 괄목할 만한 성장을 이뤘다. 2020년대 들어 정부의 R&D 투자가 본격화되면서, 국가과학기술연구회와 한국연구재단 등은 관련 연구개발 인프라를 신설·확충했으며, 특허 및 논문 논문 역량도 점차 두드러진다. 최근에는 4대 과학기술원(KAIST, POSTECH, GIST, UNIST) 등 대학과 연결된 연합연구체를 통해 글로벌 연구 동향을 빠르게 반영하는 동시에, 산업 생태계와 연계를 강화하고 있다.

이번 IBM과의 MOU는 바로 이러한 노력의 연장선에 있다. ‘양자인프라 구축 및 서비스 제공’, ‘연구개발 및 산업 활용’, ‘전문인력 양성 및 역량 강화’는 대한민국 양자과학기술의 발전 방향성을 구체적으로 명시한다. 특히, IBM의 글로벌 양자클라우드 및 하드웨어 기술, 그리고 표준화 역량과 연계되는 것은 한국 기업과 연구기관에 실질적인 기술이전과 글로벌 생태계 쪽문을 연다는 의미가 크다.

 

첨단 인프라와 대형 연구시설의 양자 연계

한국 정부는 2020년대 중반 이후, 대형 첨단 연구시설 구축을 국책으로 추진중이며, 특히 미국 에너지부 산하 브룩헤이븐 국립연구소(BNL)와의 협력은 중요한 이정표가 될 수 있다. BNL 등은 초전도 충돌기(전자이온충撞機, EIC) 등 대형 연구장비와 핵물리, 소재과학, 에너지 분야에서 글로벌 리더십을 갖고 있다. 여기에 인공지능(AI), 빅데이터, 양자정보 등 신기술이 융합되면, 전통적 기초연구 한계를 넘어 근본적 과학혁신 기회가 확대된다.

특히, EIC 등 대형 인프라와 AI·양자기술 융합은 한국이 글로벌 선도국 수준의 연구패러다임 전환이 가능하다는 신호다. 단순히 연구장비 조달을 넘어, BNL 등과 공동연구·데이터 공유·표준화 등 글로벌 네트워크에 참여한다는 것은 우리 연구기관의 실질적 경쟁력 제고로 이어질 수 있다.
이런 인프라와 협력은 단기적으로는 고에너지물리, 소재개발 등 기초연구 분야에 혁신을 일으키고, 장기적으로는 양자컴퓨팅·양자정보 분야의 산업생태계 기반(공급망, 활용시나리오, 규제환경 등)을 탄탄히 다진다는 의미를 지닌다.

 

글로벌 네트워크 확장과 인재양성

양자과학기술은 기본적으로 글로벌 오픈 이노베이션이 필요한 분야다. IBM MOU에 한국연구재단·국가과학기술연구회·4대 과학기술원이 한꺼번에 참여한 것은, 대학-정부-연구소-산업체가 연합해 총체적 역량을 동원한다는 점에서 의미가 크다. 실제로 IBM과의 협력은 표준화·산업 생태계·비즈니스 모델까지 아우르며, 실리콘밸리·MIT·코넬대 등과 같은 글로벌 연구계와의 ‘코드 실링업’ 효과도 기대된다.

더불어, 코넬대 김은아 교수 등 해외 한인 과학자와의 네트워크 협력도 매우 중요하다.
글로벌 과학계에서는 동문·공동연구자·연합연구단이 개인적 신뢰와 네트워크를 중심으로 새로운 연구주제와 프로젝트를 개척해 간다. 특히, 양자기술처럼 인프라가 반드시 필요한 미래 과학에서는, 일찌감치 글로벌 연구망에 편입되어 표준과 기반을 결정짓는 국가·기관·개인에게 우선할 수밖에 없다.

 

정부 협력 체계와 규제 환경

과기정통부는 미국 에너지부와의 이행약정(IA), 정부 간 협력의향서(SOI) 체결도 추진 중이라고 밝혔다.
이런 절차는 단순한 외교적 결단을 넘어, 데이터 교환·연구 인재 교류·연구비 공동 투자·지식재산 공유 등 실질적 협력 메커니즘을 마련하는 출발점이다.
특히, 양자기술과 AI 연계는 개인정보·국가안보·사이버보안 등 새로운 규제 이슈를 반드시 동반한다. 한미가 공동으로 연구·표준화·규제 프레임워크 개선을 논의해야만, 실제 산업화와 상용화 단계로의 진입이 가속화될 수 있다.

