[IT 동아] 서울과기대 예창패로 만난 옵티큐랩스·김세움 교수 “레이저 시스템 핵심 기술 내재화 협업”

[IT동아 한만혁 기자] 이온트랩 양자컴퓨터용 초협대역 레이저 시스템을 개발하는 옵티큐랩스(OptiQ-Labs)와 액정 기반 능동광학 소재·소자 기업 룩손을 이끄는 김세움 서울과학기술대학교 전기정보공학과 교수가 서울시와 서울경제진흥원(SBA)이 진행하는 ‘2026년 양자 기술사업화 지원사업’에 선정됐다. 옵티큐랩스와 김세움 교수는 서울과학기술대학교 예비창업패키지(예창패)를 통해 인연을 맺은 후 서로의 협업 가능성을 확인하고 이번 사업에 공동 지원했다. 이들은 이번 사업을 통해 이온트랩 양자컴퓨터용 레이저 시스템의 상용화와 핵심 광학 부품 내재화 과제를 함께 수행한다.

옵티큐랩스는 이온트랩 양자컴퓨터를 위한 양자 및 광학 시스템 전문 기업이다. 이온트랩은 양자컴퓨터를 구동하는 여러 방식 중 하나로, 특정 원자를 이온화한 후 이를 포집해 큐비트로 활용한다. 이때 이온을 정밀하게 조작하려면 일반 산업용보다 안정적이고 정밀한 레이저가 필요하다. 옵티큐랩스는 여기에 사용하는 초협대역 레이저 시스템을 개발한다.

옵티큐랩스를 이끌고 있는 정성재 대표는 이온트랩 및 광학 분야에서 13년간 연구해 온 천동욱 CTO와 함께 지난 2025년 2월 옵티큐랩스를 창업했다. 천동욱 CTO는 일본 동경대학교와 일본원자력연구개발기구(JAEA)에서 이온트랩, 광학 관련 기술을 연구했다.

옵티큐랩스는 파장을 결정하는 영역과 출력을 증폭하는 영역을 분리한 간섭필터(IF) 구조 기반의 레이저 시스템 ‘이온시드IF(IonSeed-IF)’를 개발했다. 레이저 시스템 중 상대적으로 구현이 까다로운 캣츠아이(Cat’s eye) 타입을 채택해 레이저 선폭을 100kHz 수준까지 낮췄으며, 다중 필터 구조로 안정적인 파장 생성과 미세 조정이 가능하다. 다중 필터 구조는 2026년 1월 특허 출원을 마쳤고, 특허협력조약(PCT) 국제출원과 후속 국내 출원도 준비 중이다.

옵티큐랩스는 지난해 9월 최소기능제품(MVP) 개발 및 내부 테스트를 완료하고, 다방면에서 기술검증을 진행 중이다. 올해 상반기에는 775/780nm 표준형 레이저 시스템의 상용화형 고도화를 진행했고, 레이저 시스템 핵심 부품 중 하나인 다이오드 개발 내재화를 위한 발판을 마련했다. 현재 국내 대학, 정부출연연구기관, 글로벌 기업과 도입 논의를 이어가고 있다. 지난 5월에는 셀렉트USA(SelectUSA) 투자 서밋에 참가하는 등 미국 진출도 준비하고 있다.

김세움 교수는 지난 2019년부터 2022년까지 삼성전자 종합기술원에서 근무했고, 2022년부터 서울과학기술대학교 전기정보공학과 교수로 재직 중이다. 주 연구 분야는 전기광학 소자로, 빛의 투과나 파장 등 광학 특성을 조절하는 액정 소재와 가변형 광학 소자를 연구해 왔다. 그는 대학 연구실에서 축적한 전기광학 소재·소자 연구 성과를 실제 제품으로 상용화하고자 2025년 10월 룩손을 창업했다.

룩손은 액정에 다양한 기능성 소재를 배합 및 합성해 구동 특성을 조절하고 제조 공정을 단순화하는 액정 복합재 및 전기광학 소자 원천 기술을 보유하고 있다. 이를 기반으로 역모드 스마트 윈도를 개발한다. 기존 스마트 윈도는 전압을 가해야 투명해지는 구조여서 오랜 시간 투명 상태를 유지하려면 지속적인 전력 소모가 발생한다. 룩손의 역모드 스마트 윈도는 액정 복합재의 조성과 구동 방식을 개선해 무전압 상태에서는 투명하고, 전압을 가하면 빛을 산란시켜 불투명해진다. 필요한 영역만 선택적으로 제어할 수 있어 문자나 문양, 특정 정보만 표시하는 기능도 구현할 수 있다.

룩손은 현재 핵심 기술을 고도화하면서 제품 크기를 키우고 성능, 내구성, 수명 등 신뢰성을 검증하고 있다. 시제품 성능 검증과 수요처 발굴을 병행해 실제 적용 사례를 만들어 나갈 계획이다. 또한 액정 소재·소자 기술을 가변형 광학 필터 등 다양한 광학 소자로 확대하고 있다.

옵티큐랩스와 김세움 교수는 최근 서울시가 지원하는 서울형 연구개발(R&D) 사업 2026년 양자 기술사업화 지원사업에 선정됐다. 2026년 양자 기술사업화 지원사업은 우수하고 유망한 양자 분야 기술의 사업화를 위해 기술 개발, 시제품 제작, 시험 및 인증 등을 지원하는 사업이다. 이번 사업에는 옵티큐랩스가 주관 연구기관으로, 김세움 교수가 공동 연구기관으로 참여한다.

