배진건 박사
우리나라는 IT 강국이지만 AI(Artificial Intelligence, 인공지능) 생태계에선 뒤처져 있다. 2022년 챗GPT 등장 이후 미국 빅테크 기업은 수백조 원씩 투자해 AI 데이터센터와 AI 모델을 구축해 왔다. 중국도 딥시크 등 저비용·고효율 AI 모델을 개발하였다. 이재명 대통령은 'AI미래기획실'을 신설하면서 대선 때부터 강조해 온 'AI 3대 강국 도약' '100조원 AI 투자' 등 최첨단 전략 산업 설계에 대해 긍정적인 평가를 받는다.
하지만 AI 다음은 무엇인가? 답은 양자 컴퓨터(Quantum computer)이다. 양자 컴퓨팅은 원자와 입자의 행동을 설명하는 양자 물리학의 원리에 기반한다. 0 또는 1의 값을 갖는 비트를 사용하여 계산을 수행하는 기존 컴퓨터의 CPU와 달리, 양자 컴퓨터는 0과 1의 값을 동시에 가질 수 있을 뿐 아니라 그 사이의 무한한 상태를 가질 수 있는 양자 비트(큐비트)에 정보를 저장한다. 원칙적으로 이는 양자 컴퓨터가 오늘날의 기존 슈퍼컴퓨터로는 해결할 수 없는 문제를 해결할 수 있음을 의미한다.
쉽게 말해 AI가 한 책을 번역한다면 양자 컴퓨터는 도서관의 모든 책을 순식간에 분석하여 문체, 내용, 주제 등 흩어져 있는 정보들 사이의 연관성을 찾아내어 인간이 발견하지 못한 새로운 이론이나 지식을 도출할 수 있는 것이다. 실제로 이것도 다소 과소평가된 표현이다. 구글의 양자 컴퓨터는 이미 기존 컴퓨터보다 15억 배 빠른 것으로 알려져 있다. 하지만 양자 컴퓨터 연구에 참여하는 기업은 구글과 같은 유명 기업만이 아니다. 미국에서 영국, 일본, 북유럽에 이르기까지 양자 스타트업과 학술 연구 센터들이 이 과학을 빠른 속도로 발전시키고 있다.
최근 몇 년간 꾸준히 성장해 온 양자 컴퓨팅 분야 벤처 캐피털 투자는 2025년에 폭발적으로 증가했다. 실제로 데이터에 따르면 작년 한 해 동안 해당 분야에 38억 달러 규모의 벤처 캐피털 투자가 이루어졌으며, 2026년 첫 두 달 동안에만 5억 8,100만 달러가 추가로 투자되었다.
구글, IBM, 마이크로소프트와 같은 거대 기술 기업들의 최종 목표는 "양자 우위"를 달성하는 것이다. 양자 컴퓨터가 현재 존재하는 가장 강력한 슈퍼컴퓨터조차 가볍게 뛰어넘는 수학적 계산을 완료했음을 입증하는 것이다. 하지만 일부 제약 회사와 제약 관련 기관들은 이러한 최종 증명을 기다리지 않고 양자 미래에 적응하기 시작했다. 베링거인겔하임은 2021년 구글 퀀텀 AI와 파트너십을 맺었고, 화이자는 양자 물리학자 그룹이 개척한 연구를 진행하는 미국-중국 합작 제약 기술 회사인 엑스탈파이와 협력하고 있다.
미국 제약 회사 암젠의 R&D 기술 및 혁신 담당 부사장인 앨런 러셀에 따르면, 암젠은 6년 전 양자 분야에서 첫 파트너십을 체결했다고 밝혔다. 이러한 관심은 퀀티넘과의 협력 및 최종 투자로 이어졌다. 양자 기술 기업 퀀티넘(Quantinuum)은 2021년 산업 제조 대기업 허니웰(Honeywell)이 양자 컴퓨팅 하드웨어 사업부를 분사시키고 영국 기반 소프트웨어 회사와 합병하면서 설립되었다. 퀀티넘과 암젠(Amgen)은 초기에는 계산 생물학 분야에서 협력했으며, 이후 암젠은 2023년 퀀티넘의 3억 달러 규모 지분 투자 라운드에 참여했다.
@freepik
러셀은 피어스 바이오와의 인터뷰에서 "우리가 하고 있는 종류의 신약 개발 연구에서 양자적 가치가 확립될 수 있는 시점은 언제일까?"라고 말했다. 큐비트를 생성하는 잠재적인 방법은 초전도 칩부터 이온, 심지어 위상 절연체라고 불리는 새로 발견된 양자 물질 상태에 이르기까지 다양하지만, 암젠은 어떤 연구 방향이 궁극적으로 성과를 낼지에 대해서는 "중립적"이라고 러셀은 말했다. “우리가 관심을 갖는 것은 안정적이고 오류 없는 양자 컴퓨팅이 언제쯤 우리가 오늘날 할 수 없는 일들을 가능하게 해 줄 것인가 하는 점이다."
