양자센싱 주요 국가 및 기업/연구소의 기술 개발 현황

양자 센싱은 미국, 중국, 유럽을 중심으로 각국이 전략 투자를 늘리는 분야이며, 일본과 한국도 연구개발을 강화하고 있다. 아래에서는 국가별 주요 동향을 정리한다.

미국 (USA)

미국은 양자 센싱 기술에서 선도적 위치를 차지하고 있으며, 정부 기관과 민간 기업 모두 활발히 참여하고 있다. 국방고등연구계획국(DARPA)를 비롯한 국방부는 GPS 대체 항법과 차세대 ISR(Intelligence, Surveillance, Reconnaissance) 수단으로 양자센서를 주목하여 대규모 예산을 투자하고 있다defensescoop.comdefensescoop.com. 앞서 언급한 RoQS 프로그램(강건한 양자센서 개발)이나 APFIT 프로그램(혁신기술 조기도입)을 통해 이동 플랫폼용 양자 자이로/가속도계, 신형 원자시계 등을 개발·조달하고 있다defensescoop.com. 미 국방부 퀀텀 디렉터 John Burke는 “양자 기술 중 센싱이 가장 성숙하여 실전배치에 가까운 분야”라고 밝혔으며defensescoop.com, 실제로 2024년에만 1억 달러 이상을 양자 PNT(positioning, navigation, timing) 기술에 투입하는 등 빠른 진전을 이루고 있다defensescoop.comdefensescoop.com.

민간 측면에서는 AOSense(미 캘리포니아)사가 대표적으로, 냉각 원자 기반 관성센서와 원자시계를 개발하여 항공우주 분야에 이미 활용하고 있다azoquantum.com. 이 회사의 양자 센서는 우주 미션의 장기 항법에 적용되고 있으며, 초정밀 원자시계는 차세대 통신망 동기화 등에 사용된다. 또 다른 주요 기업으로 Honeywell은 양자 컴퓨팅뿐 아니라 고정밀 센서 기술에도 투자하여, 항공용 양자 관성측정장치(IMU) 프로토타입을 발표하기도 했다. Lockheed Martin, Northrop Grumman 등 방산기업들도 군용 양자센서 연구를 진행 중이며, 예컨대 Lockheed는 초전도 양자 자기센서를 이용한 지하 구조 탐지 연구를 한 바 있다. 센서 전문 스타트업으로는 QuSpin(광자기 센서), Qnami(스위스 기업이지만 미국 시장 활동), ColdQuanta(콜드콴타) 등이 꼽힌다. ColdQuanta (현 Infleqtion)는 초냉각 원자 제어 기술을 바탕으로 양자 RF센서와 관성센서 개발에 주력하고 있다. 이 외에 정부 연구소인 NIST는 원자간섭계 자이로와 소형 원자시계를, NASA JPL은 우주용 원자 인터페로미터를 연구하는 등 학계·연구기관의 역량도 크다nist.govnist.gov. 전반적으로 미국은 다분야에 걸쳐 고른 연구와 초기 상용화가 진행 중이며, 막대한 자본과 인프라를 바탕으로 양자센싱 기술표준 선점에 힘쓰고 있다.

중국 (China)

중국은 국가 차원에서 양자기술 굴기 전략을 통해 양자 센싱 분야에서도 빠른 추격을 보이고 있다. 중국과학원(CAS) 및 여러 대학에서 양자센싱 연구를 수행하며, 정부의 국방 수요와 결합해 공격적인 목표를 세우고 있다. 특히 양자 레이더와 양자 자력 탐지 분야에서 중국의 발표가 다수 보고되고 있다. 2016년 중국 CETC사는 세계 최초 양자 레이더 시험에 성공했다고 주장하며 스텔스기 탐지 가능성을 시사했고, 2018년에는 얽힘 광자 기반 레이더로 100km 거리 물체를 포착했다고 보도되기도 했다insidequantumtechnology.cominsidequantumtechnology.com. 비록 이들 주장은 서방에서 검증되지 않아 논란이 있지만, 이를 통해 중국의 기술개발 의지를 엿볼 수 있다.

