양자 키 분배(Quantum Key Distribution, QKD)는 양자역학의 원리를 활용하여 암호 키를 안전하게 공유하는 기술이다. 기존 공개키 기반 암호화 방식은 계산 복잡성을 이용하여 보안을 유지하지만, 양자 컴퓨터의 발전으로 인해 이러한 방식의 보안이 위협받고 있다.

반면 QKD는 양자의 중첩과 얽힘을 이용하여 비밀 키를 생성하고 공유하며, 중간에서 도청 시도 시 양자 상태가 변형되어 이를 즉시 탐지할 수 있다. 대표적인 프로토콜로는 BB84와 E91이 있으며, 이를 통해 두 통신 당사자는 안전하게 암호 키를 생성하고 분배할 수 있다. 이러한 특성 덕분에 QKD는 물리적으로 도청이 불가능한 강력한 보안성을 제공하며, 차세대 정보 보호 기술로 주목받고 있다.

QKD의 가장 큰 장점은 절대적인 보안성을 보장한다는 점이다. 기존 암호화 방식과 달리 QKD는 물리 법칙에 기반하여 키를 공유하기 때문에, 이론적으로는 해킹이 불가능하다. 또한, 키 재생성이 용이하여 주기적으로 새로운 키를 생성해 보안성을 더욱 강화할 수 있다.

특히, 양자 컴퓨터의 발전으로 인해 RSA, ECC 등의 전통적인 암호 기법이 무력화될 가능성이 높아지는 상황에서, QKD는 장기적으로 안전한 통신을 보장할 수 있는 대안으로 평가된다.

QKD 시장은 양자 역학 원리를 통해 안전한 통신을 가능하게 하는 기술과 솔루션에 중점을 둔다. 높은 수준의 데이터 보안을 요구하는 은행, 금융 서비스 및 보험(BFSI) 부문은 민감한 금융 거래를 보호하기 위해 QKD를 채택하고 있으며, 국방 및 군사 응용 분야에서도 안전한 통신을 보장하기 위해 QKD 채택을 통해 시장 수요를 더욱 견인하고 있다.

또한 강력한 보안 조치가 필요한 5G 네트워크의 출시로 인해 QKD가 통신 인프라에 통합될 기회가 창출되고 있으며, 위성 기반 양자 키 분배 시스템의 개발은 안전한 장거리 양자 통신을 가능하게 해 양자 키 분배 시장 성장을 촉진한다.

글로벌 시장 분석 기업 폴라리스 마켓 리서치(Polaris Market Research)가 QKD 시장을 분석한 보고서를 발표했다.

이번 보고서에 따르면2024년 양자 키 분배 시장 규모는 4억 7834만 달러로 평가되었으며, 2025년에는 6억 3117만 달러, 2034년에는 79억 1789만 달러에 이를 것으로 예상되며, 예측 기간 동안 연평균 성장률(CAGR)은 32.4%를 기록할 것으로 전망된다.

양자 키 분배 시장 역학

① 증가하는 사이버 보안 위협

사이버 공격의 빈도가 증가함에 따라 양자 안전 암호화에 대한 수요가 증가하고 있으며, 양자 키 분배(QKD)는 안전한 통신을 위한 주요 솔루션이 되고 있다.

2024년 우크라이나에 대한 러시아의 사이버 공격은 거의 70% 증가해 정부 서비스, 에너지 부문 및 국방 기관을 포함한 중요 인프라를 대상으로 총 4315건의 사건이 발생했다.

우크라이나 사이버 보안 기관에 따르면 이러한 공격은 멀웨어, 피싱 및 계정 침해와 같은 전술을 사용해 데이터 도난 및 운영 중단을 목표로 했다. 이러한 증가하는 위협 환경은 다양한 산업에서 QKD 솔루션의 채택을 가속해 시장 점유율을 확대하고 있다.

또한 조직이 강력한 데이터 보안을 점점 더 우선시함에 따라 양자 키 분배 시장은 상당한 성장을 경험하며 전체 시장 역학을 형성하고 있다.

② QKD에 대한 정부 이니셔티브 및 투자

전 세계 정부는 양자 통신 인프라를 우선시하고 광범위한 연구 프로그램에 자금을 지원하고 있다. 예를 들어 2025년 1월 유럽 우주국과 유럽 위원회는 유럽 양자 통신 인프라(EuroQCI)에 대한 파트너십을 체결하고 협상을 마무리하고 개발을 시작했다.

