(이 기사는 2025년 4월 24일에 업데이트되었습니다.)
양자 컴퓨팅 은 예전에는 먼 훗날에나 걱정해야 할, 아직은 먼 미래의 위협으로 여겨졌다. 이제는 아니에요. 지난 1년 동안 연구자들은 중대한 진전을 발표해 왔으며, 특히 지난 두 달 동안만 해도 놀라운 주장들이 제기되었는데, 그 여파가 사이버 보안 분야에 직접적인 영향을 미치고 있다.
최근의 획기적인 성과들은 상당히 중요해 보이지만, 모든 성과에 대해 그 기반이 되는 연구에 허점을 지적하는 회의론자들도 적지 않다.
그럼에도 불구하고, 양자 기술의 도래가 임박했다는 사실이나 다음과 같은 냉정한 현실을 부정하는 사람은 아무도 없다. 바로 ‘Q-데이’—양자 컴퓨터가 오늘날의 표준 암호화 방식을 해독하고 금융, 의료, 군사, 기업 기밀 데이터 등 모든 형태의 정보에 접근할 수 있게 되는 날—이 예상보다 훨씬 빨리 현실이 될 것이라는 점이다. 즉, 기업들은 사이버 보안 변화에 대비해 지금, 바로 올해부터 계획을 수립하기 시작해야 하며, 이미 마련된 계획은 신속히 추진해야 합니다.
양자 분야의 최신 발전은 무엇인가요? 지난 2월, 연구진은 상상조차 할 수 없을 정도로 강력한 양자 컴퓨터를 구동할 수 있는 “새로운 물질 상태”를 이용해 칩을 개발했다고 밝혔다. 일부 저명한 물리학자들 은 이 주장의 타당성에 의문을 제기하고 있다.
지난 3월, D-Wave Quantum( )은 세계에서 가장 강력한 슈퍼컴퓨터 중 하나를 능가하는 성능을 지닌 양자 컴퓨터를 개발했다고 밝혔다. 일부 는 이 연구가 주장을 뒷받침하기에는 너무 제한적이라고 말하며, 다른 이들은 D-Wave의 구체적인 접근 방식이 여전히 현재의 암호화 코드를 해독할 수 있는 알려진 방법을 제시하지 못한다고 주장한다.
또한 지난달, 중국과학기술대학교 의 연구진은 구글의 첨단 양자 칩보다 100만 배 더 빠르게 계산을 처리할 수 있는 양자 기기를 개발했다고 발표했다. 이전 연구를 바탕으로 한 이 연구는 아직 강력한 반론을 불러일으키지는 않았지만, 아직 초기 단계다.
회의적인 시각을 제쳐두고 보면, 연구 속도가 가속화되면서 양자 기술은 더 이상 먼 미래의 전망이 아니라 기업들에게 더욱 시급한 문제로 대두되고 있다. 일단 양자 기계의 성능이 충분히 강력해지면, 기존의 암호화 보안 체계가 하룻밤 사이에 무너져 방대한 양의 민감한 데이터가 노출될 수 있기 때문이다. 일부 전문가들은 양자 컴퓨팅이 사이버 보안에 미치는 영향의 첫 번째 가시적인 징후가 빠르면 올해 ‘ ’ 행사에서 나타날 수 있다고 말합니다..
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양자 보안 솔루션 제공업체인 에볼루션큐(EvolutionQ)의 CEO이자 워털루 대학교 수학 교수인 저명한 양자 전문가 미셸 모스카는 “양자 보안 대비를 미루는 어떤 조직이든 ‘러시안 룰렛’을 하는 것과 마찬가지로 상당한 위험에 처하게 될 것”이라고 말했다.
“지금까지는 운이 좋았어요,”라고 그가 말한다. “하지만 우리는 탁구공으로 러시안 룰렛을 하고 있는 게 아닙니다.” 이제 총알이 생겼습니다. “그리고 그 위험이 너무 커서 무시할 수 없다.”
양자 컴퓨팅의 기초(및 기본적인 위험 요소)
양자 컴퓨터는 믿기 어려울 정도로 빠른 계산과 문제 해결을 가능하게 할 획기적인 처리 능력을 약속합니다.
