보안 강화하고 재사용도 가능한 암호 소자 나왔다

홍석준 한양대 기계공학과 교수 연구진
아세트산 나트륨 과포화 용액의 결정화 제어
결정 통과한 빛의 패턴으로 암호화
복제는 불가능, 재사용은 가능한 암호키 개발

홍석준 한양대 기계공학과 교수가 이끄는 연구진이 아세트산 나트륨 과포화 용액을 이용한 물리적 복제 불가능 소자를 개발했다. /한국연구재단

국내 연구진이 과포화 용액의 결정화 과정을 이용한 암호 소자를 개발했다. 기존 보안 기술보다 보안성은 높이고 여러 번 재사용할 수 있는 새로운 암호키를 만드는 데 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

홍석준 한양대 기계공학과 교수가 이끄는 연구진은 과포화 용액에서 만들어지는 결정의 방향과 크기를 제어해 재사용은 가능하고 물리적 복제는 불가능한 소자(PUF)를 개발했다고 18일 밝혔다.

클라우드 컴퓨팅, 사물인터넷(IoT)과 같은 기술이 발달하면서 우리의 일상 생활은 점점 편리해지고 있지만, 동시에 정보 유출에 대한 우려도 커지고 있다. 이를 막기 위해 RFID 태그, 워터마크 같은 보안 기술이 개발됐지만, 여전히 복제·위조 가능성은 해결하지 못하고 있다.

이런 문제에 대한 대안으로 물리적 복제 불가능 소자가 최근 주목받고 있다. 같은 공정 방식으로 만들어진 소자가 전혀 다른 보안키를 만들어 복제하지 못하도록 하는 기술로, 해킹과 탈취에 취약한 소프트웨어 기반의 암호화 기술을 대체할 것으로 기대 받고 있다. 그러나 물리적 복제 불가능 소자는 인증과 암호화에 필요한 계산량이 많아 인증 과정이 시간이 오래 걸리고 재사용을 할 수 없어 상용화에는 어려움을 겪고 있다.

한양대 연구진은 이런 문제를 극복하기 위해 재사용을 할 수 있으면서도 인증을 효율적으로 할 수 있는 새로운 형태의 광학 소자를 개발했다. 아세트산 나트륨 과포화 용액이 결정화하는 과정에서 무작위로 만들어지는 결정 구조를 활용하는 방식이다.

한양대 연구진은 아세트산 나트륨 과포화 용액에서 만들어지는 결정의 방향과 크기를 온도에 따라서 정밀하게 조절할 수 있다는 것을 확인했다. 결정은 방향과 모양, 크기에 따라 빛을 투과하거나 발산하는 각도가 달라지는데, 이를 바탕으로 결정의 광학적 특징을 암호 정보로 만들고, 인증 시스템을 구현한 소자를 만들었다.

아세트산 나트륨은 화학적으로 안전하고, 가격은 저렴하면서도 재사용이 가능해 위조방지 라벨 이나 일회용 신분증으로 사용하기에 적합하다는 장점이 있다. 또 강력한 보안을 유지하면서 계산량을 최소화해 탄소중립에도 기여할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

홍 교수는 “아세트산 나트륨 과포화 용액의 상태 변화에 의해 생성되는 결정의 미세구조를 암호화에 적용한 것은 최초”라며 “향후 응용 및 안정성 개선을 위한 연구에 힘쓰겠다”고 밝혔다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈’에 지난달 20일 소개됐다.

참고자료

Advanced Materials, DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202212294

이번 연구에 참여한 연구진. 왼쪽부터 홍석준 한양대 기계공학과 교수, 김영찬 한양대 기계설계공학과 박사과정 연구원. /한국연구재단

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