양자내성암호(PQC)는 양자컴퓨터가 등장해도 깨지지 않도록 설계된 차세대 암호 기술입니다. 미국 NIST가 2024년 8월 최종 표준을 발표했고, 한국 정부도 2035년까지 국가 암호체계를 PQC로 전환하는 마스터플랜을 추진하고 있습니다. 지금 오가는 데이터가 미래에 해독될 수 있다는 위협 때문에, PQC 전환은 더 이상 미룰 수 없는 과제가 되었습니다.
양자내성암호(PQC)가 필요한 이유
현재 인터넷 보안의 근간을 이루는 RSA, ECC 같은 공개키암호는 큰 수의 소인수분해나 이산로그 문제가 너무 어렵다는 사실에 의존합니다. 일반 컴퓨터로는 수천 년이 걸리는 계산이기 때문에 안전하다고 여겨져 왔습니다. 그러나 양자컴퓨터는 쇼어 알고리즘을 이용해 이 문제들을 효율적으로 풀 수 있어, 기존 공개키암호 체계 전체를 무력화할 수 있습니다.
양자내성암호는 양자컴퓨터로도 풀기 어려운 수학 문제(격자 기반, 해시 기반 등)를 토대로 설계됩니다. 즉, 양자컴퓨터의 연산 능력으로도 해독이 사실상 불가능하도록 만든 암호 알고리즘입니다. 기존 통신 인프라와 호환되면서도 양자 시대의 위협을 견딜 수 있다는 점이 핵심입니다.
하베스트 나우, 디크립트 레이터 위협
가장 시급한 위협은 ‘선수집 후복호화(Harvest Now, Decrypt Later)’ 공격입니다. 공격자가 지금 오가는 암호화 통신을 몰래 가로채 저장해 두었다가, 충분히 강력한 양자컴퓨터가 등장하는 시점에 한꺼번에 복호화하는 방식입니다. 의료 기록, 금융 정보, 국가 기밀처럼 장기간 비밀로 유지되어야 하는 데이터일수록 위험이 큽니다. 양자컴퓨터가 아직 상용화되지 않았더라도, 당장 PQC 전환을 준비해야 하는 이유가 바로 여기에 있습니다.
국제 표준화 동향과 NIST PQC 표준
양자내성암호 표준화는 미국 국립표준기술연구소(NIST)가 주도해 왔습니다. NIST는 2016년부터 공모 절차를 시작해 약 8년의 검증 과정을 거친 끝에, 2024년 8월 최종 표준 세 건을 발표했습니다. 이는 전 세계 PQC 전환의 기준점이 되고 있습니다.
발표된 표준은 다음과 같습니다.
- FIPS 203: ML-KEM(키 캡슐화 메커니즘). CRYSTALS-Kyber 알고리즘 기반으로, 키 교환에 사용됩니다.
- FIPS 204: ML-DSA(전자서명). CRYSTALS-Dilithium 기반의 격자 기반 전자서명 표준입니다.
- FIPS 205: SLH-DSA(전자서명). SPHINCS+ 기반의 해시 기반 전자서명 표준입니다.
| 표준 | 알고리즘 명칭 | 기반 기술 | 주요 용도 |
|---|---|---|---|
| FIPS 203 | ML-KEM (Kyber) | 격자 기반 | 키 교환·캡슐화 |
| FIPS 204 | ML-DSA (Dilithium) | 격자 기반 | 전자서명 |
| FIPS 205 | SLH-DSA (SPHINCS+) | 해시 기반 | 전자서명 |
한국의 PQC 전환 로드맵
한국 정부는 2023년 7월 ‘PQC 마스터플랜’을 발표하며 2035년까지 국가 주요 정보통신 기반시설의 암호체계를 양자내성암호로 전환하겠다는 목표를 제시했습니다. 양자컴퓨팅 업계에서는 2035년 전후로 기존 공개키암호를 해독할 수 있는 수준의 양자컴퓨터(CRQC)가 등장할 가능성을 거론하고 있어, 전환 시점을 이에 맞춘 것으로 볼 수 있습니다.