암젠에게 있어 그러한 활용 사례는 크게 두 가지 범주로 나뉜다. 첫 번째이자 더 명확한 예는 양자 기술을 활용한 신약 개발이다. 이는 기존 신약 개발 과정을 가속화하거나 개선하는 데 양자 기술을 사용하는 것을 의미한다.
대한민국은 미국, 독일, 일본 등 주요 국가에 이어 해당 장비를 보유한 세계 다섯 번째 국가이다. 우리나라에는 누가 양자 컴퓨터를 가지고 있는가? 연세대학교, 한국과학기술정보연구원(KISTI), 충북대학교는 국내에서 가장 발빠르게 양자컴퓨터를 도입하며 교육·연구·산업 연계를 추진 중이다. 특히 연세대학교는 국내 최초로 캠퍼스 내 상용 양자컴퓨터인 IBM '퀀텀 시스템 원'을 설치하며 주목받았다.
양자 영역에 진정으로 진입하기까지는 아직 많은 난관이 남아 있다. 과학자들은 오류 수정과 큐비트 수 확장에 고심하고 있으며, 어떤 하드웨어 플랫폼을 사용할지에 대한 논쟁에서도 아직 명확한 승자가 가려지지 않았다. 그래도 한국연구재단(NRF) 아래 국가전략연구본부에 양자기술단이 존재한다.
해마다 연말이면 아내와 난 뉴욕에 거주하는 두 아들 가정의 아이들을 만나러 간다. 하지만 2025년 12월은 달랐다. '첨단바이오 글로벌 거점 확보 전략' 중 AI-양자기술을 활용한 신약개발 가속화 및 신규 모달리티 경쟁력 강화를 위하여 '양자컴퓨팅기반 양자이득도전 연구사업'에 참여해 달라는 부탁을 받았기 때문이다. 12월 18일 아내와 같이 뉴욕으로 출발하려던 계획을 바꾸었다. 아내는 예정대로 떠나고 필자는 크리스마스 다음날인 26일 오후 회의를 마치고 저녁 비행기로 가기로 정했다. 하지만 모든 것이 계획한다고 되지 않는다. 뉴욕에 겨울 폭풍이 와서 12월 27일 (현지시간)이 와서 케네디공항 항공편이 취소되어 결국 28일 일요일에 뉴욕으로 떠났다. 해가 바뀌고 1월 6일 인천에 도착하여 1월 8일 ‘양자이득도전 연구사업’ 회의에 참석하였다.
2019년 '이노큐어 테라퓨틱스'에 필자가 참여하며 c-MET TPD를 타겟으로 6년 이상 분해제의 경험을 가지고 있다. 특히 DAC은 2024년 4월 19일과 26일에 "분해제-항체 접합체(DAC)가 'ADC 월드'를 지배할 것"과 “분해제-항체 접합체(DAC)가 'ADC 월드'를 지배할 구체 이유는…" 이라는 제목의 2022년 4월에 히트뉴스에 연이어 칼럼을 올렸다. 왜냐하면 TPD-DAC이 미래 치료제이기 때문이다.
신규 모달리티인 TPD(표적 단백질 분해)와 DAC은 개발 역사가 짧고 데이터가 제한적인 신규 영역이라 양자컴퓨터를 이용한 계산적 접근이 확실히 필요하다. 그러기에 2번 준비 모임과 4번 정규 회의에서는 양자컴퓨터 도움의 신약개발 과제로 'TPD-DAC'을 선정하였다.
RFP를 위해 수고하신 한국연구재단 백승욱 제2대 양자기술단장님, 김석호, 유병훈 연구원님. 과기정통부 구서희 서기관님 무엇보다 위원으로 함께한 연세대 김규태 교수님, 이성 국제특허의 유영봉 변리사님, 포스코 허창훈 박사님 등 여러분과 함께 일할 수 있어서 감사드린다.
대한민국은 지금 양자 컴퓨팅이 존재해야만 가능한, 양자 컴퓨팅에 의존하는 신약 개발 프로젝트를 지금 시작해야 한다. 다행히도 '양자컴퓨팅기반 양자이득도전 연구사업'이 2026년 5월에 시작되는 것만 해도 다행이다. 신약개발에 종사하는 많은 분들이 새로운 시대가 열린 것에 관심을 갖고 기대하면서 참여하시기를 바란다.
참고자료
https://www.fiercebiotech.com/biotech/can-it-actually-deliver-why-big-pharma-has-entered-quantum-realm?utm_medium=email&utm_source=nl&utm_campaign=LS-NL-FierceBiotech+Tracker&oly_enc_id=0117D1526689G0U
댓글
0