양자컴퓨팅 산업의 상용화 전환점
2025년 양자컴퓨팅 산업이 이론적 연구 단계를 넘어 실질적 상용화 단계로 접어들면서 글로벌 기술 패권 경쟁의 새로운 전장이 되고 있다. 시장조사기관 가트너(Gartner)에 따르면 2024년 180억 달러 규모였던 글로벌 양자컴퓨팅 시장이 2030년까지 연평균 24.3% 성장하여 650억 달러에 달할 것으로 예측된다. 특히 2025년 하반기부터 금융, 제약, 물류 등 핵심 산업 분야에서 양자컴퓨팅 기반 솔루션의 실질적 도입이 가속화되고 있어 업계의 주목을 받고 있다.
양자컴퓨팅 기술의 핵심은 기존 컴퓨터가 0과 1의 비트로 정보를 처리하는 것과 달리, 양자역학의 중첩과 얽힘 현상을 활용해 큐비트(qubit)로 동시에 여러 상태를 처리할 수 있다는 점이다. 이론적으로는 큐비트 수가 늘어날 때마다 처리 능력이 지수적으로 증가하지만, 실제로는 양자 상태의 불안정성과 오류율 문제로 인해 상용화에 어려움을 겪어왔다. 그러나 2025년 들어 주요 기업들이 오류 보정 기술과 큐비트 안정성에서 괄목할 만한 성과를 보이면서 실용적 응용이 가능한 수준에 도달하고 있다.
현재 양자컴퓨팅 분야에서 가장 앞선 기술을 보유한 뉴욕 기반 IBM은 2024년 12월 1000큐비트 이상의 양자 프로세서 ‘콘도르(Condor)’를 발표하며 업계를 놀라게 했다. IBM의 양자 네트워크에는 현재 전 세계 200개 이상의 기관이 참여하고 있으며, 2025년 상반기 기준으로 누적 작업 처리량이 30억 회를 넘어섰다. IBM은 2025년까지 오류율을 현재의 0.1% 수준에서 0.001%로 낮추겠다는 로드맵을 제시하며, 금융 리스크 분석과 신약 개발 분야에서의 상용 서비스 출시를 예고하고 있다.
캘리포니아 기반 구글(알파벳)은 2019년 ‘양자 우월성(Quantum Supremacy)’ 달성을 선언한 이후 꾸준히 기술 개발을 진행해왔으며, 2024년 말 새로운 양자 칩 ‘윌로우(Willow)’를 공개했다. 구글의 윌로우 칩은 105개의 큐비트를 탑재하고 있으며, 특정 계산에서 기존 슈퍼컴퓨터보다 10의 25제곱 배 빠른 처리 속도를 보인다고 발표했다. 구글은 2025년 중 클라우드 기반 양자컴퓨팅 서비스를 본격 상용화할 계획이며, 이미 폭스바겐, 로슈 등 글로벌 기업들과 파일럿 프로젝트를 진행 중이다.
중국 정부 역시 양자컴퓨팅을 차세대 기술 패권의 핵심으로 보고 막대한 투자를 지속하고 있다. 중국과학기술대학교가 개발한 양자컴퓨터 ‘주창(祖沖之)’은 66개 큐비트로 구성되어 있으며, 특정 샘플링 문제에서 구글의 시카모어보다 100만 배 빠른 성능을 보인다고 주장하고 있다. 중국 정부는 2025년까지 양자 기술 분야에 총 150억 달러를 투자할 계획이며, 이 중 60%가 양자컴퓨팅 연구개발에 집중될 예정이다.
한국 기업들의 양자컴퓨팅 진출 전략
한국 정부는 2024년 12월 ‘양자과학기술 육성 종합계획’을 통해 2035년까지 총 2조1000억 원을 양자 기술 개발에 투자하겠다고 발표했다. 이 중 양자컴퓨팅 분야에 8000억 원이 배정되었으며, 2025년부터 본격적인 투자가 시작된다. 한국의 양자컴퓨팅 시장 규모는 2024년 기준 약 3500억 원으로 추정되며, 2030년까지 연평균 28% 성장하여 1조5000억 원 규모로 확대될 전망이다.
