경북 포항시와 막스플랑크 한국·포스텍 연구소(이하 ‘MPK’)는 지난 4일 과학기술정보통신부가 추진하는 신물질 한계 극복을 위한 양자기반 나노소재기술개발 공모 사업(사업명: 위상양자 신소재의 양자물성 및 시공간 특성 연구)에 최종 선정돼 6년 간 총 사업비 301억5000만원(국비 172억5000만원)을 확보했다고 6일 밝혔다.
 
이번 연구 과제의 핵심은 현재 양자 기술이 가지고 있는 제약을 극복할 수 있는 위상양자 물질 기반 위상 큐비트로의 대체와 신 양자소재·소자를 개발이다. 이를 위해 포항 4세대가속기(PAL-XFEL)와 독일 European XFEL을 연계해 국제적 거대 시설을 활용한 연구를 수행할 계획이다.
 
현재의 양자 기술은 진동, 열, 전기적, 자기적 잡음 등의 외부 환경에 취약함에 따라 안정성 및 확장성에 제약이 있다. 이에 따라 오류 없는 큐비트를 200개 구현 시 기존 초전도체 큐비트가 10만 개가 필요하지만 위상초전도체로 큐비트를 구현할 경우 훨씬 적은 1000개로도 구현이 가능하다.
 
이처럼 기존 소재의 한계를 극복하기 위해서 안정성이 보장된 위상양자물질 기반의 위상 큐비트로의 대체와 신 양자물질 소재 및 소자 개발이 필수적이다.
 
포항시는 기존에 유치된 MPK와 포스텍·프라운호퍼 IISB 실용화 연구센터와 함께 헬름홀츠 연구소를 추가로 유치해 세계 최고 수준의 연구 허브를 구축할 예정이다.
 
이를 기반으로 독일의 3대 기관이 함께하는 연구 플랫폼을 통해 신개념 양자물성 핵심 소재 개발을 위한 세계적인 선도 연구를 추진할 계획이다.
 
특히 양자물성 소재 개발에서 시공간 특성 연구, 신개념 양자 소자 구현, 소자의 표준화까지 이어지는 기초 연구에서 산업화 전 단계의 통합 연구를 추진해 선도적인 기초 원천 기술 확보로 새로운 시장을 창출하는 계기가 될 것으로 기대된다.
 
막스플랑크 한국·포스텍 연구소는 지난 2011년 설립된 이후 80여 명의 연구원들이 참여해 ‘희토류 대체 첨단복합물질 기반 영구자석 원천 기술 개발’, ‘한∙독 글로벌 인재 양성 플랫폼 구축 사업’ 등 극고속 동역학 및 첨단복합물질 연구 분야에서 세계적 수준의 기초 원천 기술을 확보하고 전문 인력 양성에 매진하고 있다.
 
박재훈 MPK소장은 “세계적인 연구 플랫폼과 최첨단 글로벌 연구 시설을 활용해 ‘위상양자 신소재의 양자물성 및 시공간 특성 연구’를 수행함으로써 기존 소재의 한계를 극복한 양자 기술 구현에 최적화된 양자물성소재·소자를 개발하기 위해 혼신의 힘을 기울이겠다”며, “이를 통해 양자물질 및 소자, 나노공정, 나노이미징 관련 기초 원천 기술을 확보하는 데 집중하겠다”고 밝혔다.
 
이장식 포항시장 권한 대행은 “전 세계적으로 기술 패권 경쟁이 갈수록 치열해지는데 양자 분야는 국가 10대 전략 기술 중 하나로 우리나라 기술 경쟁력 강화에 획기적인 역할을 할 것”이라며, “올해부터 나노 및 소재 기술 개발, 인력 양성 등을 본격 지원해 미래기술 트렌드에 적극 대응할 계획이다”고 말했다.