유로QCI는 양자 역학을 활용해 개인 데이터와 중요 인프라를 보호하는 고급 네트워크로, 양자 키 분배와 같은 기술을 사용해 유럽 디지털 환경의 보안을 강화한다. 이러한 노력은 국가 안보 이니셔티브와 공공-민간 파트너십을 강화하고 다양한 부문에서 QKD 솔루션의 채택을 가속화해 양자 키 분배 시장 발전을 촉진한다.

양자 키 분배 시장 세부 분석

① 전송 매체 전망별 양자 키 분배 시장 평가

전송 매체를 기준으로 하는 글로벌 양자 키 분배 시장 세분화에는 광섬유 케이블 전송과 위성 기반 전송이 포함된다. 2024년에는 광섬유 케이블 전송 부문이 장거리에서 고속의 안전한 통신을 제공하는 능력으로 인해 가장 큰 시장 점유율을 차지했다.

광섬유 케이블은 낮은 신호 손실, 높은 대역폭 및 전자기 간섭에 대한 면역성을 제공하므로 양자 키 분배 시스템에 이상적이다.

양자 키를 안전하게 전송하는 이러한 안정성과 효율성으로 인해 광섬유 케이블은 다양한 산업에서 QKD 솔루션을 구현하는 데 선호되는 선택이 됐다.

② 수직 산업 전망별 양자 키 분배 시장 평가

수직 산업을 기준으로 하는 글로벌 양자 키 분배 시장 세분화에는 BFSI, 정부 및 국방, 의료, IT 및 ITES, 자동차, 에너지 및 유틸리티 및 기타 수직 산업이 포함된다.

의료 부문은 환자 기록, 연구 데이터 및 원격 의료 통신과 같은 민감한 의료 데이터의 안전한 전송에 대한 필요성이 증가함에 따라 예측 기간 동안 가장 높은 CAGR을 기록할 것으로 예상된다.

QKD는 강력한 암호화를 제공해 의료 기관이 사이버 위협으로부터 기밀 정보를 보호하도록 보장한다. 의료 시스템의 디지털 통합 증가와 민감한 데이터의 양 증가로 인해 데이터 개인 정보 보호를 보호하고 규제 표준 준수를 보장하는 데 양자 키 분배의 중요성이 커지고 있다. QKD의 이러한 역할은 의료 부문 내에서 빠른 채택으로 이어질 것으로 예상된다.

양자 키 분배 시장 지역 분석

2024년에는 북미가 강력한 기술 인프라, 양자 연구에 대한 상당한 투자 및 주요 기술 회사의 존재로 인해 가장 큰 시장 점유율을 차지했다.

또한 특히 국방, 금융 및 의료와 같은 부문에서 증가하는 사이버 보안 우려로 인해 양자 키 분배를 포함한 안전한 통신 솔루션에 대한 수요가 증가하고 있다.

양자 기술 개발에 대한 자금 지원을 포함한 북미의 지원적인 정부 이니셔티브는 QKD 시장에서 이 지역의 지배력에 더욱 기여한다. 예를 들어 2024년 미국 상원은 국가 안전과 경제 경쟁력을 위한 실용적인 양자 기술 응용 프로그램을 제공하기 위해 5년 동안 27억 달러의 보조금을 제안하는 국가 양자 이니셔티브 재승인법을 발의했다.

아시아 태평양은 빠른 기술 발전, 양자 통신 인프라에 대한 정부 투자 증가 및 다양한 산업에서 사이버 보안 강화에 대한 관심 증가로 인해 예측 기간 동안 가장 빠른 성장을 보일 것으로 예상된다. 또한 특히 은행, 통신 및 국방과 같은 부문에서 디지털 전환에 대한 이 지역의 강력한 강조는 QKD 솔루션의 채택을 주도하고 있다.

예를 들어 동남아시아의 디지털 전환으로 인해 2021년부터 2022년까지 사이버 범죄가 82% 증가해 취약한 은행 서비스 부족 인구에 상당한 영향을 미쳤다. 중요한 통신 네트워크를 보호하는 데 대한 관심 증가와 양자 연구 이니셔티브의 증가는 아시아 태평양의 양자 키 분배 시장을 더욱 가속한다.

