"초고속 통신시대에 필요한 암호반도체" 세계 최초 개발

KAIST, 저전력-초소형 암호반도체 개발
현 반도체공정으로 양산가능 장점

사물인터넷(IoT), 자율주행 등과 더불어 5G, 6G 초고속 통신시대를 맞아 소자 또는 기기 간의 정보교환이 급증하면서 이에 따른 해킹공격도 고도화되고 있다. 

인공지능을 포함한 모든 보안환경에서 가장 중요한 요소는 난수발생기다. 난수발생기는 현재 가장 널리 사용되는 보안칩인 ‘고급 암호화 표준(AES)’의 물리적 면적 75%, 에너지 소모 85% 이상을 차지한다. 

때문에 기존 회로기반 난수발생기는 전력소모 및 크기 문제와 더불어 실리콘 CMOS 공정과 호환성이 떨어지는 등 많은 단점을 갖고 있다.

과학·산업계는 모바일 혹은 사물인터넷에 탑재 가능한 저전력, 초소형 난수발생기 개발을 위해 경쟁 중이다.

세계 최초 암호반도체 개발

KAIST 전기및전자공학부 최양규 교수와 류승탁 교수 공동연구팀이 해킹을 막는 보안용 암호반도체를 세계 최초로 개발했다.

보안용 암호 반도체 소자 개념도. KAIST

일반적으로 모바일 기기 등에서 정보를 교환할 때 데이터를 암호화하는 알고리즘에는 해커가 암호화한 알고리즘을 예측할 수 없도록 하는 것이 중요하다. 

연구팀은 기존보다 전력소모와 점유면적을 수천 배 작은 암호 반도체인 단일소자 기반 크립토리스터를 개발했다. 

이 기술은 무작위 0과 1의 난수 배열이 매번 다른 결과가 나오도록 해 예측 불가능토록 함으로써 공격을 차단하는 원리가 적용됐다.

이번 크립토리스터 기반 난수발생기 연구는 지금까지 구현한 사례가 없는 세계 최초로, 기존 논리연산용 또는 메모리용 소자와 동일한 구조의 트랜지스터이기 때문에 현재 반도체 설비를 이용해 저비용 대량 양산이 가능하다.

이번 연구를 주도한 김승일 박사과정은 “이번 연구는 초소형, 저전력으로 예측 불가능성 보안기능을 강화해 칩 또는 칩 간 통신보안과 안전한 초연결을 지원할 수 있다”며 “특히 기존 연구대비 에너지, 집적도, 비용 등 측면에서 탁월한 장점을 갖고 있어 사물인터넷 기기환경에 적합하다”고 설명했다.

한편 이번 연구는 국제 저명 학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’ 2024년 2월 온라인판에 게재됐다.

대덕특구=이재형 기자 jh@kukinews.com