경기도 수원에 본사를 둔 삼성전자는 양자컴퓨팅 하드웨어 제조 분야에서 독특한 포지션을 확보하고 있다. 삼성전자는 양자 프로세서 제조에 필요한 극저온 냉각 시스템과 정밀 제어 장비를 생산하고 있으며, IBM과 구글 등 주요 양자컴퓨팅 업체들에 핵심 부품을 공급하고 있다. 2024년 삼성전자의 양자컴퓨팅 관련 부품 매출은 전년 대비 45% 증가한 1200억 원을 기록했으며, 2025년에는 2000억 원을 넘어설 것으로 예상된다. 삼성전자는 또한 자체 양자 프로세서 개발에도 착수하여 2027년까지 50큐비트급 양자 칩을 출시할 계획이라고 밝혔다.
서울 기반 SK텔레콤은 양자암호통신과 양자컴퓨팅 클라우드 서비스 분야에서 선도적 역할을 하고 있다. SK텔레콤은 2024년 9월 국내 최초로 상용 양자암호통신 서비스를 출시했으며, 현재 정부기관과 금융회사 등 50여 곳이 이 서비스를 이용하고 있다. 양자암호통신 서비스 매출은 2024년 기준 150억 원을 기록했으며, 2025년에는 400억 원으로 확대될 전망이다. SK텔레콤은 또한 아마존 웹 서비스(AWS)와 협력하여 국내 기업들에게 양자컴퓨팅 클라우드 서비스를 제공하고 있으며, 2025년 상반기 중 자체 양자컴퓨팅 센터를 구축할 계획이다.
서울에 본사를 둔 LG전자는 양자컴퓨팅 응용 소프트웨어 개발에 집중하고 있다. LG전자는 2023년부터 양자 기계학습과 양자 최적화 알고리즘 연구에 본격 투자하기 시작했으며, 2024년에는 스마트팩토리 최적화를 위한 양자 알고리즘을 개발하여 자사 생산라인에 시범 적용했다. 이 시스템을 통해 생산 효율성이 15% 향상되었으며, 에너지 소비는 8% 감소하는 성과를 거두었다. LG전자는 2025년부터 이 기술을 외부 제조업체에도 라이선싱할 계획이며, 관련 매출이 2030년까지 500억 원에 달할 것으로 예측하고 있다.
금융 산업에서도 양자컴퓨팅 도입이 가속화되고 있다. 국내 주요 은행들은 2024년 하반기부터 양자컴퓨팅 기반 리스크 분석 시스템 도입을 검토하기 시작했으며, 일부 증권사는 이미 파일럿 프로젝트를 진행 중이다. 양자컴퓨팅을 활용한 포트폴리오 최적화와 신용 위험 평가 시스템은 기존 방식 대비 계산 속도를 1000배 이상 향상시킬 수 있어 실시간 의사결정이 가능해진다. 한국은행은 2025년 중 양자암호화폐 연구를 위한 태스크포스를 구성할 예정이며, 디지털 원화 발행 시 양자 보안 기술 적용을 검토하고 있다.
제약 산업 역시 양자컴퓨팅의 주요 응용 분야로 부상하고 있다. 신약 개발 과정에서 분자 시뮬레이션과 단백질 폴딩 예측에 양자컴퓨팅을 활용하면 개발 기간을 기존 10-15년에서 5-7년으로 단축할 수 있다. 국내 제약회사들은 2024년부터 글로벌 양자컴퓨팅 업체들과 협력 프로젝트를 시작했으며, 2025년에는 본격적인 양자 기반 신약 개발이 착수될 예정이다. 업계 전문가들은 양자컴퓨팅을 활용한 신약 개발 시장이 2030년까지 전 세계적으로 200억 달러 규모로 성장할 것으로 전망하고 있다.
