20년 외길…‘양자 센싱’ 기술, 美 진단검사의학회 챌린지 도전

[이데일리 김현아 기자]

[이데일리 방인권 기자] 지큐티코리아 곽승환 대표(CEO)가 자체 개발한 ‘단일광자검출기’를 들고 포즈를 취하고 있다.

젠슨 황 엔비디아 CEO가 “유용한 양자컴퓨터가 나오기까지 20년은 걸릴 수 있다”는 발언을 하자 양자컴퓨팅 기업들의 주가가 한 때 폭락했다. 하지만, 양자기술에 20년을 매달려온 인물이 있다. 바로 양자암호 및 양자센싱 기업 지큐티코리아의 곽승환(55) 대표다.

곽 대표는 SK텔레콤(017670)에 근무하던 당시, 코드분할다중접속(CDMA) 도청 의혹 사건을 계기로 양자암호통신에 관심을 가지게 됐다. 2005년, 정형근 당시 한나라당 의원이 국정감사에서 국가정보원의 도청 의혹을 제기하며 CDMA의 감청 가능성을 문제삼았다. 이 사건을 계기로 곽 대표는 “도청이 불가능한 통신 기술을 만들어야겠다”는 결심을 하게 됐고, 그 해법으로 양자기술도입을 SK텔레콤에 제안했다.

이후, 6년간 회사를 설득하는 동안 아버지로부터 더 이상 집착하지 말라는 말을 듣기도 했지만, 양자기술에 대한 열정을 이어갔다. 결국 2011년 SK텔레콤을 설득해 퀀텀테크랩을 설립해 리더를 맡았고, SKT가 투자한 스위스 양자기술 원천 업체 IDQ의 부사장으로 활동하다가, 2022년 3명의 박사들과 퇴사해 지큐티코리아를 설립했다.

GQT Korea의 연구원들이 양자암호용 단일광자검출기의 성능을 시험하고 있다. 사진=지큐티코리아 제공

◇양자암호통신 장비 가격 10분의1로

양자암호통신은 SK텔레콤이 통신 3사 중 가장 먼저 뛰어든 분야다. 양자는 더 이상 쪼갤 수 없는 물리량의 최소 단위로, 파동이기도 하고 알갱이(입자)이기도 하다. 만약 단일 광자가 0과 1의 속성을 동시에 갖는다면, 송수신 측에서 비눗방울을 주고받는 것과 비슷하다. 제3자(해커)가 비눗방울을 만지기만 해도 형태가 변형돼 해킹이나 복제 여부를 알 수 있는 원리다. 이처럼 양자암호통신은 누군가가 키를 빼내려 했을 때 송수신자가 즉시 이를 알아챌 수 있어 절대적으로 안전하다.

현재의 양자키분배(QKD) 장비는 상용화에 여러 장애물이 있다. 대당 2억원에 달하는 양자암호통신 장비를 전국망에 도입하는 것은 큰 부담이며, 랙에서 차지하는 공간도 상당히 크다. 이를 해결하기 위해 지큐티코리아는 90억 규모 국책과제에 선정돼 ‘양자광집적회로 칩 기반 모듈형 QKD 시스템’을 개발 중이다.

곽승환 대표는 “과제 마무리는 2028년이지만, 2027년 말까지 완료할 계획”이라며, “이 장비가 개발되면 구축 비용이 10분의 1로 줄어들고, 블레이드 한 장 크기로 공간 문제도 해결될 것”이라고 말했다. 해당 과제는 지큐티코리아가 주관하고, KT 네트워크연구소, KIST 광전소재연구단, KAIST 유경식 교수, (주)우리넷이 함께 참여하고 있다.

◇양자센싱으로 조류독감 검사, 15분 만에…‘양자내시경’을 향한 꿈

사실 양자암호통신 장비는 양자역학의 특성인 ‘얽힘’과 ‘중첩’을 100% 활용한다고 보기는 어렵다. 반면, 외부 자극에 민감한 양자시스템의 성질을 이용해 측정하는 양자센싱은 고전적인 센서에 비해 훨씬 더 높은 정밀도를 자랑한다. 특정 상황에서 진단까지 걸리는 시간도 크게 단축할 수 있다. 현재의 중합효소연쇄반응(PCR) 기술을 뛰어넘는 단일광자 분자진단이 가능하다는 의미다.

곽 대표는 “양자센싱 기술을 활용하면, 예를 들어 조류독감 방역을 위해 3000마리 이상의 조류 농장에 CCTV를 설치되어 있지만 PCR수준의 현장진단 장비가 설치되면 더욱 더 정확한 조류독감의 조기진단이 가능하다”며, “PCR에서는 전처리 장비와 PCR 장비가 필요하지만, 양자센싱 기술은 아주 작은 빛으로도 디텍션할 수 있어 카트리지를 이용해 현장에서 12~15분 만에 조류독감 여부를 확인하여 관련기관으로 바로 전송할 수 있다”고 설명했다.

지큐티코리아는 중소벤처기업부 딥테크 TIPS 프로그램의 18억원 규모 ‘초민감도 단일광자 검출기 기반 신속 현장진단을 위한 분자진단 플랫폼 개발(단일광자 분자진단)’ 사업자로 선정됐다. 이 사업은 지큐티코리아가 주관하며, 부경대학교, 명지의료재단 명지병원과 공동 개발하고, 시선바이오, 한국표준과학연구원 등도 기술 개발 협력 파트너로 참여했다.

곽승환 지큐티코리아 대표

곽 대표는 현재 동물용 체외진단시약 개발을 시작했지만, 양자센싱 기술을 인간 감염병 진단으로 확장할 예정이다. 또, 얽힘광자를 활용한 양자내시경 개발도 진행할 예정이다.

그는 “양자센싱을 바이오 분야에 접목하려는 시도가 홍콩대 등에서 있었지만, 칩을 제대로 구동하지 못해 사실상 실패했다”면서, “하지만 지큐티코리아는 단일광자 검출기 기반의 원천 기술을 보유하고 있으며, 이는 세계적으로 거의 유일한 시도”라고 말했다.

양자센싱의 미래는 암 정복에 있다고 강조했다. 그는 “의사들이 암 종양을 1cm 이하에서 발견하면 모든 암을 치료할 수 있다고 하더라”면서, “이를 조기에 확진하려면 양자센서를 활용하여 혈액안의 암세포를 찾아내거나 위나 대장의 피부속 5~10mm 안의 용종을 발견할 수 있는 양자내시경을 활용할 수 있다”고 말했다. 이어 “올해 7월 미국에서 열리는 세계 최대의 진단검사의학회 및 전시회인 ADLM2025에 저희가 개발한 양자센싱 애플리케이션을 출품할 예정”이라며, “이 챌린지에서 마지막까지 가기만 해도 글로벌 시장에서 기술력을 인정받게 될 것”이라고 기대했다.

지큐티코리아는 곽승환 대표가 설립한 한국 기업이지만, 미국에 본사를 두고 있다. 미국 식품의약국(FDA) 승인과 함께 양자센싱 분야 가장 큰 시장을 고려한 결정이다. 전체 직원은 16명으로, 기술 인력 비중이 87.5%에 달하며, 그 중 7명이 박사학위를 보유한 딥테크 강소기업이다.