[딥테크는 新혁신] ③세계서 주목하는 미래 컴퓨팅 기업은?…"키워드는 양자 컴퓨팅"

뉴스나 신문 등을 보다 보면 '딥테크'가 강조되는 기사를 자주 볼 수 있다. 핀테크, 빅테크라는 용어가 이제서야 익숙해지기 시작했는데 또 새로운 용어가 들려오니 머리가 지끈해질 것이다. 도대체 '딥테크'가 뭐길래, 기업들과 미디어가 주목하는 것일까. 이에 AI포스트(AIPOST)가 최근 한국지능정보사회진흥원(NIA)이 발표한 연구자료를 토대로 '딥테크 新혁신' 시리즈를 게재한다. 

NIA 연구진은 기술의 혁신 및 개척 수준 등으로 고려해 딥테크 4대 핵심 영역을 선정했다. 미래 컴퓨팅을 비롯 ▲새로운 AI ▲우수 기술 ▲에너지 등이다. 생성형 AI, AI 가속기, XR, 양자 컴퓨터, 차세대 로켓, 리튬 배터리 등 모두 4대 영역 내 포함된다. 4대 핵심 영역에 대한 투자가 매년 큰 폭으로 늘고 있고, 성장세가 가파르다. 가장 먼저 미래 컴퓨터 영역에서 주목받고 있는 기업들을 알아본다. 

IQM 퀀텀 컴퓨터스(이하 IQM)는 2018년 핀란드에서 알토 대학교(Aalto University)와 VTT 기술 연구소(VTT Technical Research Center of Finland)의 협력을 통해 만들어진, 양자 컴퓨팅 하드웨어 선도 기업이다. IQM은 핀란드에 본사를 두고 있다. 더불어 독일, 스페인, 프랑스 및 싱가포르에 약 240명 이상의 직원을 보유하고 있다.

양자 컴퓨팅은 어떤 슈퍼 퓨터보다 훨씬 더 강력한 정밀 컴퓨터 성능을 제공할 수 있는 기술이다. 성능과 관련해서는 슈퍼 컴퓨터가 1만년에 걸쳐 해결 가능한 문제를 양자 컴퓨터는 단 4분만 처리할 수 있는 수준이다. 이에 양자 컴퓨팅은 연구 실험실 및 슈퍼컴퓨팅 센터에서 의료, 금융, 물류 및 화학 분야의 까다로운 문제를 해결하는데 활용 가능하다.

IQM은 하드웨어-소프트웨어 공동 설계하는 통합 방식으로 사용 애플리케이션별 프로세서가 탑재된 초전도 양자 컴퓨터를 개발하고 있다. 맞춤형 초전도 양자 프로세서, QPU(Quantum Processing Unit) 전용 칩셋, 양자 컴퓨터용 새로운 소프트웨어 및 알고리즘 기술력을 갖췄다.

이를 적용한 제품으로는 연구 개발 및 교육용 턴키 솔루션 ‘IQM SPARK’, 국립 연구소 및 연구 기관용 풀스택 구축 시스템 ‘On-Premises Quantum Computer’, HPC(High Performance Computing) 센터용 양자 컴퓨팅 하드웨어 ‘HPC 양자 가속기(QUANTUM ACCELERATORS)’가 있다.

IQM은 2022년 4월 유럽 투자 은행(European Investment Bank, EIB)으로부터 3,500만 유로의 투자금을 유치했으며, 7월에는 기후 위기에 대처하기 위해 양자 컴퓨팅을 사용할 목적으로 세계 기금(World Fund)으로부터 1억 2,000만 유로의 자금을 지원받은 것으로 알려졌다. 

2020년 6월 시리즈 A 라운드에서 EIC 액셀러레이터 프로그램을 통해 250만 유로의 보조금과 1,500만 유로의 지분 투자를 받았다. 또한, IQM은 핀란드 국립기술연구소와 함께 2024년까지 핀란드 최초의 상용 54큐비트(qubit) 양자 컴퓨터를 구축하고 있고, IQM 주도 컨소시엄인 Q-Exa project를 통해서 독일에 양자 컴퓨터를 구축하고 있다. 이 컴퓨터들은 미래 과학 연구용 양자 가속기를 만들기 위해, HPC 슈퍼컴퓨터에 통합될 예정이다.

두 번째로 주목해야 할 기업은 스마트 포토닉스다. 2012년 네덜란드 아이트호벤에 설립된 광학 반도체칩 전문 제조 기업이다. 고객의 설계에 맞게 인듐 인화물 기반의 고급 광집적회로(Photonic Integrated Circuit, 이하 PIC)를 생산하는 독립적인 순수 파운드리 업체이다. 스마트 포토닉스가 연구하는 광자 기술은 빛으로 정보를 처리하고 전송하는 기술이다. 