투자 동향과 미래 전망
벤처캐피털과 전략적 투자자들의 양자컴퓨팅 분야 투자가 2025년 들어 급증하고 있다. 2024년 전 세계 양자컴퓨팅 스타트업 투자 규모는 24억 달러를 기록했으며, 이는 전년 대비 35% 증가한 수치다. 특히 양자 소프트웨어와 알고리즘 개발 업체들에 대한 투자가 급증하고 있으며, 하드웨어 중심이었던 초기 투자 패턴이 소프트웨어와 응용 서비스로 확산되고 있다. 주요 투자 영역은 양자 기계학습(40%), 양자 최적화(25%), 양자 시뮬레이션(20%), 양자 암호화(15%) 순으로 나타나고 있다.
한국 내 양자컴퓨팅 투자도 활발해지고 있다. 2024년 국내 양자 기술 스타트업에 대한 투자는 총 450억 원을 기록했으며, 이 중 70%가 하반기에 집중되었다. 주요 투자처로는 양자암호통신 전문업체 아이디 퀀텀(ID Quantique)의 한국 자회사, 양자 소프트웨어 개발업체 큐센트 등이 있다. 정부 주도의 K-양자펀드는 2025년부터 본격 운영에 들어가며, 5년간 총 5000억 원 규모의 투자를 집행할 예정이다.
그러나 양자컴퓨팅 산업의 급성장에도 불구하고 여러 도전 과제가 남아있다. 가장 큰 문제는 여전히 높은 오류율과 큐비트 안정성이다. 현재 최고 수준의 양자컴퓨터도 오류율이 0.1-1% 수준으로, 실용적 응용을 위해서는 0.001% 이하로 낮춰야 한다. 또한 양자컴퓨터 운영에 필요한 극저온 환경 유지비용이 연간 수십억 원에 달해 경제성 확보가 중요한 과제로 남아있다. 양자컴퓨팅 전문 인력 부족도 심각한 문제로, 전 세계적으로 관련 박사급 인력이 5000명 수준에 불과해 산업 성장에 제약이 되고 있다.
지정학적 관점에서 양자컴퓨팅은 새로운 기술 패권 경쟁의 핵심이 되고 있다. 미국은 2022년 중국으로의 양자컴퓨팅 기술 수출을 금지하는 조치를 취했으며, 2024년에는 동맹국들과 함께 ‘양자 기술 동맹’을 결성했다. 중국은 이에 맞서 독자적 양자 기술 생태계 구축에 박차를 가하고 있으며, 유럽연합도 ‘유럽 양자 플래그십’ 프로그램을 통해 기술 주권 확보에 나서고 있다. 한국은 미국과의 협력을 기반으로 하면서도 독자적 기술 역량 확보에 중점을 두는 전략을 추진하고 있다.
2025년 하반기부터는 양자컴퓨팅의 실질적 상용화가 본격화될 것으로 예상된다. 금융 리스크 분석, 신약 개발, 물류 최적화, 에너지 관리 등 특정 분야에서 양자 우위성이 명확한 응용들이 상용 서비스로 출시될 예정이다. 시장 전문가들은 2026년을 양자컴퓨팅의 ‘실용화 원년’으로 평가하고 있으며, 2030년까지 글로벌 양자컴퓨팅 생태계가 완전히 구축될 것으로 전망하고 있다. 이 과정에서 기술 표준화와 인재 양성, 규제 체계 정비 등이 산업 발전의 핵심 요소가 될 것으로 분석된다.
본 글의 정보는 2025년 12월 27일 기준으로 작성되었으며, 급변하는 기술 환경과 시장 상황에 따라 내용이 달라질 수 있습니다. 투자 결정 시에는 반드시 최신 정보를 확인하고 전문가와 상담하시기 바랍니다.