“지금까지는 운이 좋았습니다. 우리는 탁구공으로 러시안 룰렛을 하는 게 아닙니다. 이제 총알이 생겼습니다. 게다가 그 위험이 너무 커서 무시할 수 없습니다.”에볼루션큐(EvolutionQ)의 CEO이자 워털루 대학교 수학 교수인 미셸 모스카
일반 컴퓨터는 데이터의 가장 작은 단위인 이진 비트(1과 0으로 표현되는 두 가지 상태 중 하나를 가질 수 있는 단위)를 사용하여 정보를 처리하는 반면, 양자 컴퓨터는 양자역학의 원리를 바탕으로 번개처럼 빠른 속도로 계산을 수행합니다. 비트 대신, 그들은 한 번에 여러 상태에 동시에 존재할 수 있는 큐비트를 사용합니다. 이를 통해 양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터보다 기하급수적으로 빠르게 복잡한 문제를 해결할 수 있어, 재료 과학, 신약 개발, 암호학 등 다양한 분야에 획기적인 변화를 가져오고 있습니다.
이러한 첨단 알고리즘은 은행 부터 병원과 정부 기관에 이르기까지, 많은 조직이 의존하고 있는 암호화 시스템에 중대한 위협이 되고 있습니다. IT 서비스 자문 업계의 거물인 가트너(Gartner)는 인터넷 보안의 토대인 비대칭 암호화가 2034년까지는 해킹 도구( )로 완전히 해독 가능해질 것이라고 경고했다. 또한, 작년에 사이버 보안 전문가들을 대상으로 설문조사를 실시하고 글로벌 리스크 인스티튜트(Global Risk Institute)의 최신 ‘양자 위협 타임라인(Quantum Threat Timeline)’ 보고서를 공동 집필한 모스카는, 향후 5년 내에 양자 기술이 기업과 정부 기관에 ‘중대한 문제’를 야기할 확률이 10 %, 10 년 후에는 30 %에 달할 것으로 전망하고 있다.
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실제로, 해커들의 손에 들어간 그 어떤 비교적 새로운 혁신 기술과 마찬가지로, 양자 컴퓨터도 머지않아 무기로 악용되어 수십 년간 이어져 온 암호화의 안전성과 보안을 훼손할 수 있다. 이러한 위협에는 항상 금전이나 디지털 신원을 노리는 조직범죄가 어느 정도 수반되겠지만, 미국 당국은 북한 또는 중국과 같이 미국에 적대적인 국가들이 이 기술을 이용해 기밀 정보를 탈취하거나 핵심 인프라에 피해를 입힐 수 있다고 우려하고 있다.
신뢰할 수 있는 알고리즘의 단계적 폐지
악의적인 공격자들은 이미 암호화된 데이터를 저장해 두고 있으며, 양자 컴퓨터가 널리 보급되면 이를 복호화할 계획이다. “(지금 수집하고 나중에 해독하라)”라는 이 감시 전략은 진지한 우려를 자아내고 있다. 사실, 방대한 양의 암호화된 데이터가 기록, 수집, 저장되어 향후 미국 기업 및 정부 기관을 상대로 악용될 위험이 있는 것으로 여겨진다.
“지금 전송되고 있는 모든 통신 내용이 기록되고 있습니다.”제이슨 소로코, Sectigo 선임 연구원
인증서 수명 주기 관리(CLM) 솔루션 제공업체인 섹티고(Sectigo)의 선임 연구원 제이슨 소로코는 “현재 전송되고 있는 모든 통신 내용이 기록되고 있다”고 말했다.
소로코는 현재 가장 널리 사용되는 공개 키 암호화 표준 중 두 가지인 RSA 2048 과 ECC 256 를 해독할 수 있는 컴퓨터가 없기 때문에 이 암호화된 데이터가 오늘날에는 대체로 안전하지만, 양자 컴퓨터가 기록된 패킷 스트림을 해독할 수 있을 만큼 충분히 강력해지면 이 데이터가 순식간에 취약해질 수 있다고 지적한다. 사실, 적대적인 국가들이 언젠가 그 데이터에 접근해 자신들의 목적에 활용할 수 있는 날을 대비해 이미 기록된 데이터를 수집하고 있을지도 모른다고 그는 말한다.
