포스트 퀀텀 시대 안전한 통신을 위한

국가과학기술연구망 양자암호통신 구축전략 제언

     한국과학기술정보연구원(원장 김재수, 이하 KISTI)은 양자암호통신 기술 및 구축 동향을 파악하고 분석하여 포스트 퀀텀 시대의 안전한 통신을 위한 국가과학데이터 양자암호 인프라 전환 방안과 KREONET 양자암호통신 구축전략 제언을 담은『KISTI 이슈브리프*』를 발간했다.

* KREONET(Korea Research Environment Open NETwork) : 국가과학기술연구망

* 국가 과학기술 정보 분야의 대표 연구기관인 KISTI는 최근의 과학기술 정보 관련 현안‧이슈를 발굴‧분석하여 시사점 및 해결 방안을 제시하고자 「KISTI 이슈브리프」를 발간하고 있다(https://www.kisti.re.kr/post/issuebrief).

과학기술정보통신부는 “디지털을 넘어 퀀텀의 시대로”라는 비전으로 ｢양자기술 육성 방향 및 추진계획｣을 제시하며 2030년 양자기술 4대 강국 진입을 위한 단계별 목표를 수립했다.

- 단계별 추진 목표는 ①집약된 연구개발을 통해 핵심기술을 빠르게 추격, ②시작단계에 있는 활용 분야 성과를 조기 창출하여 경쟁력 우위 확보, ③국내외 협력 등을 통한 양자 핵심연구인력 양성 및 확보, ④양자기술에 특화된 세계 최고 수준의 연구 인프라 확충, ⑤적극적 국제협력을 통한 기술블록화 선제 대응이다.

- 신정부 110대 국정과제 ｢[75] 초격차 전략기술 육성으로 과학기술 G5 도약 (과기정통부)｣는 초격차 전략기술·산업의 융합성장 촉진을 위한 5G·6G, 양자암호통신망, 위성항법시스템(KPS), 초고성능컴퓨터 등 초연결 과학기술 인프라 구축을 목표하고 있다.

양자컴퓨터와 같은 새로운 컴퓨팅자원 및 알고리즘 등의 기술이 등장하면서 보안 취약성이 더 높아져 국가별 양자컴퓨터 및 양자암호기술에 투자하는 비율이 점차 높아지고 있는 상황이다. 이러한 현 상황에서 양자키분배(Quantum Key Distribution, QKD) 기술을 이용한 안전한 양자암호통신을 구축·서비스하기 위한 노력이 추진되고 있다.

- 현재 인터넷에서 사용하는 RSA 암호체계는 복잡한 계산을 요구하는 소인수분해 등의 방법을 기반으로 하며 소인수분해 문제는 1996년 Peter Shor에 의해 양자우월성이 증명됐다.

- 양자키분배 기술은 데이터암호화에 활용되는 양자키를 사용자 간 분배하고 관리하는 기술로, 도청이 불가하다는 양자의 특성을 통해 일회성패드를 현실적으로 구현할 수 있는 기술로 여겨진다.

- 양자암호통신은 복제 불가성과 같은 양자의 내재적 특성을 활용한 통신의 물리적 보안기술이며, 도래할 포스트 퀀텀 시대에서 무조건적인 보안을 달성할 수 있는 기술로 기대되고 있다.

KISTI는 국가 연구데이터를 물리적 기반의 양자암호기술을 이용하여 안전하게 전송·공유할 수 있는 차세대 국가연구망을 구축하기 위한 양자암호통신 주요 기술 및 시스템을 개발하고 있다.

- KREONET 네트워크 구조에 적합한 Plug&Play 타입 BB84 QKD 장치, 다양한 QKD 장비 및 암호 서비스들을 지원하는 KREONET QKMS(양자키관리시스템), QKMS들을 통합적으로 관리하며 멀티 도메인 양자키 전달 및 제어를 수행하는 KREONET Q-SDN-Controller(양자키관리 환경 통합제어 컨트롤러), 하이브리드 양자암호통신 서비스 등을 개발하고 있다.

KISTI는 국가대형연구시설장비 등 주요 국가시설물에서 생성된 국가과학데이터의 안전 보안·통신을 위해 양자암호 인프라 도입 방안을 수립하고 추진하고 있다.

- 국가과학데이터 관리 시에는 높은 보안이 필수이기 때문에 무조건적인 안전성을 제공하는 QKD 중심의 양자암호 보안 체계로의 전환이 장려된다.

- 주요 국가시설물 물리보안경계와 KREONET 양자암호통신망 액세스 구간에 PQC 기술 적용 시 양자암호 보안성을 높일 수 있다.

- KISTI는 양자암호통신 서비스 본격화를 위하여 지속가능한 양자암호통신망 서비스 제공 및 운영·관리 기술을 확보하고, 이를 통해 연구데이터를 안전하게 전송·공유할 수 있는 차세대 국가연구망 인프라·서비스를 제공하고자 한다.

김재수 KISTI 원장은“KISTI는 국가과학데이터를 장기간 보호하기 위한 양자암호 인프라·서비스 구축을 추진하고 출연연에 시범 적용함으로써 포스트 퀀텀 시대에 주요한 국가 데이터를 선제적으로 보호하겠다”라고 밝혔다.