 ▲ 26일 서울 동대문디지털플라자에서 열린 퀀텀 코리아 2023에서 한국표준과학연구원 부스에 초전도 기반 50큐비트 양자컴퓨터 모델이 전시돼 있다. 2023.06.26. © 뉴시스 |
인류의 발전사를 보면 영국의 경제학자 멜더스가 그의 저서 인구론(1798년)에서 제한된 지구의 땅에서 인구는 기하급수적으로 늘어나고 수확체감의 법칙이 적용되는 식량 생산 때문에 멸망할 것이라고 예언하였으나 폴란드 태생의 독일인 프리츠 하버(1918년)가 공기의 70%를 차지하는 질소를 수소와 화합하여 암모니아 질소를 만드는 기술 개발로 식물 성장에 필요한 3 요소인 인산 칼륨의 비료 생산으로 식량 증산에 획기적인 기여를 함으로 후세가 이를 1차 산업혁명이라 명명하였다.
그 후 증기기관차, 전기의 발명으로 대량 운송 대량 생산을 기반으로 제2차 산업혁명 19세기 컴퓨터의 발명과 보급으로 서비스와 지식정보산업의 발달로 이를 3차 산업혁명 이를 바탕으로 지구 전체가 One market, One buyer, One Seller로 구동되는 현재를 산업적 측면에서 제4차 산업혁명이라 지칭하고 국가와 국가 간 모든 산업과 사회활동 시스템의 발달과 서비스로 서로 경쟁하며 선진국 개발도상국 또는 G2, G7 나라로 그룹핑하여 경쟁과 협력을 가속화하고 있다.
개인의 역사나 국가의 흥망성쇠 역시 아놀드 토인비(1889. 영국 런던대 사회학과 교수)가 “역사의 연구(A study of history)”에서 주장했듯이 내외부의 도전을 어떻게 극복하느냐에 따라서 그 결과는 지배자와 피지배자. 가진 자와 그렇지 못한 자 행복한 자와 그렇지 못한 자로 나눠지는 현상을 어렵지 않게 보고 있다.
미국 라이트 형제(1903년)의 비행기, 스티브잡스(2007년 i-Phone출시)의 스마트 폰 발명 등이 미국을 부강한 나라로 만들었고 세계 초강국이 되었으며 지구 둘레 46,250Km 거리를 한 울타리 안에 넣고 세계를 지배하다시피 하고있는 현실이다.
지금은 코로나 종식을 우리나라를 비롯해 코로나 종식을 선언하고 있지만 지난 3년간 세계 각국은 예외없이 코로나19 바이러스의 감염으로 엄청난 피해와 불편이 5대양 6대주 75억 인구의 악마가 되었다. 이를 극복하는 방법과 기술들이 무수히 나오지만 이 문제를 해결하는 확실한 방법은 없고 각자의 노력과 주의로 해결하려니 인류의 소박한 행복인 사회적 만남의 통제로 인하여 국가의 경제⦁사회적 퇴보와 손실은 열거하기조차 힘들다. 이와 같은 도전을 극복하는 해결책은 코로나바이러스 생성처를 아예 없애든지 세계의 제약사가 백신을 완벽하게 만들어서 홍역, 결핵 퇴치에서 보았듯이 예방주사로 완전히 극복하는 방안과 비록 원하지는 않지만 어느 정도는 코로나 바이러스와 공존하며 살아가는 방법일 것이다.
여기서 First Mover와 First Follower가 결국은 어떻게 되었는지를 고대, 중세, 현대의 국가의 흥망성쇠를 보면서 역사에서 많이 배웠다. 필자는 이 두 가지 난제를 극복하는 기술과 대안이 제5차 산업혁명으로 발전하여 인류의 보편적 행복과 번영에 기여하기를 바란다.