한편 자기장 양자센서 분야에서 중국은 실질적인 성과를 거두고 있다. 2017년 중국과학원은 항공기 탑재 SQUID 자기센서로 잠수함 탐지 범위를 수 km 수준으로 향상시켰다고 발표했다europeanleadershipnetwork.orgeuropeanleadershipnetwork.org. 이 연구에서는 기존 수백 m 탐지 한계를 크게 늘렸다고 주장했으나, 역시 자세한 조건이 공개되지 않아 신중한 해석이 필요하다. 더욱 최근인 2025년 4월에는 중국 남해에서 드론 탑재 양자자력계 실험이 성공적으로 진행되었다고 발표되었다scmp.com. 이 장치는 피코테슬라 감도로 해저 자기이상을 지도화하고, 기존 센서의 위도에 따른 “블라인드 존” 문제를 해결했다고 한다scmp.comscmp.com. 중국군(PLA)은 이를 통해 대잠수함전 능력을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 기대하고 있으며, 실제 해역 실증을 지속하고 있다. 또한 중국은 우주 기반 양자센싱에도 관심을 보이는데, 2020년대에 위성 탑재 냉각원자 간섭계로 지구 중력장 측정, 지각 운동 모니터링 실험을 수행한 바 있다. 이런 프로젝트에는 중국과학기술대학(USTC)과 항천공업집단(CASIC) 산하 연구원 등이 참여했다.

중국의 기술 개발은 국가 지원을 바탕으로 속도가 빠르며, 군민융합 형태로 진행된다는 특징이 있다. 대학/연구소의 기초연구를 토대로 Huawei, CASI 등 기업이 프로토타입 개발을 주도하고, 군이 실전 운용시험을 맡는 구조다. 다만 서방에 비해 이론적 성숙도는 다소 부족하다는 평가도 있고, 발표의 신뢰성 문제로 국제 검증이 필요한 과제들이 많다. 그럼에도 불구하고 양자통신에 이어 양자센싱에서도 글로벌 리더십 확보를 노리고 있어, 향후 국제 특허와 논문에서 중국의 존재감은 더욱 커질 전망이다.

유럽 (Europe)

유럽은 EU 차원의 퀀텀 플래그십 프로그램을 통해 양자센싱을 포함한 양자기술 전반에 막대한 투자를 하고 있다. 2018년 시작된 EU Quantum Flagship은 10년간 10억 유로 규모로 추진되며, 이 중 센싱/메트롤로지 분야는 중요한 축을 이룬다. 유럽은 원자간섭계 중력계와 원자시계 분야에서 세계적 선두인데, 프랑스와 영국, 독일을 중심으로 연구개발과 상용화가 진행 중이다.

프랑스의 Muquans(현재 Exail 자회사)는 이미 상용 양자센서(중력계, 원자시계)를 판매하는 기업으로, SYRTE 연구소와 협력해 **절대 중력계(AQG)**를 출시했다muquans.com. 이 제품은 레이저쿨링 원자를 이용한 중력가속도 측정장치로, 지구과학·토목 분야에서 판매되어 운영 중이다. 또한 Muquans는 초정밀 광섬유 분배형 원자시계 시스템 등도 제공하여 산업계에 양자센싱 활용을 확산하고 있다. 영국은 국가적으로 **양자센서 허브 (Quantum Sensors and Timing Hub)**를 운영하면서 중력센서, 자기센서 연구에 앞장서고 있다. 2022년 버밍엄 대학 팀의 야외 중력계 터널 탐지 성공은 영국 국방부와 산업체(RSK 등)가 참여한 Gravity Pioneer 프로젝트의 성과로서, 세계 최초의 기술 데몬스트레이션으로 기록되었다ukri.orgukri.org. 영국은 이처럼 학계-정부-기업의 연계를 통해 연구 성과를 실용화로 연결시키는 전략을 취하고 있다. 독일은 양자센싱 부품 (레이저, 광학) 제조 강점을 바탕으로 Bosch, Rohde&Schwarz 등이 양자 자기센서와 양자 전자기파 센서 개발에 투자하고 있다. 예컨대 Bosch는 차량용 실온 양자 자기센서 R&D를 진행하여 자율주행 차량의 자기 내비게이션 가능성을 탐색 중이다. 또한 독일 PTB, 영국 NPL 등 유럽 계측기관들은 차세대 원자시계, 양자기준 저울 등 국가기본도량형에 양자센싱을 응용하는 연구를 선도하고 있다.

그밖에 스위스의 ID Quantique(양자 난수/센서), 오스트리아의 연구진(양자 MEMS 센서 연구), 이탈리아/네덜란드 등의 중력측정 프로젝트 등도 활발하다. 전반적으로 유럽은 학술 강점과 표준 인프라를 바탕으로, 상용 기업과 연계하여 양자센싱 기술을 꾸준히 발전시키고 있다. 유럽연합은 2030년대 중반까지 양자센서들을 위성항법, 의료영상, 지하자원 탐사 등에 적용하는 것을 목표로 하고 있으며, 국제표준 제정에서도 주도적인 역할을 담당하고 있다.

