윤근수 폴리텍대학 항공캠퍼스 항공전기전자정비과 부교수
항공 분야에서의 기술 혁신은 항상 안전성과 보안에 대한 도전에 직면해왔다. 정보 전송의 증가와 함께, 특히 항공기 통신에서의 보안 문제는 그 중요성이 더욱 강조되고 있다. 최근 몇 년 동안, 양자 암호화 기술은 항공 분야에서 높은 수준의 안전성과 보안을 제공하기 위한 혁신적인 기술로 주목받고 있다. 이 칼럼에서는 양자 암호화 기술의 원리, 항공 분야에서의 적용 가능성, 도전 과제, 그리고 향후 기대되는 발전에 대해 논해 보겠다.
양자 암호화는 양자역학의 기본 원리를 활용해 정보를 안전하게 전송하는 기술이다. 이 기술은 양자 비트 또는 큐비트라고 불리는 양자 상태를 기반으로 한다. 양자 비트는 전통적인 디지털 비트와는 다르게 양자역학의 특성을 활용해 0과 1의 동시 존재인 양자 중첩(Quantum Superposition)과 양자 얽힘(Quantum Entanglement) 등의 현상을 이용한다. 양자 중첩은 양자 비트는 0과 1의 동시 존재가 가능하다. 양자 비트 간의 얽힘은 한 비트의 상태가 다른 비트의 상태에 영향을 미치는 현상이다. 이는 두 지점 간에 거리가 멀어져도 양자 통신의 안전성을 높이는 데 기여한다.
항공 분야에서의 통신은 고도의 보안이 필요한 환경이다. 항공기 간의 통신, 비행 정보의 교환, 그리고 지상 시스템과의 연결은 모두 안전한 통신이 보장돼야 한다. 기존의 암호화 기술은 계산적으로 깨뜨릴 수 있는 위협에 노출돼 있습니다. 이에 대한 대안으로 양자 암호화는 더 높은 수준의 안전성을 제공할 수 있다. 양자 암호화 기술은 항공 분야에서 여러 측면에서 적용 가능성이 있다. 통신 보안 측면에서 양자 암호화를 통해 안전한 키 교환을 수행하면 중간자 공격에 대한 강력한 방어가 가능하다. 양자 키 분배(QKD: Quantum Key Distribution)를 통해 항공기 간에 안전한 키를 공유함으로써 통신의 보안성을 높일 수 있다. 외부 간섭 대응 측면에서 항공기는 기상 조건, 전자기장 등 다양한 외부 간섭에 노출된다. 양자 암호화는 양자 상태의 불확실성을 활용해 외부 간섭으로부터 안전한 통신을 제공할 수 있다. 위성 통신에서 양자 암호화 기술은 위성을 이용한 통신에서도 특히 유용할 수 있다. 양자 통신은 지구 상에서 먼 거리에 있는 항공기와의 안전한 통신을 가능케 한다.
양자 암호화 기술을 항공 분야에 적용하는 것은 여전히 몇 가지 도전과제를 안겨주고 있다. 항공기는 동적인 환경에서 운영되기 때문에 양자 비트를 안정적으로 유지하는 것은 도전적이다. 양자 암호화를 실현하기 위해서는 특수한 양자 통신 인프라가 필요하다. 이를 항공 분야에 통합하는 것은 기존 인프라와의 호환성 문제가 동반된다.
현재로서는 양자 암호화가 항공 분야에서 상용화되는 것은 아직 이르지만, 연구와 기술 발전이 빠르게 진행되고 있다. 2021년부터 KT, 한화시스템,디지트로그 등의 회사들은 무인드론 및 UAM(Urban Air Mobility)에 적용 가능한 양자암호통신 기술 개발을 하고 있고 일부 실증 단계에 들어서 있다. 향후 몇 년 동안 더 많은 혁신과 발전이 이루어져 항공 분야에서 양자 암호화가 보다 중요한 역할을 할 것으로 예상되며 필자가 몸담고 있는 학교에서 미래 성장동력 학과(항공전기전자정비과)로 개편해 암호화 기술을 교육 중이다
양자 암호화 기술은 항공 분야에서의 안전성과 보안성을 높이는데 새로운 지평을 열고 있습니다. 양자 역학의 특성을 이용한 이 기술은 향후 항공 통신에서의 주요 보안 솔루션으로 떠오를 것이다. 항공기의 안전한 비행을 지원하는데 기여하며, 더 나은 미래를 열어갈 것으로 기대된다.
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