이번 협업은 정성재 대표의 제안으로 시작됐다. 정성재 대표는 레이저 시스템의 성능 및 원가를 좌우하는 핵심 광학 부품, 특히 간섭필터의 내재화에 대해 고민했다. 간섭필터의 경우 외산에 의존하다 보니 부품 수급이 불안정하면 제품 납기와 가격 경쟁력이 모두 흔들리기 때문이다. 그러던 중 올해 초 2026년 양자 기술사업화 지원사업 공고를 보게 됐다. 해당 사업은 서울에 있는 중소기업과 대학 혹은 연구소가 컨소시엄을 이루어 참여하는 방식이다. 이에 정성재 대표는 김세움 교수에게 함께 지원할 것을 제안했고, 김세움 교수가 이를 수락하면서 함께 지원하게 됐다.

정성재 대표와 김세움 교수가 손을 맞잡은 것은 기술적 상호보완성 때문이다. 정성재 대표는 “옵티큐랩스는 레이저 시스템 전체를 설계 및 제작하는 역량을 갖고 있고, 김세움 교수는 필터 소자 단위의 분석 및 설계에 강점이 있다”라며 “간섭필터를 내재화하려면 소자 레벨의 전문성이 반드시 필요했고, 김세움 교수 입장에서도 실제 레이저 시스템이라는 적용처가 있으니 서로에게 가장 좋은 파트너가 될 것으로 생각했다”라고 말했다.

김세움 교수 역시 비슷한 의견이다. 그는 “옵티큐랩스의 레이저 시스템에 룩손이 보유한 광학 필터 기술을 적용할 수 있겠다고 판단했다”라며 “양사가 보유한 기술이 상호 보완적이기 때문에 공동으로 과제를 수행하면 기술적 시너지를 낼 수 있겠다는 기대로 함께 지원하게 됐다”라고 설명했다.

두 사람은 2025년 서울과학기술대학교 예비창업패키지를 통해 처음 인연을 맺었다. 예비창업패키지 수혜기업이 모두 모여 1박 2일 동안 진행하는 ‘창업자 실행력 검증 패키지’ 프로그램에서 처음 만났고, 이후 김세움 교수가 연구실에서 광양자 프로세서 관련 지원사업에 선정되면서 양자 분야에 대한 교류를 이어갔다.

정성재 대표와 김세움 교수는 서울과학기술대학교 창업지원단으로부터 네트워크 확장 외에도 다양한 지원을 받았다. 정성재 대표는 “예비창업패키지의 사업화 자금으로 MVP 개발, 내부 테스트를 성공적으로 마쳤고, 이후 스케일업 프로그램까지 단계적으로 지원받았다”라며 “자금 외에도 IR 자료 작성법, 특허 관련 교육, 투자자와의 네트워킹 기회 등 초기 딥테크 스타트업에게 꼭 필요한 지원을 받았다”라고 말했다. 김세움 교수도 “사업비 집행, 법률 자문, 사업 모델 고도화, 사업계획 수립 및 네트워크 연계 등 사업 운영에 필요한 다양한 지원을 받았다”라며 “창업지원단의 지원으로 사업 운영에 필요한 부분을 보완하고 사업 방향을 구체화할 수 있었다”라고 덧붙였다.

옵티큐랩스와 김세움 교수는 2026년 양자 기술사업화 지원사업을 통해 이온트랩 양자컴퓨터용 레이저 시스템 상용화와 핵심 광학 부품 내재화 과제를 수행한다. 구체적으로는 초협대역 레이저 시스템의 상용화 및 고도화와 함께 외산 간섭필터의 분석, 역설계, 가변형 필터 구조 검증을 진행한다.

정성재 대표는 “이번 과제를 통해 간섭필터 설계 기술과 공정 기술을 내재화하고자 한다”라며 “단순히 특정 파장대의 필터를 만드는 데 그치지 않고, 전기 신호를 이용해 파장을 조정할 수 있는 가변형 필터까지 개발하는 것이 목표”라고 말했다. 가변형 필터를 레이저 시스템에 적용하면 필터 하나로 전기 신호를 조절해 파장 폭을 조금씩 옮겨가며 사용할 수 있다. 부품 수를 줄여 시스템을 소형화할 수 있다는 의미다. 정성재 대표는 이 기술이 상용화되면 이온트랩 양자컴퓨터가 한 단계 진보할 수 있을 것으로 전망했다.

이번 사업 기간은 올해 7월부터 2027년 6월까지다. 옵티큐랩스와 김세움 교수는 벌써 초도 설계를 마치고, 샘플 제작 중이다. 성능 검증, 고도화, 실제 적용 테스트 등의 단계가 남아 있는 만큼 초기 작업에 속도를 내고 있다. 김세움 교수는 “양사가 이미 충분한 기술력을 보유하고 있기 때문에 빠르게 진행하고 있다”라며 “이번 과제는 성공적으로 수행할 수 있을 것”이라고 자신했다.

정성재 대표는 “이번 사업을 통해 ▲핵심 부품 내재화를 통한 원가, 공급망 경쟁력 확보 ▲검증된 성능의 상용 제품 출시 ▲후속 지식재산 확보를 기대한다”라며 “이번 사업 참여가 레이저, 안정화, 이온화, 이온트랩으로 이어지는 옵티큐랩스 전 주기 로드맵의 첫 상용화 단추가 될 것”이라고 말했다. 김세움 교수는 “이번 사업 참여가 이온트랩형 양자컴퓨터 하드웨어 분야로 기술과 사업 영역을 확대할 수 있는 계기가 될 것으로 기대한다”라며 “이를 통해 양자 분야의 기술 경쟁력을 확보하고, 향후 관련 기업 및 연구기관과의 협력 기회를 넓혀 나갈 계획”이라고 전했다.

IT동아 한만혁 기자 (mh@itdonga.com)