일본 (Japan)

일본은 양자 센싱 분야에서 소재 및 양자광학 기술력을 바탕으로 독자적 연구를 펼치고 있다. 일본의 Q-LEAP 이니셔티브는 양자기술 인재 양성과 연구를 지원하며, 이 중 센싱도 중요한 한 축이다. 도쿄대, 도쿄공대, NIMS, RIKEN 등을 중심으로 다이아몬드 NV 센서, 양자 현미경, 양자 나노센서 등의 연구가 이루어지고 있다. 예를 들어 도쿄대 연구진은 NV 센터를 이용한 핵스핀 자기공명 이미징 기술을 개발하여, 분자 단위 자기장 지도화를 시도하고 있다. NIMS(국립재료연구소)도 NV 센서를 활용한 나노스케일 자기장 및 전기장 측정 연구를 수행 중이다. RIKEN에서는 초전도 양자간섭 소자를 이용한 중력파 검출 실험 등 기초물리 센서 연구를 진행하고 있다.

또한 일본 산업계에서는 **일본전기(NEC)**와 히타치, NTT 등이 양자센싱 관련 특허를 확보하며 기술 개발에 참여한다. 예컨대 NEC는 고감도 자기센서를 의료 장비에 응용하는 연구를, NTT는 양자 광학센서를 통신망 모니터링에 적용하는 실험을 한 바 있다. 일본은 전통적으로 센서 및 계측기기 산업이 강하며, 이와 양자기술을 접목해 첨단 계측기를 개발하려는 노력이 계속되고 있다. 다만 국가 차원의 투자 규모는 미국·중국에 비해 상대적으로 작으며, 응용보다는 기초 연구 중심인 경향이 있다. 그럼에도 양자센싱의 핵심 재료인 다이아몬드 결함 센서, 스핀트로닉스 기반 양자소자 등에서 일본이 가진 역량은 상당하여, 관련 분야 원천특허와 논문에서 일본 연구자들의 이름을 쉽게 찾아볼 수 있다.

한국 (Korea)

한국은 양자컴퓨팅·통신과 더불어 양자센싱을 미래 유망기술로 지정하고 연구 투자를 늘리고 있다. 과학기술정보통신부는 양자센서를 국가 전략기술로 포함하여 R&D 예산을 지원하고 있으며, 출연연과 대학을 중심으로 연구성과가 나오고 있다. 한국표준과학연구원(KRISS)은 양자기술연구소 산하에 양자자기센싱그룹을 운영하면서 다이아몬드 NV 센서, 자기 공명영상, 초분극 기술을 개발 중이다kriss.re.kr. KRISS 연구진은 2022년 상온에서 작동하는 다이아몬드 양자 자성 센서를 개발하여 자기장과 온도의 변화를 동시에 정밀 측정하는 데 성공하였는데, 저온·차폐가 필요 없다는 점에서 실용화 가능성을 높인 성과로 평가받는다kriss.re.kr. 한국과학기술연구원(KIST) 양자정보연구단은 2023년 N00N 상태와 같은 다중 모드 양자광원 기술을 통해 동시 다중물리량 측정 양자센서를 구현하였다kist.re.kr. 이는 소수의 광자로도 표준 양자 한계를 넘는 정밀도로 여러 개 센싱을 동시 수행한 것으로, 향후 양자 센서 네트워크나 고성능 양자현미경 등의 기반 기술이 될 전망이다kist.re.kr. 또 기초과학연구원(IBS) 원자제어 저차원 물질 연구단 등에서는 개별 분자를 탐지하는 STM 기반 양자센서 연구를 통해, 원자 수준의 전자기장 측정 기술 개발에 기여하고 있다m.dongascience.com.

기업 측면에서는 양자센싱 상용화에 직접 나선 곳은 아직 드물지만, 일부 스타트업과 대기업 연구소가 관심을 보인다. SK텔레콤은 양자암호통신과 함께 양자센싱 기술을 미래사업으로 거론했고, 한화시스템 등 방산 기업도 양자 레이더 동향을 예의주시하고 있다. 센서 전문 스타트업으로는 QD랩 등이 광자 센싱 관련 사업을 시도하고 있다. 정부는 2030년까지 양자센싱 인프라와 인력을 확충하고 시제품 개발을 지원할 계획이다. 비록 미국/중국 등에 비해 출발이 늦었으나, 센서 강국인 한국이 양자센서 시대에도 경쟁력을 갖추기 위해 산·학·연이 협력하여 기술 확보에 힘쓰고 있다.