지난해 11월 미국 미주리주 화이트먼공군기지(제509 폭격비행단)에서 지상활주 훈련 '엘리펀트 워크'를 하며 위용을 과시하고 있는 B-2 스텔스 핵폭격기들 모습. 미 공군 제공
지난해 11월 미국 미주리주 화이트먼공군기지(제509 폭격비행단)에서 지상활주 훈련 '엘리펀트 워크'를 하며 위용을 과시하고 있는 B-2 스텔스 핵폭격기들 모습. 미 공군 제공
양자기술을 선점하기 위해 각국이 사활을 걸고 있다. 양자기술은 큐비트의 중첩, 얽힘, 결맞음 등 양자역학적 성질을 이용해 초고속 연산, 절대 보안, 초정밀 계측을 가능케하는 차세대 정보기술(IT)을 말한다. 양자컴퓨터, 양자통신, 양자센싱으로 나뉜다.

맥킨지에 따르면 세계 양자기술 시장 규모는 지난해 8조6656억원에서 연평균 36%씩 성장해 2030년 101조2414억원에 달할 전망이다. 챗GPT 등 현재 초거대 인공지능(AI)의 성능을 슈퍼컴퓨터가 좌우한다면, 미래는 양자컴퓨터가 좌우할 것이란 분석이 나온다. AI 알고리즘의 연산 구조가 본질적으로 '조합 최적화'를 추구하는 양자컴퓨터 알고리즘과 유사하기 때문이다.

16일 한국지식재산연구원이 펴낸 '기술 IP(지식재산) 통계보고서'에 따르면 2002~2021년 IP 다출원 5개국인 미국, 중국, 유럽연합(EU), 일본, 한국에 출원된 양자기술 특허 건수는 1만5261건으로 나타났다. 이 가운데 실제 등록돼 20년간 독점권을 보장받는 특허는 7022건이다. 등록 특허 건수는 미국이 3389건(48.3%)으로 가장 많고 이어 중국, 일본, 한국, 유럽 순이었다.

최근 5년(2017~2021년) 국내 양자기술 등록 특허를 보면 양자통신은 경희대(21건)가 가장 앞섰다. 양자컴퓨터는 노스롭그루먼(7건), 경희대(6건), 삼성전자·한양대(5건) 순이었다.

노스롭그루먼은 미국 4대 방위산업 기업 중 하나다. 미 3대 전략폭격기(B-1B 랜서, B-2 스피릿, B-52 스트래토포트리스) 중 하나인 B-2 스피릿 스텔스 핵폭격기를 개발한 곳이다. 지난해엔 2026년 실전 배치가 목표인 차세대 스텔스 핵폭격기 'B-21' 을 공개했다. 노스롭그루먼은 국내 양자센서 특허 등록 건수도 3건으로 가장 많았다. 다음은 LG화학·고려대(2건), 삼성전자·KAIST 등(1건) 순이었다.

노스롭그루먼은 같은 기간 유럽 양자기술 특허 등록 건수도 23건으로 1위를 차지했다. 구글(11건)이 2위, 알리바바그룹(9건)이 3위였다.

방산업계 관계자는 "노스롭그루먼이 양자기술에 집중하는 이유는 최적의 침투 경로 결정, 도·감청이 불가능한 통신 기술, 레이더 성능 향상 등 미래 전장 우위를 점할 수 있는 기술 개발이 양자로 가능하기 때문"이라고 설명했다.

같은 기간(2017~2021년) 미국의 양자기술 등록 특허 순위는 IBM(229건)이 압도적 1위였다. 이어 마이크로소프트(64건), 인텔(63건), 디웨이브(59건), 노스롭그루먼(48건) 순으로 나타났다. 삼성전자가 30건으로 10위 안에 이름을 올렸다. 구글(46건)은 7위에 올랐고 일본 도시바가 39건으로 8위였다. 대학 가운데선 매사추세츠공대(MIT)가 유일하게 10위에 올랐다.

미국과 양자기술 패권 경쟁을 벌이고 있는 중국은 특허 등록 건수 상위 기관에 대학이 많았다. 중국과학원(83건)이 1위였고 베이징우전대, 청두정보기술대, 중난대, 쑤저우대, 지난대, 중국과기대 등이 10위 안에 들었다. 중국은 2021년을 기점으로 양자 기술 특허 출원 건수에선 미국을 제치고 세계 1위로 올라섰다.

지식재산연구원 관계자는 "한국의 양자 기술 특허는 3대 질적 지표인 시장 확장성(특허 진입 국가 수/전체 출원 건수), 특허 관심도(패밀리 특허 건수/전체 출원 건수). 특허 규모(한국 출원인이 등록한 건수/전체 출원 건수)가 모두 감소하는 추세"라며 "앞으로 미국, 중국과 격차는 더 심하게 벌어질 것으로 보인다"고 밝혔다. 이어 "양자 기술이 한국 주력 산업인 반도체, 정보통신(ICT) 등과 직결되는 만큼 연구개발과 상용화에 속도를 내야 한다"고 강조했다.

이해성 기자 ihs@hankyung.com