양자 키 분배 시장 주요 업체 및 경쟁 분석

양자 키 분배 산업의 경쟁 환경은 역동적이며, 기존 산업 리더와 신흥 업체들이 양자 통신 기술의 한계를 뛰어넘기 위해 노력하고 있다. ID 퀀티크(ID Quantique) 및 토시바(Toshiba)와 같은 주요 기업들은 상당한 R&D 자원을 활용해 고급 QKD 솔루션을 개발하며 시장을 주도하고 있다.

이들은 국방, 은행, 통신과 같은 산업 전반에 걸쳐 응용 분야를 확장하는 동시에 QKD 시스템의 확장성, 효율성 및 보안을 개선하는 데 주력하고 있다.

또한 기존 기업, 증가하는 스타트업 및 혁신 기업들은 위성 기반 QKD와 같은 틈새 솔루션을 탐색해 새로운 기회를 포착하고 있다. 전략적 파트너십 및 협력은 혁신을 가속하는 데 핵심이며, 기업들은 정부, 학술 기관 및 기술 회사와 협력해 양자 연구 및 인프라를 발전시키고 있다.

한편, 기존 암호화 방법에 대한 양자 컴퓨팅의 위협이 증가함에 따라 양자 안전 암호화에 대한 수요가 증가해 양자 키 분배 시장에서 경쟁이 심화되고 있다. 또한 아시아 태평양과 같은 지역은 이해 관계자들이 안전한 양자 통신 솔루션의 개발 및 배포를 우선시함에 따라 투자 및 확장이 급증하고 있다.

이러한 진화하는 경쟁 환경은 중요한 통신 네트워크를 보호하고 민감한 데이터를 보호하는 데 있어 QKD의 중요성이 커지고 있음을 반영한다.

① ID 퀀티크

ID Quantique는 양자 감지 시스템 및 양자 안전 보안에 참여하고 있다. 이 회사는 2001년에 설립되었으며 스위스 제네바에 본사를 두고 있다. 제품 포트폴리오는 양자 안전 네트워크 암호화, 양자 키 분배 시스템, 단일 광자 계수기 및 하드웨어 난수 생성기를 포함한다.

이 회사는 데이터 보호를 위한 양자 안전 보안 솔루션, 광자 계수 솔루션 및 다양한 산업을 위한 난수 생성과 같은 서비스를 제공한다. 또한 기존 네트워크 암호화 제품을 '양자 보안' 솔루션으로 업그레이드한다. 

② 토시바 디지털 솔루션즈

토시바 디지털 솔루션즈(Toshiba Digital Solutions)는 제조 산업을 위한 IT 서비스를 제공한다. 이 회사는 2003년에 설립되었으며 일본 가나가와에 기반을 두고 있다.

IoT 서비스, GridDB, 공장 IoT 플랫폼 및 분산 공동 시뮬레이션 플랫폼을 포함하며, IoT, 인공 지능 및 기타 디지털 기술과 양자 기술 분야의 작업을 활용해 글로벌 비즈니스 개발을 지원한다.

양자 키 분배 시장 개발 주요 사건

2025년 1월 탈레스 알레니아 스페이스(Thales Alenia Space)와 히스파사트(Hispasat)는 정지 궤도에서 작동하도록 설계된 선구적인 양자 키 분배(QKD) 시스템 개발을 시작했다.

2024년 9월 보잉(Boeing)은 2026년에 우주에서 양자 얽힘 변화를 보여주기 위해 Q4S 위성을 발사할 예정이다. 이 임무는 양자 센서와 컴퓨터 간의 연결을 가능하게 하고 미래 양자 통신 혁신을 위한 길을 열어주는 안전한 글로벌 양자 인터넷 개발을 발전시키는 것을 목표로 한다.

2023년 11월 싱가포르 정보통신 미디어 개발청(IMDA)은 스페큐트럴(SpeQtral) 및 SPTel과 협력해 NQSN+로 지정된 싱가포르 전국 양자 안전 네트워크 개발에 참여했다. 양사는 토시바의 기술을 활용해 양자 컴퓨팅 위협에 대한 네트워크의 보안 및 복원력을 강화한다.