한국이 미국보다 양자내성암호(PQC) 표준 대응 특허 출원량에서 2배 이상 앞서며 세계 1위를 기록한 것으로 나타났다. 양자내성암호는 양자컴퓨터의 공격에도 안전하도록 설계된 차세대 암호 기술로, 국제 표준화와 특허 선점 경쟁이 격화하는 분야다. 이런 가운데 지식재산처가 정부 온라인 시스템 가운데 최초로 한국형 양자내성암호(KpqC)를 실증 적용하기로 하면서, PQC가 실제 시스템 도입 단계로 옮겨가고 있다는 평가가 나온다.
지재처는 3일 정부 최초로 지식재산정보 분석플랫폼인 IPOP에 KpqC 실증 적용을 추진한다고 밝혔다. 2027년 2월 서비스 예정인 IPOP는 지식재산 데이터를 통합·가공해 통계·동향 분석과 전략 수립, 대국민 활용을 지원한다. 지재처는 국가정보원, 국가보안기술연구소 등과 협업해 미공개 특허, 산업기밀 등 민감도가 높은 지식재산 정보를 중심으로 KpqC를 적용해 안전성을 높인다는 계획이다.
이 같은 배경에는 한국의 공격적인 특허 선점이 자리하고 있다. 지재처에 따르면 1997년부터 2024년까지, PQC 표준 대응 특허 동향에서 한국은 101건으로 세계 1위를 기록했다. 미국(48건), 영국(27건), 네덜란드(14건), 중국(11건)보다 출원량이 많아 표준 기반 시장 선점을 위한 지식재산 확보 경쟁에서 앞서 나가고 있다는 평가다. 주요 국내 출원인으로는 크립토랩(74건)과 서울대(62건), 삼성SDS(48건) 등이 있다. 표준 대응 특허는 표준기구에서 채택 또는 검토 중인 표준기술을 구현하기 위한 권리와 시장 선점을 위한 특허를 아우르는 개념이다.
PQC가 주목받는 배경에는 ‘양자컴퓨터가 기존 공개키 암호를 무너뜨릴 수 있다’는 우려가 있다. 양자컴퓨터는 큰 수를 빠르게 소인수분해하는 쇼어(Shor) 알고리즘 등을 통해 RSA처럼 소인수분해에 기반한 기존 암호체계를 무력화할 수 있기 때문이다. RSA는 두 개의 거대한 소수를 곱해 만든 수를 다시 분해하는 일이 고전 컴퓨터로는 사실상 불가능 하다는 전제에 기반한다. 그러나 쇼어 알고리즘은 양자푸리에변환(QFT)을 활용해 RSA 체계를 흔든다. 이에 양자컴퓨터로도 쉽게 풀기 어려운 문제를 기반으로 공개키 암호 체계를 새로 설계하는 PQC가 개발되고 있다. 양자 시대가 완전히 도래하기 전, PQC 개발부터 서둘러야 한다는 목소리가 나오는 이유다.
함께 거론되는 기술로는 양자 상태의 광자를 활용해 암호키를 주고받는 양자키분배(QKD)가 있다. 키는 데이터를 암호화·복호화하는 비밀키와 상대가 진짜인지 확인하고 위변조를 막는 인증 시스템에 쓰이는 공개키·개인키를 포괄한다. 키가 안전하게 관리·교환되지 않으면 암호가 탈취될 수 있다. 양자 시대를 대비해 물리 기반 기술인 QKD를, 다른 쪽에서는 수학 기반 암호인 PQC를 발전시키는 흐름이 이어지고 있는 것이다.
PQC 표준화에서도 한국은 선두주자다. 지재처에 따르면 주요 표준화 주체별 특허출원 현황에서도 한국이 총 165건으로 양적 우위를 확보해 미국(123건)을 앞섰다.2021년 국가보안기술연구소와 국가정보원이 양자내성암호 개발을 위해 발족한 산학연 협력 연구단 ‘한국형 양자내성암호 연구단’은 SMAUG-T 등 알고리즘 개발과 공모전 운영을 통해 글로벌 표준 경쟁에 참여하고 있다.
정부도 양자 보안 로드맵을 구체화하고 있다. 과학기술정보통신부는 최근 내놓은 1차 양자종합계획에서 전국 QKD망 확산과 국방·금융 등 핵심 인프라 실증을 추진하고, 행정·국방·금융 등 중요 구간을 대상으로 QKD-PQC 하이브리드 실증을 통해 국가 보안체계를 강화하겠다고 밝혔다. 또 PQC 알고리즘 표준화가 마무리되는 시점에 맞춰 공공·민간 전반의 PQC 전환이 신속히 이뤄지도록 주요 산업 대상 시범 전환을 확대하고 전환 가이드를 마련한다는 방침도 담겼다. 국내에서는 한국형 PQC 개발팀이 4개 알고리즘 표준 초안을 작성 중이며 올해 하반기~2027년 상반기 사이 완료될 것으로 전망된다. 미국 국립표준기술연구소(NIST)는 2024년 8월 첫 PQC 표준 3종(FIPS 203·204·205)을 확정했다.
최영총 기자 youngchoi@hankyung.com