"양자 우위, 10년 안에 현실로‥개념 이해보다 도전이 먼저"

김성혁 LG전자 퀀텀AI 태스크 수석연구위원
고난도 계산 필요한 산업에 돌파구
신약·배터리·금융 등 적용 가능성
고전 컴퓨터와의 경쟁보다
시스템 결합한 하이브리드 적용
LG전자 제품 설계 적용 방안 모색
양자컴퓨팅 여러 산업 기술의 융합
그 사이 이을 인력·생태계 구축 숙제

김성혁 LG전자 퀀텀AI 태스크 수석연구위원(상무)은 최근 마곡 LG사이언스파크에서 아시아경제와 만나 "제한적이지만 일부 영역에서는 양자컴퓨팅 기술이 이미 상용화가 시작됐고 실질적 양자 우위는 5년에서 10년 사이 특정 분야에서 먼저 나타날 것"이라고 밝혔다.

양자 우위란 기존 슈퍼컴퓨터로는 해결하기 어렵거나 수십 년이 걸리는 문제를 양자컴퓨터가 더 빠르고 효율적으로 해결할 수 있는 상태를 말한다. 김 위원은 이 전환이 분자 단위의 정밀 계산이 필요한 화학 시뮬레이션이나 수많은 조합을 고려해야 하는 최적화 문제 분야에서 먼저 나타날 것으로 봤다.

배터리 소재 시뮬레이션, 단백질 구조 예측, 금융 리스크 분석 등 고난도 계산이 필요한 산업 전반에서 양자컴퓨팅이 실질적인 돌파구가 될 수 있다고 강조했다. 특히 차세대 배터리나 신약 후보 물질 탐색처럼 미세한 변수까지 정밀하게 고려해야 하는 분야에서는 단기간 내 실용적 성과가 가능하다는 전망이다.

LG전자는 양자컴퓨팅을 제품 설계에 적용하는 방안을 모색하고 있다. 세탁기처럼 열, 유체, 힘, 화학 작용이 동시에 작동하는 복합 시스템의 동작을 정밀하게 해석하는 데 양자 시뮬레이션이 유용할 수 있다는 판단이다. 김 위원은 "양자컴퓨터가 완성되기까지는 시간이 걸리겠지만 그 과정에서 나오는 부산물들도 충분히 산업적 가치가 있다"고 말했다.

김성혁 LG전자 Quantum AI TASK 수석연구위원이 아시아경제와 인터뷰를 하고 있다. 윤동주 기자

현재 LG전자는 프랑스 파스칼(Pasqal)과 협력해 다중물리 해석 기반의 알고리즘을 개발 중이다. 김 위원은 양자컴퓨팅이 기존 고전 컴퓨터와의 경쟁보다 두 시스템을 결합한 하이브리드 형태로 산업에 적용될 가능성이 높다고 본다.

고전 컴퓨터가 데이터를 전처리하고 양자컴퓨터가 복잡한 계산을 수행하는 방식이다. 또 인공지능(AI)과 결합하면 동일한 연산을 훨씬 적은 전력으로 처리할 수 있어 에너지 효율 면에서도 의미 있는 성과를 기대할 수 있다는 설명도 덧붙였다.

김 위원은 "자연 현상을 제대로 시뮬레이션하려면 양자역학적으로 접근해야 하며, 양자컴퓨터야말로 그 도구"라고 말했다. 기존 컴퓨터는 정보를 0이나 1로 처리하지만 양자컴퓨터는 0과 1이 동시에 존재하는 큐비트(Qubit)를 기반으로 병렬 연산을 수행한다. 양자컴퓨터는 여러 갈래의 길을 동시에 가보며 최적 해답에 도달하기 때문에 복잡한 물리·화학 반응이나 조합 최적화 문제에서 특히 강점을 가진다.

그는 양자컴퓨터가 아직 완성되지 않았다는 사실이 오히려 기회라고 봤다. 아직 기준도 방법도 정해지지 않은 분야이기 때문에 지금 뛰어드는 사람이 새로운 기준을 만들 수 있다는 것이다.

현재 양자컴퓨팅 산업이 직면한 핵심 과제로는 '인력과 생태계 구축'을 꼽았다. 기계, 프로그램, 실험 장비가 잘 맞춰 돌아가려면 그 사이를 이어주는 사람이 꼭 필요한데, 그런 인력이 턱없이 부족하다는 설명이다.

양자컴퓨팅은 단일 기술이 아니라 여러 산업 기술이 융합된 복합 시스템이다. 큐비트를 안정적으로 구현할 하드웨어뿐 아니라 이를 효율적으로 제어하고 활용할 소프트웨어, 실험 장비까지 함께 갖춰야 비로소 하나의 응용이 가능하다. 김 위원은 "지금은 개별 요소가 아니라 전체 생태계를 구축할 수 있는 통합적 접근이 필요한 시점"이라고 강조했다.

LG전자 역시 문제 정의와 설계 역량은 보유하고 있지만 실험과 검증을 담당할 인프라와 전문 인력 확보는 앞으로 풀어야 할 숙제라는 게 그의 진단이다. 이는 국내뿐 아니라 세계 모든 기업과 기관이 공통으로 안고 있는 과제다. 그는 "솔직히 지금도 양자컴퓨팅은 다 알지 못한다"며 "낯선 개념도 많고 이해되지 않는 부분도 있지만 앞으로 우리가 풀지 못했던 문제를 다룰 수 있는 도구가 될 것이라는 점은 분명하다. 지금은 이해보다 도전이 먼저"라고 강조했다.

김성혁 LG전자 Quantum AI TASK 수석연구위원이 아시아경제와 인터뷰를 하고 있다. 윤동주 기자

▲김성혁 LG전자 수석연구위원(상무)= LG전자 최고기술책임자(CTO) 부문 인공지능 센싱 및 양자 인공지능 연구개발 리더(2024년 1월~), 양자전략위원회 실무위원(2025년 3월~), 서울시 양자산업 정책자문위원(2024년 3월~)

박소연 기자 muse@asiae.co.kr
백종민 테크 스페셜리스트 cinqange@asiae.co.kr