 

양자 과학기술의 산업적, 국가적 효과

양자기술은 4차 산업혁명의 핵심 매개체다.
AI, 신약개발, 금융, 보안 등 차세대 성장 동력 분야에서 패러다임 혁신을 이끌 수 있으며, 새로운 부가가치를 창출할 수 있다는 점에서 누구도 예측하기 힘든 변곡점(vortex point)이 될 것이다.
실제로 양자컴퓨터의 등장은 슈퍼컴퓨터가 도달하지 못한 방대한 계산 영역을 실시간으로 해결해, 신약 후보물질 도출, 신소재 합성, 복잡한 금융 모델링, 인공지능 학습 등 이론적 한계를 극복할 수 있다.
이미 미국, 중국, 유럽 등은 국가별로 수천억 원 단위의 프런티어 프로젝트를 시작한 상태다.
한국식 접근법 역시 소프트웨어·하드웨어·네트워킹·산업협력 등 종합 생태계가 뒷받침될 때, 빠른 후발 주자의 이점과 선도적 혁신의 가능성을 동시에 창출할 수 있다.

 

제언: 한국 양자과학기술 생태계의 방향성

1. 장기적 R&D 투자와 아젠다 선점

양자과학기술은 단기적 ROI(투자수익률)을 기대하기 어렵다.
하지만, 글로벌 표준화 경쟁, 산학연 협력, 특허·논문 논쟁, 벤처 태동기 등에서 우위를 점하려면, 장기적 안목으로 10~20년을 내다보는 국가 전략이 필요하다.
특히, 대형 인프라 구축이나 글로벌 연구 네트워크 참여, 산업계와의 연계에서 한 단계 더 진보된 ‘한국형 양자 플랫폼’을 구상해야 한다.

2. 전략적 M&A와 창업 생태계 확대

IBM, 구글, 마이크로소프트 등 글로벌 빅테크와의 협력 외에도,
한국 벤처·스타트업과의 매끄러운 연계가 필요하다.
양자컴퓨팅 소프트웨어, 양자정보통신 보안, 양자센싱 등 우리 강점 분야에서 M&A, 기술이전, 공동창업 등 다양한 방식으로 생태계를 활성화시켜야 한다.

3. 글로벌 전문가 네트워크 강화

해외 한인 과학자, 해외 연구소·대학과의 협력, 단기 교류·연수, 공동 학위 과정 등 인재 유입과 육성 방안을 다각도로 마련해야 한다.
특히, 산업 연구소와 대학 간의 실전형 인턴십, 산업체 부설 연구소 등이 활성화되어야 하며, 정부-지자체-기업-대학이 한데 모여 글로벌 인재풀을 조기에 확보할 수 있는 체계가 마련되어야 한다.

4. 국가 간 규제·표준화 선도

양자과학기술과 AI 융합은 데이터 보호, 개인정보, 사이버 보안, 국가안보 등 다각적 이슈를 동반한다.
한미, 한EU 등 국가 간 협력을 넘어, 국제 표준 조기 수립에 선도적으로 참여해야 하며,
산업 융합과 상용화를 촉진하는 규제 포용 환경(Regulatory Sandbox, 실증특례 등)을 조성해야 한다.

5. 글로벌 산학연 협업 체계의 혁신

한국특유의 연구기관 협력(KAIST, POSTECH, GIST, UNIST 연합) 구조를 글로벌 네트워크(IBM, BNL, 코넬대 등)와 유기적으로 연결하는 혁신적 협력 모델을 구상해야 한다.
특히, 정부, 연구기관, 대학, 산업체가 각자의 역할을 분담하고,
동시에 급변하는 기술과 글로벌 시장 동향에 신속하게 대응할 수 있는 유연한 조직 체계가 필요하다.

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결론

2025년, UN은 양자과학의 해를 선언하며 전 세계가 양자기술의 미래에 주목하고 있다.
한국 역시 이 흐름에 적극적으로 동참해, 글로벌 생태계에서의 입지를 공고히 하고 있다.
하지만, 단순한 기술 도입·협력이 아니라,
국가 전략적 아젠다 선점, 대형 연구 인프라·글로벌 네트워크 참여, 산업 생태계 조기 구축, 인재 유입·육성, 규제·표준 선도 등 체계적 전략이 뒷받침되어야만
한국이 양자과학기술 분야에서 진정한 글로벌 주자로 도약할 수 있을 것이다.

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양자과학기술은 인류 문명의 새로운 패러다임을 여는 열쇠이다.
앞으로 10년, 한국이 그 중심에 서기 위해선,
정부·산학연·산업계의 유기적 협업이 곧 미래 경쟁력의 견인차가 될 것이다.
글로벌 생태계와의 전략적 연계와 동시에,
실효성 있는 한국형 실행 전략이 필수적으로 뒷받침되어야 할 시점이다.

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