McKinsey: 양자 컴퓨팅에 따른 자동차 산업의 미래

□ 양자 컴퓨팅(QC) 기술은 자동차 가치사슬의 전반적인 능력을 향상시켜 향후 자동차 산업에 지대한 영향을 미칠 것임

o 특히 최근에 자동차와 운송 분야에서 활용된 사례가 있음

o 다수의 OEM 업체와 1차 협력社들은 양자컴퓨팅(QC)이 기존문제*를 해결할 수 있는지를 검토하고 있으며, 일부는 최초 적용 사례를 선보임
  

* 경로 최적화, 연료전지 최적화, 내구성과 관련된 문제 등
 

- 폭스바겐은 2019년 D-Wave社와 협업해 대중교통 버스 9대의 이동경로를 최적화하는 교통관리 시스템을 시연

o QC는 자동차 분야에서 수십억 달러의 가치를 창출할 수 있지만, 업계는 아직 명확한 개발전략을 마련하지 못하는 상황임

I. 양자컴퓨팅(QC) 개발 방향

□ QC는 향후 5~10년이 지나야 본격 채택이 가능하며 다음 4 단계를 거쳐야 함

① (양자컴퓨팅 우위* 달성) 이 단계는 2019년에 이미 달성한 것으로 보임
  

* 양자 컴퓨터가 슈퍼컴퓨터의 성능을 넘어서는 현상

② (첫 양자우위 입증) 실제 적용 사례가 필요하며 높은 정보처리 능력을 요구하는 복잡한 문제는 2035년 이후에나 해결 가능함

③ (광범위한 양자우위 달성) 수익창출이 가능하여 투자가 가능한 단계로 2030년이 지나야 도달할 전망

④ (튜링기계* 제조 단계) 어떤 알고리즘도 실행 가능하며, 양자 메모리 및 RAM 장치를 장착한 완전하고 보편적인 튜링기계를 만들어야 하는데, 향후 20년 안에 완성될 전망    
  

* 알고리즘과 계산개념상 존재하는 가상의 자동기계

□ 현재 연구가 진행중인 잠재적 양자컴퓨팅(QC) 사례의 10%가 자동차 산업에 혜택을 줄 전망

o 실제로 자동차 산업은 QC의 1차 수혜자 중 하나가 될 것이며, 특히 2025년 이후 상당한 영향을 미칠 것으로 예상
 

- 2030년까지 QC가 자동차 산업에 미치는 영향은 20~30억 달러로 추산
 

- 초창기에는 자율주행 알고리즘 학습 등 복잡한 현상의 최적화에 적용될 전망
 

- 이후에는 차량 노선 및 경로 최적화, 소재 및 프로세스 연구, 커넥티드 시스템, 보안 등 많은 분야에 적용될 것임

o 또한 QC는 전기 자동차 시대로의 전환을 촉진시킬 수 있음

□ QC의 단기적(2020~2025년) 혜택은 연구개발 분야에서 가장 명확히 나타날 것

o 최적화 문제*해결이나 인공지능/기계학습, 특히 자율주행 알고리즘 시스템을  개선시킬 것으로 전망
  

* 물류시스템 최적화, 지역적 교통 흐름 최적화, 차량 경로 개선 등에 관련된 문제 등

□ 중기적(2025~ 2030년)으로는 아래 3가지에 초점이 맞춰질 전망임

① (양자 시뮬레이션 시행) 특히 열·물질 전달, 유체역학 시뮬레이션
 

- 배터리 및 연료전지 개발을 위해 수행되는 원자 수준의 시뮬레이션에 기여

② (복잡한 최적화 문제 해결) 공급망내 기업의 채무불이행 최소화, 도시의 교통 흐름 최적화, 다양한 운송 문제를 해결 등에 적용

③ (복잡한 양자 인공지능/기계학습 이행) 현재의 고성능 컴퓨터 능력을 넘어선 새로운 빅데이터를 활용하는 공정제어 시스템 개발에 적용

□ 장기적(2030년 이후)으로 QC가 보편화되면서 접근성이 개선

o 자율주행차, 공장 자동화(Industrial IoT)와 관련된 통신 해킹을 막기 위한 디지털 보안 분야가 각광을 받을 것으로 전망됨

II. 양자 컴퓨팅의 경제 기회 및 시장

□ 자동차 가치사슬의 기업들은 대부분 고성능컴퓨터(HPC) 와 양자컴퓨팅(QC)를 함께 활용한 하이브리드 솔루션을 통해 다양한 문제를 해결할 수 있을 것

① (협력업체간 활용) 공급 경로를 최적화하고, 에너지 저장, 디자인 개선 등에 적용

② (창고·유통·공급망 관리) 창고 로봇의 노선을 최적화하거나 여러 단계 공급업체에 대한 수요예측 등을 통해 물류 시스템을 개선할 수 있음

③ (OEM) 차량 설계과정에서 연비개선, 차량 충돌 및 실내 방음 영역에서 시뮬레이션을 실시할 수 있음

④ (대리점 및 수리점) 정비 S/W 개선으로 차량 고장의 사전 예측 가능

⑤ (서비스 제공업체) 차량 노선을 최적화함으로써 교통시스템의 효율성과 가용성을 개선시키고, 지역 내 교통수요 변화 예측이 가능

□ 2035년도 QC 서비스의 전체 시장가치는 320~520억 달러로 추정하며 이중 10%는 자동차 회사 등 선진기업의 지출에서 발생할 것임

o 양자커퓨팅 기술의 가치사슬은 아직 유동적임이며, 각 단계마다 어떤 기업이 1위로 부상할지는 아직 불분명
 

- 세계 QC 기업은 약 100개社로 이중 D-Wave, IBM, 마이크로소프트가 대표적인 QC 하드웨어 제조기업
 

- QC 기업의 약 80%는 스타트업으로 HPC와 QC를 결합한 하이브리드 시스템을 구축하여 하드웨어 제조사와 최종 사용자 간 가치사슬 격차 해소에 주력

① (하드웨어) QC 기업의 ⅓이 하드웨어 개발에 주력하고 있으며 미국에 본사를 둔 글로벌 기술 대기업과 스타트업이 포함

② (소프트웨어) QC 가치사슬에 속한 기업의 약 절반이 소프트웨어 개발에 주력
 

- 주로 유럽 및 북아메리카 스타트업으로 구성되어 있으며 D-Wave社나 IBM社과 같은 대형 하드웨어 업체들도 QC 소프트웨어를 개발중