위에서 설명했듯이 1차 산업혁명은 증기기관과 전기를 만들고 2차산업혁명은 이를 이용하여 대량 생산을 하고 3차 산업혁명은 컴퓨터를 만들고 4차 산업혁명은 컴퓨터와 통신을 이용하여 지식기반 서비스 사회를 만든 역사의 발자취를 볼 때 모든 질병과 진정한 인류 복지를 만들기 위하여는 양자컴퓨터의 발현과 6G 통신의 역할이 매우 중요하게 인식되는 바 이들의 개발과 활성화가 이루어져야 함은 주지의 사실이다. 이를 실용적 측면에서 유의미하게 적용되려면 현재의 5G 통신 속도에서 6G로의 전환과 양자컴퓨터의 조속한 개발이 시급하다. 이 이유는 5G와 6G는 아래와 같은 성능의 차이는 물론 무궁화 위성 등 위성을 활용한 초고주파 대역 항공기에서도 무리없이 접속하여 활용할 수 있기 때문이다. 바야흐로 이제는 인간만이 할 수 있는 생각의 깊이는 물론 오감의 입력값으로 감정의 표현과 행동까지 할 수 있고 로블록스나 제페토같은 상품이 이미 출시되어 있다.
이를 산업, 교육, 문화, 예술, 복지, 의료 건강 등 모든 분야에서 더욱 고도화하고 지체현상(Latency)을 줄이고 많은 데이터를 저장하고 보내기 위하여 아래와 같이 확연히 입증되는 6G가 필요하다.
 ▲ 4G, 5G, 6G 속도 비교 © 브레이크뉴스 |
다시 쉽게 설명하면 2GB 영화 한편을 스트리밍하는데 걸리는 시간이 4G는 16초, 5G는 0.6초, 6G는 0.016초의 소요시간이 필요하다.
메타버스(Metaverse, 다중 양방향 가상 소통세계를 활성화하고 무리 없이 모든 의료행위를 포함한 모든 산업군에 적용하기 위하여는 양자 컴퓨터와 SSD(Solid State Drive)의 개발이 필수 필요충분조건이다.
양자컴퓨터는 기존 컴퓨터로는 할 수 없는 즉, 초능력 슈퍼컴퓨터로 100만 년이 걸리는 계산을 1초 이내에 해낼 수 있는 성능이며 20세기 초 뉴턴이 뉴턴의 역학으로 설명할 수 없는 작은 원자의 세계를 밝혀낸 것이었다면 양자 중첩과 양자 얽힘의 물리학적 속성을 0과 1의 신호가 섞여 있는 상태로 구현한 큐비트(qbit=Quantum Bit 0과1이라는 2개의 큐비트를 사용하면 00.01.10.11 등 4개의 큐비트를 나타내고 N개의 큐비트를 사용하면 2의 N승의 개수 만큼 표시할 수 있음)를 가지고 동시다발적으로 처리하는 막강한 연산능력을 가진 컴퓨터를 말하며 양자 얽힘은 원자나 이온 등 양자 두 개가 아무리 멀리 떨어져 있어도 논리적으로 서로 연결된 것처럼 행동을 해서 하나의 상태가 바뀌면 나머지 하나도 바꿔져서 작동하는 원리이다.
이러한 알고리즘을 컴퓨터 통신에 이용하면 양자 보안으로 해킹도 막을 수 있어서 양자암호통신, 양자컴퓨터 개발에 세계가 양보없는 경쟁을 하고 있으며 2019년에 구글은 큐비트 50개로 양자 컴퓨터칩인 “시커모어”를 개발하여 슈퍼컴퓨터의 벽을 넘어섰다 IBM은 현재 65큐비트 “허밍버”를 운영 중이며 곧 127 큐비트 양자컴퓨터인 “이글”을 발표하겠다고 한다. 이어서 2022년에는 큐비트를 433개로 늘린 “오스프린”을 그 다음에는 큐비트 1121을 넘는 “콘도르” 개발을 예고하며 양자컴퓨터의 개발에 전력을 기울이고 있다..
미국은 이미 2018년 “양자정보화 국가전략” 영국은 “국가양자기술 프로그램(UKNQT)허브”를 시작하여 다음 세대를 충실히 준비하고 있다. 불과 30여 년 전 컴퓨터 기술개발과 IPV4(Internet protocol version 4)인터넷 연결 노드의 한정된 보급이 IPV6 개발과 5G 통신과 더불어 무한대 접속으로 IoT세상이 현실화 되었고 정치, 경제, 산업, 교육, 유통 등 전 분야에서 사람들의 일상은 물론 가치관 형성에도 큰 변화를 가져왔다. 돌이켜보면 1차 산업혁명은 증기기관과 전기의 발명 2차 산업혁명은 이를 이용한 대량 생산 3차 산업혁명은 컴퓨터의 발명 4차 산업혁명은 이를 이용한 정보화 사회의 실현이었고 이러한 진화의 흐름을 보면 물체의 발명과 물체의 이용과 서비스를 번갈아가며 세계인류의 삶을 발전시켜왔다.
