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[IT뉴스]"양자컴 대중화 이루겠다"…국내 첫 이온트랩 양자컴 기업 '트래피온스' 하반기 출범

온카뱅크관리자

2026-07-30 06:07:29

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 공동창업자 김태현 서울대 교수 "칩 제조 역량으로 승부" 
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 <img alt="8일 서울대에서 김태현 컴퓨터공학과 교수가 이온트랩 양자컴퓨터 칩을 소개하고 있다. 이병구 기자 2bottle9@donga.com" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/30/dongascience/20260730060211049lkqc.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="zqCrK8fzJ6" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/30/dongascience/20260730060211049lkqc.jpg" width="658">
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 8일 서울대에서 김태현 컴퓨터공학과 교수가 이온트랩 양자컴퓨터 칩을 소개하고 있다. 이병구 기자 2bottle9@donga.com
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 국내 첫 이온트랩 양자컴퓨터 기업 '트래피온스(Trapeons)'가 올해 하반기 닻을 올린다. 자체 칩 제조 역량과 한국만의 탄탄한 반도체 공정 인프라를 바탕으로 해외 선도 그룹과 상용 양자컴퓨터 시장을 놓고 경쟁한다.
 이달 초 서울대에서 만난 트래피온스 공동창업자 김태현 컴퓨터공학과 교수는 "올해 10월말~11월경에 법인 등록 예정"이라며 "초기 사업계획 기준으로 2029년 128큐비트급 제품 출시가 목표"라고 밝혔다.
 이어 "궁극적인 목표는 양자컴퓨터 대량생산과 대중화"라며 "완벽한 칩을 만드는 방법을 100% 안다고 말할 수는 없지만 어떻게 하면 실패하는지는 다 알고 있다"며 자신감을 드러냈다.
 미래 전략기술인 양자컴퓨터는 기존 컴퓨터로는 해결이 불가능한 유형의 문제를 풀 수 있다. 양자 현상을 활용한 정보처리 단위 큐비트로 계산을 수행한다. 큐비트의 형태는 구동 방식에 따라 다양하다. 큐비트 수가 많고 오류가 적을수록 성능이 좋다.
 이온트랩 방식 양자컴퓨터는 전하를 띤 이온을 붙잡고 에너지 준위 차이를 큐비트 정보로 활용한다. 규모는 다른 방식보다 상대적으로 작지만 연산 정확도가 높고 큐비트 사이의 연결성이 뛰어나다. 아이온큐, 퀀티넘 등이 대표적인 이온트랩 양자컴퓨터 선도 기업으로 꼽힌다.
 양자컴퓨터 기술과 산업이 최근 급속도로 발전하면서 상용화에 대한 기대도 커지고 있다. 기존 슈퍼컴퓨터와의 호환성, 대량 생산을 고려했을 때 결국 상용 양자컴퓨터도 반도체 기반 칩 형태로 구현돼야 한다는 분석이 나온다.
 초기에는 손으로 직접 조립한 대형 이온트랩 장치가 칩보다 성능이 좋았기 때문에 연구 논문 성과만 놓고 보면 칩 공정 필요성이 낮았지만 수백~수천 큐비트 이상으로 규모를 확대하려면 결국 칩 형태가 필수적이라는 게 대체적인 견해다.
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 <img alt="이온트랩 칩 위에 40여개의 이온이 포획된 상황을 설명하는 합성 사진. 김태현 교수 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/30/dongascience/20260730060212391lnbg.png" data-org-width="680" dmcf-mid="qKK7EOmjL8" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/30/dongascience/20260730060212391lnbg.png" width="658">
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 이온트랩 칩 위에 40여개의 이온이 포획된 상황을 설명하는 합성 사진. 김태현 교수 제공
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 김 교수는 "이온트랩 분야는 원자물리 연구자를 중심으로 발전했기 때문에 상대적으로 반도체 공정 경험이 적다"고 말했다. 실제로 해외 선도 기업들이 칩 제조 단계에서 병목 현상을 겪는다는 것이 김 교수의 분석이다.
 과거 미국 샌디아국립연구소 등에 칩 제조를 의존하던 아이온큐는 최근 파운드리 역량을 확보하기 위해 스카이워터테크놀로지와 결합을 추진했고, 퀀티넘은 모기업인 하니웰의 제조시설에 칩 생산을 의존하고 있어 설계 변경 후 결과 확인까지 오랜 시간이 걸린다는 설명이다.
 트래피온스는 자체 칩 제조 기술에 더해 국내 반도체 제조 공정 인프라를 분산형 팹(fab)처럼 활용, 해외 기업보다 빠르게 칩을 반복 제작하는 것이 핵심 경쟁력이다. 회사는 칩의 상용화·모듈화에 집중하고 서울대 연구실은 기존 팹과 국내 장비망을 이용해 새로운 칩 공정을 반복 개발하는 방식으로 시너지를 낸다는 전략이다.