이를 집적회로에 적용하면, 속도와 에너지 효율을 높이고, 신호 손실이 줄일 수 있어 스마트폰, 자동차, 광섬유 통신망, 의료 레이저 등 다양한 분야에서 활용된다. 광자 기술 산업은 지식기반형 산업으로 빠른 주기로 신기술 개발이 필요하며, 자연과학과 공학을 융합 또는 응용한 기술이 필요하기 때문에, 장기적인 계획과 투자가 필요하다.

스마트 포토닉스는 광자 기술 시장에 특성에 맞게 고객이 빠르고 편리하게 PIC를 설계하고 제작할 수 있도록 MULTI-PROJECT WAFER 서비스, PROCESS DESIGN KIT 서비스를 제공하고 있다. 고객 친화적인 서비스로 정평 나 있다. 스마트 포토닉스는 2020년 6월 시리즈 C 라운드로 3,500만 유로 규모의 투자를 유치했다. 하지만 제조 역량을 확대하고 통합 칩 기술 플랫폼과 PDK 개발을 가속화하기 위해, 금융 기관으로부터 대출과 정부기관의 자금 지원까지 받고 있다. 

2023년 7월에는 반도체 업계와 금융기관으로부터 1억 유로의 대출을 받았으며, 2022년 국가 성장기금으로 7,500만 유로를 지원받고, 2021년에는 네덜란드의 라보뱅크RABOBANK로부터 1,300만 유로를 대출받았다. 또 스마트 포토닉스는 기술 제휴 및 컨소시엄을 통해 기술 혁신과 상용화를 가속화하고 있다. 2022년 7월에는 포토닉스 기술 선도 대학인 아인트호벤 공과대학교과 장기 전략적 파트너십을 체결했다. 2023년에는 photonixFAB 프로젝트를 통해 포토닉스 대량 제조 및 상용화를 가속화하고 있다.

테라 퀀텀은 2019년 스위스에 설립된 독립 풀스택 양자 기술 서비스 기업이다. 하지만 구성원들을 보면 스위스, 러시아, 핀란드 및 미국에 기반을 둔 약 80여 명의 양자 물리학자, 암호학자 및 수학자들로 구성한 글로벌 연구 개발 기업으로 볼 수 있다. 테라 퀀텀은 양자 알고리즘 설계, 양자 컴퓨팅 솔루션을 제공하는데, 특히 양자 알고리즘과 보안 분야에 강점이 있다. 

2021년 테라 퀀텀은 비트코인 암호화의 핵심인 해시 함수를 해독하는 방법을 발견하여, 암호화 기술 분야에 큰 파장을 불러 일으킨 바 있다. 또한, 테라 퀀텀은 기존 기록의 10,000배가 넘는 속도로 1,032km의 광섬유 네트워크를 통해 양자 암호화 데이터를 전송하여, 데이터 전송 속도와 데이터 전송 거리에서 세계 기록을 세우기도 했다. 

이는 테라 퀀텀의 방식을 적용한다면, 특수 장비 없이도 글로벌 이동통신 망에서 양자 보안 데이터 전송을 저렴하게 사용할 수 있음을 의미한다. 테라 퀀텀는 크게 두가지 종류의 양자 컴퓨팅 서비스를 제공하고 있다. 첫째, 최초의 하이브리드 양자 클라우드데이터 센터인 QMware이다. 둘째, 양자 키 분배(Quantum key distribution, 이하 QKD) 기반의 보안 양자 프로토콜이다. 테라 퀀텀은 QKD 솔루션 기반의 빠르고 강력한 비밀키 암호화 통신을 제공한다.

테라 퀀텀은 양자 기술 강화를 위해, 투자 유치와 인수 등을 계속하고 있다. 특히 Quantum-as-a-Service 기술 배포를 가속화하기 위해 2022년 1월 25일 시리즈 A 라운드 6,000만 달러 투자 유치 성공했다. 그리고 불과 2개월 뒤에 뮌헨의 Black Quant 양자 기술분야 펀드를 통해 추가 투자를 유치하면서 시리즈 A 라운드에서 총 투자액은 7,500만 달러로 확대했다. 

추가 자본은 데이터 암호화 및 사이버 보안에 대한 서비스를 강화하는데 사용할 예정이라고 한다. 또한, 2023년 6월에는 최적화 및 기계 학습 알고리즘 기술 기업인 디비스인텔리전트솔루션스(divisintelligent Solutions GmbH)를 인수했다. 인수를 통해 전통적인 알고리즘 전문 지식과 양자 컴퓨팅 노하우를 결합함으로써, 하이브리드 양자 알고리즘 개발을 가속화할 것이라고 테라 퀀텀은 밝혔다

엘렉트론 퀀텀은 2020년 독일의 지겐(Siegen) 대학교의 양자 광학학과에서 분사해 설립된 독일의 서비스형 양자 컴퓨팅 기업이며, 독일 최초의 양자 컴퓨팅 기업이다. 엘렉트론 퀀텀은 이온의 양자 상태를 고주파 기술로 제어하는 독특한 개념인 MAGIC(Magnetic Gradient Induced Coupling)을 사용해서 양자 컴퓨터를 개발하고 있다. 