이와 같은 현상을 볼 때 제5차 산업혁명은 무엇인가의 발명이 될 것이며 필자는 양자컴퓨터의 출현이 5차 산업혁명을 이끌 발명품이라고 확신한다. 양자기술의 발전은 단순히 과학기술 분야의 진일보에 머무는 것이 아니라 경제⦁산업⦁국방을 비롯한 산업 전반에 걸쳐 혁신적인 변화를 가져올 것이며 양자기술은 양자컴퓨터의 출현과 함께 세상을 또 한번 패러다임(Paradigm)을 바꿀 과학 혁명과 완치되지 않는 난치병, 코로나와 같은 바이러스의 생성 유통 경로를 유전자와 Genome 분석으로 파악하고 빅데이타로 처리하여 세계적 재앙에 전방위적으로 연구한 과학적 근거에 의하여 그 원인을 찾아 대비할 수 있다고 본다.
양자컴퓨터 기술은 아직은 실험 단계이지만 이론적 개념은 미국 물리학자로 1988년에 사망한 리처드 파인만(Richard Feynman)이 “ 양자역학의 역사와 경험”에 의해 1980년대 초에 처음 제시됐다. 이후 2014년 구글이 이 분야에 뛰어들었으며 IBM이 2016년 첫 클라우드 기반 양자 컴퓨팅 플랫폼 ‘IBM 퀀텀 네트워크’를 내놓았다. 양자기술에 의한 뉴턴 역학이 설명할 수 없는 초정밀 센서의 세밀함에 힘입어 기존의 열악하고 복잡한 프로세스와 현재의 컴퓨터로는 감당할 수 없는 난제를 해결하는 발전의 주체이자 국가 패권을 재구성할 수 있는 강력한 기술이기 때문이다. 미국은 세계 처음 양자컴퓨터 법을 제정하고 국가양자조정실(National Quantum Coordination Office: NQCO)을 신설했으며 중국은 2030 국가전략 6대 프로젝트를 통해 ‘양자 굴기’를 추진 중이며 2030년까지 500~1000 큐비트급 범용 양자 컴퓨터 개발한다는 계획이다.
유럽연합(EU)은 13개국 38개 산ㆍ학ㆍ연 파트너로 구성된 오픈QKD(Quantum Key Distribution,)를 통해 양자컴퓨터 확보에 나서고 있으며, 약 7조2천억을 투입하고 일본도 인공지능ㆍ바이오와 함께 양자를 3대 국가전략기술로 지원하며 관련 정책을 잇달아 내놓고 있다.
우리나라는 ‘2030년 양자 기술 4대 강국 진입’을 목표로 삼성ㆍLGㆍSKㆍ포스코ㆍ한국전력 등이 참여한 협의체인 ‘미래양자융합포럼’를 지난해 7월에 출범시킨 바 있다.
 ▲ 조성갑 칼럼니스트 ©브레이크뉴스 |
양자기술의 개발 및 6G, KPS(위성항법시스템), GaN(질하갈륨 화합물 반도체)의 잠재력과 파괴력 수준에 대한 과신도 있지만, 그만한 대안이 현재로서는 크게 보이지 않는 현실에서 보면 그 잠재력과 파급력을 이해하고 보완하는 연구를 거듭하여 기술을 선점하는 것이 국가의 미래와 대한민국 기술의 선점이 First Mover로서 대한민국을 더욱 크게 할 것임에 틀림 없다. 양자기술 개발에 선두주자는 있지만, 아직 절대우위를 가진 나라는 없다.
반도체 개발을 시작할 때의 연구환경을 생각하면 비록 늦게 시작은 했지만, 세계최강 반도체 신화의 역량을 지금의 양자 기술에서도 충분히 발휘할 수 있을 것으로 생각된다. 반도체 후발주자였던 우리나라가 반도체 강국이 되었던 지난 역사를 보면 더욱 그러하다. 이제는 양자기술과 컴퓨터의 중요성을 되새기고 각 분야의 파급력과 활용전략을 체계적이고 꼼꼼하게 세워서 우리나라가 제5차 산업혁명의 진원지가 대한민국이 되기를 바란다.