 김 교수는 "서울대에 없는 장비도 국내에서 한 시간 안팎 거리에 대체 장비가 있는 경우가 많다"며 "현재 칩 설계부터 제작 완료 주기가 3~4개월인데 서울대 내부에 이온트랩 칩 공정에 특화 장비가 추가 구축되면 1~2개월까지 줄어들 가능성도 있다"고 설명했다. 특화 장비 구축은 올해 초 선정된 한국과학기술연구원(KIST) 주관 양자팹 국책 사업 목표에 포함됐다.
 김 교수 연구실에서 8년간 축적된 인력 생태계도 핵심 역량이다. 김 교수는 아이온큐 공동창업자인 김정상 듀크대 교수 연구실에서 박사후연구원을 지내고 SK텔레콤의 양자암호 연구조직을 거쳐 2018년 서울대 교수로 부임했다.
 그는 "2016년 미국 IBM이 양자컴퓨터를 공개하면서 관심이 일었지만 당시 국내에는 관련 연구자가 거의 없고 학생들이 배울 수 있는 기반도 부족했다"며 "결국 인력이 핵심인데 인력을 만들려면 학교밖에 없다"고 서울대로 옮긴 이유를 밝혔다. 
 장기적으로 국내에서 양자산업을 제대로 일구려면 연구실이 전문 인력을 배출하고 이들이 실제 기술을 사업화할 수 있는 기업으로 이어져야 한다는 것이다.
 김 교수는 서울대에서 양자컴퓨터 관련 강의를 개설하고 신종코로나바이러스감염증(코로나19) 대유행 기간에는 양자컴퓨팅 강의 영상을 외부에 공개하는 등 인력 양성에 힘써 왔다.
 현재 연구실 규모는 20명 중반대다. 김 교수는 선후배 간에 기술을 전수하고 교수나 졸업생이 직접 개입하지 않아도 시연과 장비 운영이 가능해지면서 충분한 전문 인력 풀이 갖춰졌다는 평가를 내렸다. 트래피온스 창업 이후에도 김 교수는 학교에서 연구와 인력 양성을 담당한다.
 현재까지 확정된 트래피온스의 공동창업자는 최고기술경영자(CTO)인 김 교수와 올해 2월 김 교수 연구실에서 박사학위를 받고 기술팀장을 맡는 정다운 박사, 최고경영자(CEO)를 맡을 예정인 외부 영입 인력까지 총 3명이다
 회사명과 도메인, 상표권 출원 준비도 마친 상황이다. 김 교수는 "최종 창업 시점에 공동 창업자가 1~2명 정도 추가로 참여할 가능성이 있다"고 밝혔다.
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 <img alt="국내 첫 이온트랩 양자컴퓨터 기업 '트래피온스(Trapeons)' 로고. 김태현 교수 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/30/dongascience/20260730060213650kueh.png" data-org-width="680" dmcf-mid="BcIwb4V7n4" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/30/dongascience/20260730060213650kueh.png" width="658">
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 국내 첫 이온트랩 양자컴퓨터 기업 '트래피온스(Trapeons)' 로고. 김태현 교수 제공
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 다음은 김 교수와의 일문일답.
 Q. 회사 이름에 담긴 의미를 설명해 달라.
 "트래피온스는 기본적으로 이온을 가둔다는 뜻의 '트랩 이온(trap ions)'를 연상시키는 이름이고 영겁의 시간을 의미하는 단어인 '에온(eon)'도 담겨 있다. 큐비트 역할을 하는 이온을 오랜 시간 안정적으로 포획한다는 의미다."
 Q. 트래피온스의 핵심 기술 목표를 좀더 자세히 설명한다면.
 "광집적 회로가 포함된 2차원 형태의 이온트랩 칩 개발 및 이를 바탕으로 한 풀스택(full-stack) 이온트랩 양자컴퓨팅 시스템 개발이 기술적인 목표다.
 먼저 이온트랩 방식 양자컴퓨터는 이온을 칩 위에서 이동시키는 '셔틀링'을 통해 특정 큐비트끼리 만나게 할 수 있다. 칩 표면에 이온이 움직일 수 있는 전극 구조를 만들고 2차원으로 확장하는 것이 향후 기술 개발의 핵심 중 하나다. 아이온큐와 퀀티넘도 장기적으로 2차원 셔틀링 구조를 지향한다.
 현재 이온트랩 양자컴퓨터는 칩 표면에 떠 있는 이온을 향해 칩 외부에서 레이저를 쏴 연산을 수행한다. 규모가 커질수록 레이저 정렬이 어려워지기 때문에 칩 내부에 레이저 장치를 내장해 이온 바로 아래에서 레이저가 나오는 집적 광학계를 구현해야 한다. 연구실 수준에서는 입증됐지만 상용 시스템으로의 확장은 아직 주요 기업들도 완전히 해결하지 못한 과제다.
 이온은 주변 환경의 '잡음' 영향을 받아 운동에너지를 얻어 진동한다. 운동에너지의 증가를 히팅 레이트라고 하는데 히팅 레이트가 크면 양자 상태를 안정적으로 유지하기 어려워 연산 정확도가 낮아진다. 추가 냉각 과정도 필요하다.
 히팅 레이트를 줄이기 위해 널리 쓰이는 극저온 장치는 크고 가격이 비싸다. 극저온 설비가 제품마다 설치되면 진입장벽으로 작용한다. 연구실에서 칩을 반복 제작하며 일부 설계·공정 조건이 히팅 레이트를 낮춘다는 사실을 관찰했다. 상온에서도 히팅 레이트가 낮은 칩을 구현하는 것이 차별점이 될 수 있다.
 또 향후 트래피온스에서 모든 부품을 만들 필요는 없다. 연구실에서 이미 챔버와 제어기를 직접 만들어봤기 때문에 실제 구현 가능한 규격인지 판단할 수 있다. 향후 규모가 커지면 국내 양자 소재·부품·장비(소부장) 생태계와 함께 성장하는 방향으로 추진할 수도 있고 다른 기업의 이온트랩 양자프로세서(QPU) 칩을 반도체 공정으로 대신 만들어주는 파운드리 사업으로 확장할 수도 있다."
 [이병구 기자 2bottle9@donga.com]
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