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이러한 임박한 위협을 인식한 미국 국립표준기술연구소( , NIST) 는 최근 전 세계가 널리 사용되고 있는 해당 암호화 알고리즘에서 벗어나도록 하기 위한 명확한 일정을 수립했다. 2023 조 ‘양자 컴퓨팅 사이버 보안 대비법’에 따라 양자 보안 표준을 제안해야 했던 NIST는, 해당 알고리즘들을 2030 조까지 사용 중단하고 2035조 이후부터는 사용을 금지할 것을 권고하고 있다.
양자 안일주의
모스카는 이러한 시급성의 핵심에는 양자 컴퓨터가 양자 물리학의 법칙을 활용하여, 오늘날의 컴퓨터에서 사용되는 가장 잘 알려진 알고리즘보다 기하급수적으로 적은 단계로 문제를 해결할 수 있는 능력이 있다고 설명한다. 그는 가장 초기의, 그리고 가장 우려스러운 두 가지 사례로 RSA(큰 수를 인수분해함으로써)와 ECC(이산 대수 문제를 풀어서)를 해독하는 것을 꼽는다.
이러한 우려에도 불구하고, 최근 딜로이트(Deloitte)가 포춘 500 대 기업의 CISO를 대상으로 실시한 ‘’ 설문조사 에 따르면, 3개 조직 중 2곳은 양자 보안 전략을 수립하지 않은 것으로 나타났으며, 너무 많은 조직이 아무런 조치를 취하지 않은 상태(17%)이거나 여전히 “글쎄, 한번 생각해 보자”는 식의 위험 평가 단계(27%)에 머물러 있는 반면, 대규모로 솔루션을 도입하고 있는 조직은 12%에 불과한 것으로 조사되었다.
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이러한 안일한 태도는, 특히 수반될 수 있는 잠재적 위험을 고려할 때 우려스럽다. 하지만 양자 저항형 암호화로 전환하는 데 따르는 상당한 어려움을 고려하면, 어느 정도는 이해할 수 있는 일입니다. 가트너는 다음과 같은 장애 요인이 있다고 밝혔습니다:
- 즉시 대체할 수 있는 대안은 없다: 기업들은 암호화 알고리즘을 하룻밤 사이에 간단히 교체할 수 없다. 많은 시스템이 양자 보안 암호화를 염두에 두고 설계되지 않았기 때문이다.
- 성능상의 절충점: 양자 컴퓨팅 시대에 대비한 알고리즘은 더 큰 암호 키 크기, 즉 공개 키 인프라(PKI)에서 데이터를 암호화하고 복호화하는 데 사용되는 긴 숫자열을 필요로 합니다. 이러한 대용량 키는 더 많은 연산 능력을 필요로 하므로, 작업 속도가 느려질 수 있습니다.
- 가시성 부족: 대부분의 조직은 자사 네트워크 전반에서 암호화가 어디에 사용되고 있는지조차 파악하지 못하고 있어, 위험 평가를 수행하기가 거의 불가능합니다.
- 공급업체의 관성: 기업들은 제3자 위험 및 소프트웨어 공급망 에 대한 위협을 평가해야 하며, 이를 위해 소프트웨어 부품 명세서(SBOM) 를 활용해야 합니다. 또한 소프트웨어 및 보안 공급업체들이 양자 저항 암호화의 도입을 가속화하도록 압력을 가해야 합니다.
준비 방법: 양자 사이버 보안 계획을 위한 7 단계
이러한 장애물에도 불구하고, 전문가들은 기업 및 보안 담당자들이 다음과 같은 조치를 취하여 지금 바로 양자 컴퓨팅 도입을 시작할 것을 권장합니다:
1. 양자 분야 전문성 구축
양자 보안으로의 전환에 따른 위험, 비용 및 로드맵을 평가할 전담 팀을 구성하십시오. 양자 보안 분야의 인재가 부족해질 마지막 순간까지 미루지 마십시오.