양자 컴퓨터의 가장 작은 단위인 큐비트는 매우 민감해 안정적으로 작동되려면, 외부 영향으로부터 보호되어야 하고, 상호 작용이 배제돼야 한다. 이를 위해 큐비트를 절대 영도까지 냉각시키는 정교한 프로세스가 필요하다. MAGIC 기술은 이런 조건들을 상당히 단순화시킬 수 있는 기술이다. MAGIC 기술은 MAGIC을 통해 제어하는 큐비트가 다른 큐비트에 오류를 불러 일으키지 않도록 해 주요 오류 원인들을 크게 줄일 수 있다.

현재 MAGIC 기술은 개발중이며, 몇 년 안에 첫번째 양자 컴퓨터 제품인 MAGIC Ruby가 출시될 것이라고 한다. 이는 최대 60 큐비트qubit를 갖게 될 예정이다. 이후 양자 컴퓨터를 순차적으로 구축해 클라우드에 연결한다는 로드맵을 갖고 있다. 엘렉트론 퀀텀은 ’30년에는 클라우드 연결을 통해 확장이 가능하고 자유롭게 프로그래밍할 수 있는 양자 컴퓨터 클라우드 서비스를 출시하는 것으로 목표로 삼고 있다. 

엘렉트론 퀀텀은 로드맵 달성을 위해, 2022년 11월 Seed 라운드로 625만유로의 신규 자금을 조달했다. 이와 함께 엘렉트론 퀀텀은 앞으로 4년 안에 모듈식 시스템을 수천 큐비트qubit로 확장할 수 있는 모듈식 기술 생성과 함께 최소 50 큐비트qubit를 갖는 양자 프로세서를 보유하는 것을 목표한다고 발표했다. 이후 2022년에는 MAGIC App 프로젝트를 통해 독일 연방 교육부에 910만유로의 자금을 지원받았다.

옥스포드 퀀텀 서킷(이하 OQC)은 2017년 영국에 설립된 양자컴퓨터 기업으로 유럽에서 최고 수준의 양자 컴퓨터 기술을 보유하고 있는 것으로 평가되고 있다. OQC는 절대 영도로 냉각하면 나타나는 초전도체 현상을 이용한 양자컴퓨터 기술을 개발하고 있다. 

이를 위해 OQC는 극저온 장비와 저지연 큐비트qubit 펄스를 생성하는 맞춤형 제어 하드웨어를 갖춘 최첨단 시설의 양자 연구실을 보유하고 있다. OQC는 영국 유일의 상업용 양자 컴퓨팅 연구소이다. OQC는 3D 아키텍처 코악스몬Coaxmon을 활용하여 유연성, 확장성, 엔지니어링 가능성을 크게 높인 양자 컴퓨터를 개발하고 있다. 

기존 양자 회로들은 2차원 평면에 만들어지는데, 2차원에서는 큐비트qubit를 제어하고 측정하는데 필요한 복잡한 배선이 잡음을 만들어 양자 장치의 일관성을 해치고 출력 품질을 낮춘다. 이는 큐비트 qubit 수가 늘어날수록 배선이 더 복잡 해져 제조 단계가 더 많이 필요하고 오류율과 비용이 증가하게 된다. 

코악스몬(Coaxmon)은 OQC만의 3D 아키텍처를 기반으로 제조 단계와 혼선을 줄일 수 있다. 또한, 양자 계산에 필요한 높은 품질과 제어를 유지하면서도 단위 셀을 대형 큐비트qubit 배열로 쉽게 확장할 수 있다는 강점이 있다. OQC는 양자 컴퓨터를 데이터 센터에 하드웨어 또는 서비스 솔루션을 납품하여 사용자들의 퀀텀 컴퓨터 접근성을 높이고 있다. 

구체적으로 OQC는 2018년 영국 최초의 초전도 양자 컴퓨터를 구축하고 출시하면서, 서비스형 양자 컴퓨팅(Quantum Computing-as-a-Service) 플랫폼을 프라이빗 클라우드 형태로 시장에 출시했다. 2022년 2월 OQC는 유럽 최초로 아마존에서 제공하는 양자 컴퓨팅 서비스인 아마존(Amazon Braket)에 8 큐비트qubit 양자 컴퓨터인 루시(Lucy)를 공급하기도 했다.