*필자/ (사)한국인터넷윤리진흥협회 회장, 전 세한대학교 부총장, 전 고려대학교 교수, 전 현대정보기술 부사장
*아래는 위 기사를 '구글 번역'으로 번역한 영문 기사의 [전문]입니다. '구글번역'은 이해도 높이기를 위해 노력하고 있습니다. 영문 번역에 오류가 있을 수 있음을 전제로 합니다.<*The following is [the full text] of the English article translated by 'Google Translate'. 'Google Translate' is working hard to improve understanding. It is assumed that there may be errors in the English translation.>
Let's lead the 5th Industrial Revolution, the Republic of Korea
In the history of human development, British economist Melders predicted in his book Population Theory (1798) that the population would grow exponentially and collapse due to food production that applies the law of diminishing harvests, but Polish-born German Fritz Harbour (1918) developed a technology to combine nitrogen, which accounts for 70% of the air, with hydrogen to make ammonia nitrogen, making a breakthrough contribution to food production by fertilizer production of potassium phosphate, three elements needed for plant growth.
Since then, based on the invention of steam locomotives and electricity, the second industrial revolution has led to the development of the service and knowledge and information industry with the invention and distribution of computers in the 19th century. Based on the third industrial revolution, the present, which is driven by One market, One buyer, and One Seller, is referred to as the Fourth Industrial Revolution in terms of industry, and competes with each other with the development and service of all industrial and social activity systems between countries and countries, and groups them into developed countries or G2 and G7 countries to accelerate competition and cooperation.
As Arnold Toynbee (1889. Professor of Sociology at the University of London) argued in his "A Study of History," the result of overcoming internal and external challenges is the ruler and the subject. It is not difficult to see the phenomenon of being divided into the haves and the have-nots, the happy and the have-nots.
The planes of the Wright brothers (1903) and the invention of smartphones by Steve Jobs (released in 2007 by i-Phone) have made the U.S. a rich country, become a superpower in the world, and dominate the world with a distance of 46,250 kilometers around the globe in a fence.
Although Korea is now declaring the end of COVID-19, countries around the world have become demons of 7.5 billion people in the five major oceans and six major states due to the infection of the COVID-19 virus over the past three years. There are countless ways and techniques to overcome this, but there is no clear way to solve this problem, and it is difficult to list the country's economic, ⦁, and social degeneration and losses due to the control of social encounters, which are humankind's simple happiness. The solution to overcome these challenges would be to eliminate the source of coronavirus altogether or to make the world's pharmaceutical companies perfect their vaccines and completely overcome them with vaccinations, as seen in fighting measles and tuberculosis, and to some extent, if not desired, to coexist with the coronavirus.
Here, we learned a lot from history by looking at the rise and fall of ancient, medieval, and modern countries that eventually became First Mover and First Follower. I hope that technologies and alternatives to overcome these two challenges will develop into the 5th Industrial Revolution and contribute to the universal happiness and prosperity of mankind.
As explained above, the first industrial revolution creates steam engines and electricity, the second industrial revolution uses it to mass-produce computers, the third industrial revolution uses computers, and the fourth industrial revolution uses computers and communication to create a knowledge-based service society. It is a well-known fact that the development and activation of quantum computers should be made in order to create all diseases and true human welfare. In order to apply this significantly in terms of practicality, the transition from the current 5G communication speed to 6G and the rapid development of quantum computers are urgent. This is because 5G and 6G can be accessed and utilized in ultra-high frequency band aircraft using satellites such as Mugunghwa satellites as well as differences in performance as follows. Now, it is possible to express emotions and act with the input values of five senses as well as the depth of thoughts that only humans can do, and products such as Roblox and Geppetto have already been released
In order to further advance this in all fields, including industry, education, culture, art, welfare, and medical health, and reduce latency, and store and send a lot of data, 6G is needed that is clearly proven as follows.
In other words, it takes 16 seconds for 4G to stream a 2GB movie, 0.6 seconds for 5G, and 0.016 seconds for 6G.
The development of quantum computers and solid state drives (SSDs) is essential and sufficient to activate the metaverse (multi-directional virtual communication world) and apply it to all industries, including all medical practices.
Quantum computers can perform calculations that take 1 million years with super-powered supercomputers in less than a second, and if Newton had discovered the world of small atoms that could not be explained by Newton's mechanics at the beginning of the 20th century, the physical properties of quantum superposition and quantum entanglement were implemented in a mixture of 0 and 1 signals, which is 00.01.10.A computer with powerful computational power that displays four qubits, 11 and N qubits, and simultaneously processes them with N powers of 2). Quantum entanglement is a principle in which two quanta, atoms and ions, act as if they are logically connected to each other no matter how far apart they are, and when one state changes, the other changes.
