양자컴퓨터 해킹까지 막는다…철통암호 '칩기술' 탄생

한국전자통신연구원, 암호화한 데이터 고속 연산하는 칩 개발
"보안기술 선도 목표"…국내기업에 기술이전해 '실용화' 계획

한국전자통신연구원(ETRI) 연구진이 완전동형 암호 기술을 적용한 칩을 들고 있는 모습. 완전동형 암호란 데이터를 암호화한 상태에서 연산할 수 있는 차세대 암호기술이다. / 사진=한국전자통신연구원(ETRI)

국내 연구진이 기존 암호체계를 대체할 수 있는 칩 기술을 개발했다. 기존 암호체계는 데이터를 주고받을 때 암호화하고 이를 활용할 때 재식별, 계산 과정 등을 거친다. 하지만 이번에 개발한 칩을 적용하면 곧바로 암호화된 데이터를 고속 연산할 수 있어 '보안과 속도'를 동시에 잡을 수 있다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 박성천 보안시스템온칩(SoC)융합연구실장 연구팀이 '완전동형 암호' 칩을 개발했다고 6일 밝혔다. 완전동형 암호란 데이터를 암호화한 상태에서 연산할 수 있는 암호기술이다. 데이터를 추가로 재식별하는 과정 없이 그대로 처리할 수 있어 차세대 암호 기술로 불린다.

기존 암호 기술은 암호화된 데이터를 바로 연산할 수 없었다. 비밀 키를 사용, 데이터를 재식별해 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.

완전동형 암호 기술을 적용한 칩. / 사진=한국전자통신연구원(ETRI)

연구팀이 개발한 완전동형 암호 칩은 정보를 암호화하면 암호문이 수천 비트(bit)의 계수를 갖는 수만 차수 이상의 다항식들로 표현한다. 데이터가 암호화된 상태, 즉 고차 다항식 간 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈 등 연산을 빠르게 처리한다. 암호화된 데이터를 바로 연산하기 때문에 아무도 원래의 데이터를 볼 수 없는 장점을 지닌다.

특히 동형암호 기술은 중앙처리장치(CPU)나 그래픽처리장치(GPU)로 계산하기엔 구조적 한계가 있었다. 하지만 연구팀은 동형암호 특성을 반영한 동형처리유닛(HPU)의 핵심기술을 개발했다. HPU를 적용하면 양자컴퓨터의 해킹까지 막아낼 수 있다는 게 연구팀의 설명이다.

연구팀은 향후 동형암호 전용 시스템온칩(SoC)을 구현해 실용화할 계획이다. 또 하나의 칩에서 유연하게 고속 연산할 수 있고 다양한 AI(인공지능) 알고리즘과 호환하는 HPU 칩도 구현키로 했다.

연구팀은 국방, 공공, 의료, 금융, 산업 등 높은 보안을 요구하는 업계에 동형암호 기술을 적용할 수 있다고 본다. 특히 연구팀은 클라우드 컴퓨팅 서비스 기업이나 데이터베이스 관리시스템 기업, 반도체 설계 기업, 공공·국방 등 민감 데이터 활용 기업 등에 관련 기술을 이전할 계획이다.

박성천 실장은 "유망기술로 손꼽히던 동형암호 고속연산 칩 핵심기술을 연구해 동형암호의 실용화를 앞당길 수 있는 계기를 마련했다"며 "이번 기술로 세계적인 수준의 성능을 개발하고 사업화해 우리나라가 보안기술을 선도하도록 노력하겠다"고 밝혔다.

연구팀은 이번 연구를 통해 칩 핵심기술 검증용 시제품, 소프트웨어 14건, 국내외 특허 21건 출원, 논문 8편 등의 성과를 냈다. 이번 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 수행됐으며 현재 네이버, 네오와인, 티맥스티베로, 성균관대, POSTECH(포항공과대), 인하대 등이 공동연구 중이다.

김인한 기자 science.inhan@mt.co.kr