커넥티드카 해킹돼 교통사고?…'양자 난수'로 막는다

세계에서 가장 작고 가장 저렴한
양자난수생성 칩, SK텔레콤 개발
드론·스마트폰 등에 탑재 가능
슈퍼컴퓨터도 암호패턴 못 풀어

현재의 암호체계는 유사 난수(Pseudorandom number)를 활용한다. 유사 난수란, 무작위한 것처럼 보이지만 실제로는 일정한 패턴을 가지고 있는 숫자다.

"4차산업혁명의 시대, 가장 쉬운 청부살인 방법은 '커넥티드카 해킹'이다."

상상만해도 끔찍한 우스개다.

차량과 차량사이의 통신은 물론, 차량안에서 가정내 스마트홈 컨트롤은 물론 업무도 가능한 커넥티드카는 일명 '바퀴달린 스마트폰'이라 불린다. 그러나 누군가가 인터넷에 연결된 차량을 해킹해 방향을 틀거나 오작동을 유발할 경우 그 피해는 상상하기도 힘들다.

통신으로 모든 것이 연결되는 시대가 눈앞에 있다. 그만큼 연결의 '보안'도 중요해진다. 커넥티드카 뿐만 아니라, 드론, 스마트폰 등 디지털기기는 해킹으로부터 안전을 담보해야한다.

'양자(Qauntum)'기술로 초연결시대의 안전을 도모하려는 시도가 최근 빛을 발하고 있다. 양자란, 상호작용을 하는 물리량의 최소단위다. 물질을 분자, 원자, 소립자로 쪼갤 때 더 이상 쪼개지지 않는 최소단위가 바로 양자다.

23일 SK텔레콤은 "세계에서 가장 작은 크기의 양자난수생성 칩(chip) 시제품 개발에 성공했다"고 23일 밝혔다.

양자난수생성기(QRNG, Quantum Random Number Generator)는 양자의 특성을 이용해 예측이 불가능하고 패턴이 없는 '순수 난수(True random number)'를 지속적으로 만들어주는 장치다.

SK텔레콤 분당사옥에 위치한 '양자암호통신 국가시험망'에서 SK텔레콤 직원이 5x5mm 크기의 양자난수생성 칩을 들고 있는 모습.

◆세계에서 가장 작고, 가장 안전한 양자난수생성칩 개발

현재의 암호체계는 유사 난수(Pseudorandom number)를 활용한다. 유사 난수란, 무작위한 것처럼 보이지만 실제로는 일정한 패턴을 가지고 있는 숫자다.

그동안의 디지털환경에서는 유사 난수로도 충분한 보안성 유지가 가능했다. 그러나 패턴을 읽어내는 연산 능력이 뛰어난 슈퍼컴퓨터가 등장하면서, 기존 암호체계의 해킹 위험성이 높아졌다.

이에 반해 양자난수생성기로 만들어지는 난수(Random number)는 패턴이 없는 불규칙한 숫자다. 양자난수생성기로 만든 난수를 암호로 활용하면, 아무리 연산이 빠른 슈퍼컴퓨터라도 쉽게 암호를 풀어낼 수 없다.

이를 이용하면 보다 안전한 암호를 만들 수 있다. 금융 서비스를 위해 사용 중인 OTP, 공인인증서 등이 기존 암호체계를 활용 중인 대표 사례이며, 양자 난수가 적용되면 보안 능력이 향상될 수 있다.

이는 사물인터넷(IoT) 제품 역시 마찬가지다. 산업용 드론과 같은 중요한 IoT 제품은 통신 인증을 위해 자신의 고유값을 기지국에 알려줘야 한다.

그런데 이 고유값이 외부에 노출되면 안되기 때문에, 반드시 암호화해서 보낸다. 패턴이 있는 난수를 이용해 암호화하면, 해커가 이 약점을 찾아 고유값을 탈취할 수 있다. 만약 IoT기기가 자율주행차라면 위험성은 훨씬 커진다.

그러나 암호화를 위해 양자 난수를 활용하면, 해커가 난수를 탈취하더라도 활용할 수 있는 방법이 없다.

양자 난수의 뛰어난 보안성을 인지한 해외 각국들이 양자난수생성기를 개발하며, 군사 등 특수 용도로 활용하고 있다.

이처럼 뛰어난 보안 능력에도 불구하고 양자난수생성기가 대량으로 상용화되지 못한 이유는 크기와 가격 때문이다. 대부분의 양자난수생성기가 신용카드보다 크며, 가격대도 수십~수백만원 수준이다.

이번에 SK텔레콤이 개발한 초소형 비메모리 반도체 칩 형태의 양자난수생성기는 손톱 보다 작은 크기다. 5x5mm의 초소형 칩 형태다. 양자난수생성기가 다양한 제품에 적용될 수 있도록 가격도 몇 천원 수준으로 낮게 책정할 방침이다.

또한, SK텔레콤은 USB 형태의 양자난수생성기 개발에도 착수했다. 반도체 칩 형태의 양자난수생성기는 제품 개발 단계부터 탑재를 해야 하지만, USB 형태는 이미 상용화된 제품에 연결해 양자난수를 생성해 줄 수 있는 장점이 있다.

SK텔레콤 분당사옥에 위치한 '양자암호통신 국가시험망'에서 SK텔레콤 직원이 5x5mm 크기의 양자난수생성 칩을 측정하고 있다.

◆IoT는 '양자난수생성기', 광통신은 '양자암호통신'…SKT의 양자기술 양날개

SK텔레콤은 복수의 보안 업체와 손잡고 양자난수생성 칩의 글로벌 시장 진출을 추진 중이다. 사용자의 안전을 위해 보안이 필수인 자율주행차 등에서 양자난수생성기의 활용도가 높다.

SK텔레콤은 양자암호통신 시스템의 해외 광통신 시장 진출도 추진하고 있다. SK텔레콤은 지난달 양자암호 장거리 통신을 위한 전용 중계장치를 개발하며, 세계적인 기술력을 갖췄다고 평가 받고 있다.

지난 2월 스페인 바르셀로나에서 열린 'MWC 2017'에서는노키아와 양자암호기술 기반의 '퀀텀 전송 시스템'을 공동 개발하고, 차세대 광전송 장비에 양자암호기술을 탑재하기로 했다.

글로벌 양자정보통신 시장 전망도 밝다. 마켓리서치미디어에 따르면, 국내 양자정보통신 시장은 2025년 약 1조4000억 원, 글로벌 시장 규모는 약 26조9000억원에 달할 전망이다.

박진효 SK텔레콤Network기술원장은 "인공지능, 자율주행 등 데이터가 중요해지는 시대가 올 것을 예측했고, 이런 중요한 데이터 송수신을 위한 암호의 중요성이 더 높아질 것이라고 믿었기에 양자암호 기술개발에 집중했다"며 "향후 중소기업과의 협업을 통해 양자암호 글로벌 시장에 진출할 것"이라고 말했다.

김동표 기자 letmein@asiae.co.kr