2022년 9월에는 사익스테라(Cyxtera)와 파트너십을 체결해, 사익스테라의 데이터 센터를 통해 양자 컴퓨팅 서비스를 제공하게 됐다. 사익스테라는 전 세계 60개 이상의 데이터 센터를 보유하고 있다. 사익스테라의 고객은 운영 환경을 변경하지 않고도 데이터 센터 내에서 몇번의 클릭만으로 양자 컴퓨터를 사용할 수 있게 됐다. 

2023년 3월에는 글로벌 디지털 인프라를 제공하는 기업인 에퀴닉스(Equinix)와 파트너십을 체결했다. OQC는 2022년 7월 시리즈 A 라운드로 3,800만 파운드 규모의 투자를 유치했다. 이번 투자는 유럽 최고의 투자 회사 중 하나인 랜즈다운 파트너스와 일본 최대의 딥테크 펀드인 도쿄대학 에지 캐피탈 파트너스가 공동으로 주도했다. 이는 2022년 영국 딥테크 분야 내 최대 규모의투자이다. OQC는 이번 자금 조달을 통해 아시아 태평양 지역에서 연구 개발을 가속화하고 확장을 촉진할 것이 라고 밝혔다고 한다. 

인브레인 뉴토일렉트로닉스(이하 인브레인)은 2019년 스페인 바로셀로나에 설립된 그래핀 기반 뇌 임플란트 솔루션 기업이다. 인브레인은 바르셀로나의 그래핀 글래프쉽, 카탈루냐 나노과학 및 나노기술 연구소, 바르셀로나의 카탈란 연구 및 고급 연구기관(ICREA)로부터 분사해 설립됐다. 

인브레인은 메드테크(MedTech), 딥테크(DeepTech) 및 디지털 헬스(Digital Health) 분야를 아우르며, 그래핀 소재에 지능형 신경전자 인터페이스 시스템이 장착된 뇌 임플란트를 개발하고 있다. 인브레인은 이 기술을 EGNITE라고 부르며, 뇌 활동을 기록하고, 자극하여 간질, 파킨슨병 또는 기타 신경 장애가 있는 각 환자의 임상 상태에 맞는 치료 반응을 제공한다.

기존 뇌 인플란트는 백금, 이리듐과 같은 금속을 기반으로 하기 때문에, 소형화 및 신호 해상도 측면에서 제약 사항이 많았다. 또한 이 금속은 환자 중 50% 정도는 거부 반응이 일어날 정도로 상당한 부작용을 일으킨다고 알려져 있다. 반면, 인브레인은 그래핀을 기반으로 한 개발로 그 한계를 극복하고 있다. 그래핀은 탄소 원자로 이루어져 있으며, 하나의 원자 두께로 이루어진 얇은 막을 뜻한다. 

그래핀으로 뇌 인플란트를 개발할 때 얻을 수 있는 이점은 다음과 같다. 첫째, 그래핀은 이차원적인 특성과 높은 전기 전도성, 높은 기계적 유연성과 안정성 등의 특징을 가지고 있어 신경계와 접촉하는 마이크로 전극을 생성할 수 있다. 둘째, 그래핀 기반의 전극은 금속 기반의 전극과 달리 높은 공간 해상도로 신경계를 효과적으로 자극할 수 있으므로 부작용을 줄일 수 있다. 

또한 신경 신호를 높은 신뢰도로 기록하여 뇌 신호에 의해 조절되는 자극과 같은 적응형 치료를 개발하는데 중요한 역할을 할 수 있다. 셋째, 그래핀 전극은 나노 규모로 제작될 수 있어 단일 신경 세포의 해상도에 도달할 수 있는 잠재력이 있다. 이는 가벼우면서 생체 호환성이 좋은 그래핀은 현재의 신경 임플란트보다 훨씬 작은 장치로 변환될 수 있으며, 프로그래밍, 업그레이드 및 수정이 가능하다는 뜻이다. 

넷째, 뇌 임플란트 역시 인공지능에 의해 구동되며, 각 환자의 뇌를 학습하고 적응하여 보다 맞춤 치료를 제공할 수 있다. 인브레인은 여러 투자자들로부터 총 3,720만 유로의 투자를 받고 있다. 가장 최근에는 유럽연합 위원회, EIC 이행 프로그램으로부터 250만 유로 상당의 지원금을 받아, 인체 임상 시험을 위해 사용될 예정이라고 한다. 

2021년 3월에 시리즈 A 라운드에서 1,435만 유로의 투자를 받았다. 이는 아사비스 파트너스(Asabys Partners)와 알타 라이프 사이언스(Alta Life Sciences), 회사 창립자이자 개인 투자자, 인스티투트 카탈라 데피난세스Institut Català de Finances, ICF), 피나베스(Finaves)가 주도했다.

AI포스트(AIPOST) 유형동 수석기자 aipostkorea@naver.com