Using these algorithms for computer communication can also prevent hacking with quantum security, making the world compete unyielding in quantum cryptography communication and quantum computer development. In 2019, Google developed "Sickermore," a quantum computer chip with 50 qubits, over the wall of supercomputers IBM is currently operating 65-qubit "Hummingber" and will soon announce its 127-qubit quantum computer called "Eagle." In 2022, the company is focusing on developing quantum computers, predicting the development of "OSPRIN," which increases qubits to 433, followed by "condors" that exceed qubits 1121..
The United States has already started the "National Strategy for Quantum Informatization" in 2018, and the United Kingdom is faithfully preparing for the next generation by launching the "National Quantum Technology Program (UKNQT) Hub." Just 30 years ago, the development of computer technology and the limited distribution of IPV4 (Internet protocol version 4) Internet connection nodes made the IoT world a reality with infinite access along with IPV6 development and 5G communication, and brought about significant changes in people's daily lives as well as their values in all fields, including politics, economy, industry, education, and distribution. In retrospect, the first industrial revolution was the invention of steam engines and electricity, the second industrial revolution was the realization of an information society using computers, and this evolutionary trend has led to the development of human life around the world by alternating the invention of objects, the use of objects, and services.
Given this phenomenon, the 5th Industrial Revolution will be an invention of something, and I am sure that the emergence of quantum computers is an invention that will lead to the 5th Industrial Revolution. The development of quantum technology will not just stay in the field of science and technology, but will bring about innovative changes across industries, including economic, ⦁, industry, ⦁ and defense, and quantum technology can find and prepare for the cause based on scientific evidence that has studied all-round global disasters by identifying the scientific revolution that will change the world's paradigm once again with the emergence of quantum computers, and the generation of viruses such as incurable diseases and COVID-19 through gene and genome analysis.
Quantum computer technology is still in experimental stages, but theoretical concepts were first presented in the early 1980s by Richard Feynman, an American physicist who died in 1988. Since then, Google has jumped into the field in 2014, and IBM has released its first cloud-based quantum computing platform called "IBM Quantum Network" in 2016. Newtonian mechanics by quantum technology is a powerful technology that can reconstruct national hegemony as well as a subject of development that solves existing poor and complex processes and challenges that cannot be handled by current computers, thanks to the unexplained fineness of ultra-precision sensors. The U.S. enacted the world's first quantum computer law, established the National Quantum Coordination Office (NQCO), and China is pushing for "quantum rolling" through six major projects of 2030 national strategy and plans to develop 500-1,000 qubit general-purpose quantum computers by 2030.
The European Union (EU) is trying to secure quantum computers through Open QKD (Quantum Key Distribution), which consists of 38 industry, academia, and research partners from 13 countries, and is investing about 7.2 trillion won and Japan is also releasing related policies by supporting both as three major national strategic technologies along with artificial intelligence and bio.
Korea launched the Future Quantum Convergence Forum in July last year, a consultative body involving Samsung, LG, SK, POSCO, and Korea Electric Power Corporation with the aim of "entering the top four quantum technology powers in 2030."
There is also overconfidence in the development of quantum technology and the potential and destructive power levels of 6G, KPS (Satellite Navigation System), and GaN (Zilha Gallium Compound Semiconductor), but given that the alternative is not seen as much at the moment, preoccupying technology by understanding and supplementing its potential and ripple effects must make the Republic of Korea even bigger as the first Mover. There are leaders in the development of quantum technology, but no country has an absolute advantage yet.
Considering the research environment when semiconductor development began, it is believed that the capabilities of the world's strongest semiconductor myth, although it started late, can be fully demonstrated in the current quantum technology. This is all the more so if we look at the past history when Korea, a latecomer in semiconductors, became a semiconductor powerhouse. Now, we hope that Korea will become the epicenter of the 5th Industrial Revolution by reflecting on the importance of quantum technology and computers and systematically and meticulously establishing ripple effects and utilization strategies in each field.
*Writer/Chairman of Korea Internet Ethics Promotion Association, former Vice President of Sehan University, former Korea University professor, and former Vice President of Hyundai Information Technology