2. 암호화폐 자산 현황 파악하기
소로코는 암호화, 인증 및 디지털 서명 과정에서 RSA와 ECC가 어디에 사용되는지 파악하고, 의 민감한 데이터 중 2030을 넘어서는 추가적인 보호가 필요한 항목을 확인하도록 권장합니다. 간과해서는 안 될 점: 암호화폐 자산에 대한 위험 평가도 수행해야 합니다. 아직은 시기상조로 보일지 모르지만, 해커들이 갑자기 양자 기술을 활용할 수 있는 능력을 갖추게 될 경우 어떤 부분이 취약해질 수 있는지 파악하는 것이 그러한 공격을 막아내거나 대응하는 데 핵심이 될 것입니다.
3. 이전 계획을 수립한다
너무 늦기 전에, 양자 공격에 견디는 암호화 프로토콜로 전환하기 위한 일정을 수립하십시오.
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4. 암호학적 내성을 고려한 설계
모스카는 보안 계획이 RSA나 ECC 암호화와 같은 단일 장애 지점에 의존하지 않도록 하는 것이 필수적이라고 말합니다. 또한 그는 치명적인 장애를 방지하기 위해 여러 암호화 방식을 활용하는 다층 방어 전략을 도입할 것을 권장한다. 소로코는 NIST 및 기타 기관에서 여러 가지 양자 공격에 견디는 암호화 알고리즘 이 등장하고 있다고 언급했다.
5. 양자 보안 솔루션에 대한 최신 정보를 확인하세요
소로코는 애플과 클라우드플레어와 같은 일부 업체들이 이미 양자 공격에 견디는 키 교환 기술을 도입하기 시작했다고 말합니다. 조직들은 이러한 동향을 주시하고, 가능한 한 빨리 이를 도입하는 방안을 검토해야 합니다. Sectigo를 비롯한 여러 기업들도 주목할 만한 양자 컴퓨팅 시대에 대비한 인증 기관(CA)과 암호화 도구를 개발하고 있다. Sectigo는 최근 샌드박스( )를 출시했는데, 이를 통해 고객들은 양자 컴퓨터의 공격을 방어하는 데 도움이 되는 디지털 서명 알고리즘을 사용하는 ML-DSA 기반 디지털 인증서를 확인할 수 있습니다.
6. 규제 동향을 주시한다
규정을 잘 확인해 두세요. 특히 연방 정부와 거래를 하는 경우라면 더욱 그렇습니다. 여러 행정부를 거치며, 적대적인 국가들이 이 기술을 우리에게 대항해 사용할 수 있다는 우려로 인해 양자 보안에 대한 관심이 높아져 왔다. 그리고 이미 관련 기준과 행정명령이 마련되고 있다. 예를 들어, NIST는 2024년 말에 3개의 양자 저항 암호화 표준을 발표했으며, 조 바이든 대통령은 1월에 연방 기관들이 정해진 기한 내에 양자 저항 암호화로 전환을 시작하도록 의무화하는 행정 명령에 서명했다.
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7. 압력 공급업체
모스카는 기업들이 공급망에 대해서도 암호화 탄력성을 요구해야 한다고 조언한다. 그는 주요 산업계들이 NIST의 2030 RSA/ECC 사용 중단 권고안과 같이, 양자 컴퓨팅 시대에 대비한 전환 일정을 조율해야 한다고 덧붙였습니다.
양자 사이버 보안의 핵심
양자 컴퓨팅은 더 이상 이론에 그치는 것이 아닙니다. 지금 실제로 일어나고 있으며, 그 속도가 매우 빠릅니다. 안전한 거래, 지적 재산권, 그리고 고객의 신뢰를 바탕으로 운영되는 조직들은 양자 컴퓨터가 발전하여 위협이 될 때까지 기다릴 여유가 없습니다.
소로코는 “양자 컴퓨터가 언제쯤 충분히 강력해질지는 중요하지 않다. 지금부터 대비하지 않는다면 실제로 심각한 위험이 따르기 때문이다”라고 말했다.
추가 자료:
양자 컴퓨팅에 대한 정보와 기업들이 다가올 양자 위협에 대비할 수 있는 방법에 대해서는 다음 정보 허브를 확인해 보세요.