기술 자립을 위한 국산 알고리즘 개발도 진행되었습니다. 2021년 시작된 KpqC(한국형 양자내성암호) 공모 사업은 여러 차례 평가를 거쳐 2025년 1월 최종 알고리즘을 선정했습니다. 선정된 국산 알고리즘은 HAETAE, SMAUG-T, AIMer, NTRU+ 네 가지로, 국내 정부·산업 시스템에 적용하기 위한 표준의 토대가 됩니다.
5대 핵심 인프라 시범 전환 사업
한국인터넷진흥원(KISA)을 중심으로 한 시범 전환 사업도 확대되고 있습니다. 지난해 3개 분야에서 시범 사업을 진행한 데 이어, 올해는 통신, 금융, 교통, 국방, 우주 등 5개 국가 핵심 인프라 분야로 대상을 넓혔습니다. 분야당 약 9억 원, 총 45억 원 규모의 예산이 투입되어 실제 환경에서 PQC 적용 가능성을 검증하고 있습니다. 이러한 시범 사업은 본격적인 전국 단위 전환에 앞서 호환성과 성능 문제를 미리 점검하는 의미를 가집니다.
기관과 기업이 준비해야 할 전환 전략
PQC 전환은 단순히 알고리즘 하나를 교체하는 작업이 아닙니다. 조직 내 어떤 시스템이 어떤 암호를 사용하는지 전수 조사하는 일부터 시작해야 합니다. 전환 과정에서 가장 중요한 개념은 ‘크립토 어질리티(crypto-agility)’, 즉 향후 알고리즘이 또 바뀌더라도 신속하게 교체할 수 있는 유연한 구조를 갖추는 것입니다.
실무적으로는 다음 단계를 고려할 수 있습니다.
- 암호 자산 현황 파악: 사용 중인 암호 알고리즘과 적용 시스템을 목록화합니다.
- 우선순위 선정: 장기 보호가 필요한 민감 데이터부터 전환 대상으로 정합니다.
- 하이브리드 적용: 기존 암호와 PQC를 함께 사용해 안정성과 호환성을 동시에 확보합니다.
- 단계적 전환: 시범 적용 후 점진적으로 적용 범위를 확대합니다.
업계 일부 분석에서는 금융권을 포함한 여러 산업의 PQC 도입률이 아직 낮은 수준에 머물러 있다고 진단합니다. 표준이 이미 마련된 만큼, 도입 속도를 높이는 것이 향후 보안 경쟁력을 좌우할 것으로 보입니다.
양자내성암호(PQC) FAQ
양자내성암호와 양자암호통신(QKD)은 같은 것인가요?
다릅니다. 양자내성암호(PQC)는 양자컴퓨터로도 풀기 어려운 수학 문제를 이용해 소프트웨어로 구현하는 암호 알고리즘으로, 기존 통신망에 그대로 적용할 수 있습니다. 반면 양자암호통신(QKD)은 양자역학의 물리적 성질을 이용해 키를 분배하는 방식으로, 별도의 전용 장비와 회선이 필요합니다. 두 기술은 경쟁 관계가 아니라 상호 보완적으로 활용될 수 있습니다.
양자컴퓨터는 언제쯤 기존 암호를 깰 수 있나요?
정확한 시점을 단정하기는 어렵습니다. 다만 양자컴퓨팅 및 보안 업계에서는 2035년 전후로 RSA, ECC 등 기존 공개키암호를 해독할 수 있는 수준의 양자컴퓨터가 등장할 가능성을 거론합니다. 중요한 점은 ‘선수집 후복호화’ 위협 때문에, 양자컴퓨터가 완성되기 전부터 전환을 준비해야 한다는 것입니다.
개인 사용자도 PQC를 따로 설정해야 하나요?
대부분의 개인 사용자는 별도 설정이 필요하지 않습니다. 운영체제, 브라우저, 메신저, 금융 앱 등의 서비스 제공자가 내부적으로 PQC를 적용해 나가는 방식으로 전환이 이루어지기 때문입니다. 다만 사용하는 기기와 소프트웨어를 최신 버전으로 유지하면, 제공되는 PQC 기반 보안 업데이트를 자연스럽게 적용받을 수 있습니다.
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