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 독일인인 프리츠 하버(1918년)가 공기의 70%를 차지하는 질소를 수소와 화합하여 암모니아를 만드는 기술 개발로 비료의 3요소인 인산 칼륨와 더불어 식량증산의 획기적인 기여를 함으로 후세가 이를 1차 산업혁명이라 명명하고 그 후로 증기기관차, 전기, 컴퓨터의 발명과 보급으로 지구 전체가 One market, One buyer, One Seller로 변했다.

이 긴 여정을 우리는 산업적 측면에서 1차 2차 3차 4차 산업혁명이라 지칭하고 국가간 개인간 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. 가진자와 그렇지 못한자 행복한자와 그렇지 못한 자로 나눠지는 현상을 우리는 곳곳에서 목도한다.
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 하고 있는 현실이다.

 지금 세계 각국은 코로나19 바이러스의 감염과 예방으로 5대양 6대주 예외 없이 일상의 재해가 되고 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 바이러스와 공존하며 살아가는 방안일 것이다. 

 필자는 이 두 가지 난제를 극복하는 기술과 대안이 제5차 산업혁명으로 발전하여 인류의 보편적 행복과 번영에 기여하기를 바란다. 
모든 산업과 사회가 가능한 비대면으로 이루어지기 위하여는 메타버스(Metaverse)기술의 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 무리
없이 접속하여 활용할 수 있기 때문이다. 

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, 슈퍼컴퓨터로 100만 년이 걸리는 계산을 1초 이내에 해낼 수 있는 컴퓨터로 20세기 초 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 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 이용을 번갈아 가며 발전하여왔다. 

 이와 같은 현상을 볼 때 5차 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 과학적 근거에 의하여 그 원인을 찾아 대비하고 양자기술에 의한 뉴턴 역학이 설명할 수 없는 초정밀센서의 세밀함에 힘입어 국방을 튼튼히 하는 무기체계의 비약적인 발전의 주체이자 국가 패권을 재구성할 수 있는 강력한 기술이기 때문이다.

양자기술의 상용화 및 잠재력 수준에 대한 과신도 있지만 그 파급력과 그만한 대안이 현재로서는 크게 없는  현실에서 보면 그 잠재력과 파급력을 이해하고 보완하는 연구를 거듭하여 기술을 선점하는 것이 국가의 미래에 더욱 이로울 것이다. 양자기술 개발에 선두주자는 있지만, 아직 절대우위를 가진 나라는 없다.

반도체 개발을 시작할 때의 연구환경을 생각하면 비록 늦게 시작은 했지만, 세계최강 반도체 신화의 역량을 지금의 양자기술에서도 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 되기를 바란다.

조성갑(skc1777@naver.com) 다른기사 보기