“양자컴 해킹 원천차단” ETRI, 동형암호 고속연산 칩기술 개발

복호화 불필요·데이터안전성 보장
국방·공공·금융등 민감정보에 활용

ETRI가 개발한 동형암호 연산 가속칩 [ETRI 제공]

국내 연구진이 기존 암호방식을 대체할 수 있는 핵심 원천기술 확보에 성공했다. 데이터를 보낼 때 암호화해서 보내고 데이터를 사용할 때 다시 암호를 풀어서 계산하던 것에서 암호를 풀 필요 없이 바로 계산하는 기술이다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 데이터를 암호화한 상태로 사생활을 보장하면서 양자컴퓨터 해킹도 견딜 수 있는 성능을 지닌 완전동형암호(完全同形暗號) 연산 가속기 칩을 개발했다고 밝혔다.

연구진은 이 기술이 상용화되면 클라우드 데이터 센터 서버에 장착될 수 있고 개인정보 보장이 가능한 인공지능 반도체(SoC) 등에도 활용할 수 있을 것으로 보고 있다.

완전동형암호 기술은 암호화된 데이터를 추가로 복호화(재식별화) 등 과정 없이 그대로 처리할 수 있다는 장점이 있다. 이에 따라 차세대 암호 기술로 불리면서 양자 컴퓨팅에서 암호가 깨지지 않는 내성 암호의 성질도 있어 안전성이 크게 보장된다.

기존 암호 기술은 암호화된 데이터를 바로 연산할 수 없었다. 비밀 키를 사용, 데이터를 복호화해 원래의 정보로 바꾼 뒤 다시 암호화해서 전달해야만 했다. 이 경우 비밀키는 물론 원래의 정보가 노출될 수밖에 없는 한계가 있었다. 따라서 민감 정보를 담고 있는 데이터를 연산 처리하는 용도로는 적합하지 않았다.

ETRI가 개발한 완전동형암호 하드웨어 연산 가속기 칩 핵심기술은 정보를 암호화하면 암호문이 수천 비트(bit)의 계수를 갖는 수만 차수 이상의 다항식들로 표현되는 동형암호의 고유한 특성에 적합한 전용 하드웨어 연산 처리 장치다.

데이터가 암호화된 상태에서 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈 등 연산을 빠르게 처리한다. 아무도 원래의 데이터를 볼 수 없어서 데이터 프라이버시가 확실히 보장된다.

데이터를 암호문으로 만들면 수천 비트 정도로 큰 크기의 데이터를 수만 개 갖는 다항식으로 바뀌게 되어 계산량이 기하급수적으로 증가한다.

64비트 수준의 데이터를 처리하는 중앙처리장치(CPU)나 그래픽처리장치(GPU)로 계산하기에는 구조도 적합하지 않고 시간도 많이 소요되어 동형암호를 활용하는데 어려웠다.

ETRI 연구진이 개발한 칩 기술은 그동안의 문제점을 해결, 동형암호를 활용할 수 있도록 동형암호 특성을 반영한 동형처리유닛(HPU)의 핵심기술을 개발한 셈이다.

연구진은 이번 개발한 칩 핵심기술을 바탕으로 향후 동형암호 전용 시스템온칩(SoC)을 구현해서 실용화한다는 계획이다.

박성천 ETRI 보안SoC융합연구실장은 “유망기술로 손꼽히던 동형암호 고속연산 칩 핵심기술을 연구해 동형암호의 실용화를 앞당길 수 있는 계기를 마련한 데 큰 의미가 있다”며 “이 기술로 세계적인 수준의 성능을 개발하고 사업화해 우리나라가 신 보안기술을 선도하는 데 더욱 노력하겠다”고 말했다.

연구진은 향후 기술 개발을 통해 클라우드 컴퓨팅 서비스 회사나 데이터베이스 관리시스템(DBMS) 기업, 팹리스 기업, 서버 탑재 동형암호 가속기 개발사, 마이데이터 프라이버시 보장 서비스 기업, 공공 및 국방 등 민감 데이터 활용 사업화 기업 등에 기술이전 할 계획이다. 구본혁 기자

nbgkoo@heraldcorp.com