ETRI(한국전자통신연구원)는 무선 양자암호통신기술을 이용해 야간 뿐만 아니라 낮에도 양자 신호를 전송하고 복원하는데 성공하고, 자체 개발한 칩 기반 편광부호화 모듈을 소형으로 줄여 상용화 가능성을 높였다고 11일 밝혔다.

무선 양자암호통신기술은 광섬유가 없는 대기 상태에서도 빛의 알갱이인 광자(Photon)에 정보를 담아 전송하고 복원해 안전한 암호키를 생성한다. 제3자가 데이터를 탈취하거나 교란시킬 경우 양자 정보가 변하게 돼 해킹이나 도청이 원천적으로 불가능하다.

그러나 무선 양자암호통신은 단일 광자로 햇빛의 영향이 커 낮에는 오류 발생이 크다는게 연구팀의 설명이다.

연구팀은 햇빛의 영향을 제거하기 위해 초미세 공간적 필터링 기술, 초협대역 파장 대역폭 통과 기술, 초단시간 양자신호 분리 기술을 개발하고 적용했다.

또 송신부에 4개의 광원과 집적화 칩 기반의 편광 부호화용 모듈을 사용했다. 이를 통해 미세한 건물 흔들림, 진동, 공기이동 등으로 인한 양자 신호 흔들림을 보정하는 빔정렬 기술을 개발, 무선 양자신호의 수신 성능을 향상시켰다.

연구팀은 올해 1월 1동 옥상 100m이상의 전송 거리 실험에서 밤의 경우 1%, 낮에는 3%수준의 우수한 양자비트 오류율을 유지하는데 성공했다. 일반적으로 양자 신호를 잘못 전달하는 비율을 양자비트 오류율이라하는데 11%이하면 양자 암호키를 생성할 수 있다.

오류율이 낮을수록 더욱 빠른 속도로 암호키를 생성할 수 있다. 연구진은 초당 20만비트 이상의 암호키 생성이 가능한 200kbps 수준의 기술을 확보했다. 생성한 암호키는 저속의 암호키를 이용해 고속의 데이터를 암호화하는 용도로 사용 될 수 있다.

때문에 이번에 확보한 암호키 속도는 수십 Gbps급 데이터 전송에도 활용될 수 있다. 또 국가행정망 보안 네트워크나 금융망, 군사기밀 암호전송, 데이터센터 기밀유지, 재난 보호 네트워크, 개인의료 및 정보 보안서비스, 차량해킹 방지 등에 유용하게 적용될 것으로 전망된다.

연구책임자인 윤천주 박사는 "이번 연구성과는 양자 신호보다 훨씬 더 강한 태양 빛이 있는 낮에도 성공적으로 양자 신호를 복원했다는데 의미가 있다"면서 "무선 양자암호 통신 핵심 부품을 칩으로 소형화 해 드론 기반 시스템, 소형 단말 시스템 등 다양한 분야에 양자암호 통신이 응용될 수 있는 기반을 마련했다"고 연구의의를 설명했다.

그는 이어 "집적화된 초소형 무선양자암호통신 송수신 부품을 연구 개발해 소형 단말, 단거리 서비스 연구 기술 개발을 계속 진행할 예정"이라고 말했다.

한편 이번 연구는 ETRI-KIST 협력사업으로 진행됐으며 연구 결과는 '옵틱스 익스프레스(Optics Express)'에 지난해 8월, 'IEEE 포토닉스 저널(IEEE Photonics Journal)'에도 올 1월에 게재된 바 있다.