일본산업뉴스요약

Next Tech 2030
양자 암호로 정보 누설 방지
정보통신연구기구 등 개발, 차세대 계산기로도 해독 어려워

-- 의료∙방위에서의 민간 이용을 상정 --
인터넷이 보급되는 가운데, 기밀정보를 도청당하지 않게 통신하는 차세대 암호기술인 ‘양자 암호’가 주목을 받고 있다. 2030년경에 본격적으로 이용이 확대될 것을 감안해 일본에서도 정보통신연구기구를 중심으로 연구가 추진되고 있다. 광(光)의 양자역학의 특징을 이용함으로써 계산 능력이 비약적으로 상승한 차세대 계산기로도 해독할 수 없게 되어 있으며 의료나 방위 등의 분야에서의 이용이 상정되고 있다.

인터넷 통신판매 및 송금, 주식거래 등 중요한 정보를 기반으로 다양한 통신이 인터넷 상에서는 매일같이 교환되고 있다. 이들을 안심하고 통신할 수 있는 것은 중요 정보를 암호화함으로써 제3자로부터의 도청을 막고 있기 때문이다. 현재의 암호는 수학의 난문제를 암호 기술에 응용하고 있다.

수학의 난문제는 계산기의 성능이 높아지거나 뛰어난 연구자가 참신한 해법을 짜내면 풀릴 가능성이 있다. 실제로 미국 IBM 및 구글이 개발을 추진하고 있는 양자 컴퓨터가 완성된다면 현재의 암호 기술이 쉽게 풀리게 될 우려가 있다.

-- 광자(光子)에 열쇠가 되는 정보 --
이 문제를 해결하는 방법으로 기대되고 있는 것이 양자 암호이다. 암호에 양자역학의 물리적인 성질을 이용한다. 계산기의 성능이 향상된다고 해도 해독이 불가능 할 것으로 예측되고 있다. 정보를 송신하는 쪽은 암호화 및 해독에 필요한 열쇠가 되는 정보를 빛의 입자(光子)와 함께 전송한다. 제3자가 도청하면 흔적이 남기 때문에 광자의 상태를 확인해 보면 도청의 유무를 감지할 수 있다.

양자 암호를 사용하기 위해서는 물리적으로 광자를 송수신 할 수 있지 않으면 안 된다. 통신 방법으로서 연구가 추진되고 있는 것이 광 파이버이다. 광 파이버는 기존의 통신망을 사용할 수 있기 때문에 비용을 절감할 수 있다. 정보통신연구기구는 2010년에 도쿄 오테마치(大手町)와 도쿄 고가네이(小金井) 시 사이에 양자 암호의 전송 실험을 시행하는 100km의 통신망을 구축. 동영상의 양자 암호에 의한 통신을 세계 최초로 실현했다.

-- 인공 위성을 활용 --
한편, 광 파이버를 사용한 양자 암호는 통신 거리가 길어질수록 광자의 산란 때문에 세기가 약해져 수신자에게 도달하지 않게 되기 때문에 실용 가능한 것은 최대 200~300km 정도로 보고 있다. 이 정도로는 해외와 정보를 주고 받을 수 없기 때문에 원거리 통신에서 새롭게 기대를 모으고 있는 것이 인공 위성을 이용한 방법이다.

우주 공간은 광자의 산란이 일어나기 어려우므로 멀리까지 광자를 전송할 수 있다. 해외 거점에서 인공 위성으로 전송한 광자를 일본에서 수신하는 것이 상정된다. 정보통신연구기구는 2017년에 초속 7km로 이동하는 소형 위성에서 발사한 광자를 지상에서 수신하는 실험에 성공했다.

양자 암호를 이용하기 위해서는 광자의 송수신 장치를 개별적으로 설치할 필요가 있어, 비용이 발생하기 때문에 일반적인 통신에는 비용대비 효과가 적다. 정보통신연구기구가 상정하고 있는 것은 의료에서의 전자 의료 기록인 전자 카르테의 백업이다.

동(東)일본대지진에서는 병원의 데이터 서버가 피해를 입어 전자 카르테 등이 소실되었다. 이것을 교훈 삼아 남해 트라프 지진대책으로서 고치(高知) 현의 고치 의료센터에서는 전자 카르테를 상정한 정보를 도쿄, 오사카, 나고야(名古屋)에 분산시켜 백업하는 실증실험을 2018년에 개시. 현재는 기존의 암호 기술을 사용하고 있으나, 앞으로는 양자 암호로 전환시키는 것을 시야에 넣고 있다.

양자 암호의 과제는 통신이 가능한 정보의 용량이다. 광자의 양자역학적인 성질을 이용하기 위해서는 광을 미약하게 만들지 않으면 안 되기 때문에 전송 용량을 늘리기 어려워 실용화로는 적합하지 않다.

이 점을 해결하기 위해 정보통신연구기구에서는 ‘비밀 분산’이라는 기존의 시큐리티 기술과 조합시켜 활용하는 연구를 추진하고 있다. 사사키(佐々木) 펠로우는 “양자 암호와 주변 기술과의 통합이 일본의 강점이다”라고 강조하며 2025년~2030년에 양자 암호가 민간에서도 본격적으로 보급될 것으로 보고 있다.

▶ 양자 암호의 실용화를 위한 동향

중국, 장거리 통신망을 복수 정비
일본과 미국, 유럽을 앞질러

양자 암호의 통신망 정비에서 앞서있는 곳은 중국이다. 2017년에 인공위성으로부터 전송한 광자를 약 1,200km 떨어진 지상의 2지점에서 수신하는 것에 성공. 2018년에 위성을 이용해 양자 암호의 열쇠(암호키) 정보를 중국과 유럽간에 공유하는 것을 실현했다. 전력망과 금융 등의 중요 인프라에 관한 정보의 도청 방지를 상정하고 있는 것으로 보이며 실용화를 추진하고 있다.

광 파이버망(網)에서도 중국이 한 발 앞서있다. 양자 암호에서 사용하는 광자(光子)를 중계 거점과 연결시켜 베이징~상하이 간에 2,000km의 통신망을 구축. 복수의 100km급 통신망도 정비하고 있어 이미 일본이나 구미(歐美)를 능가하고 있다. 사사키 씨는 “중국은 양자 암호에 자금을 투입하고 있을 뿐만 아니라, 연구자의 수준도 뛰어나다”라고 인정하고 있다.

통신 사업자에 의한 민간 투자도 활발해졌다. 한국의 휴대폰 대기업인 SK텔레콤은 2018년에 양자 암호 기술을 가진 스위스 기업을 매입. 영국 BT그룹 및 도이치텔레 콤도 통신망의 정비를 추진하고 있다. 일본에서는 NEC 및 도시바가 양자 암호의 연구 개발을 추진하고 있다.

 -- 끝 --