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왼쪽부터 고려대 신소재공학부 오승주 교수(교신저자), 성균관대 화학공학부 권석준 교수(교신저자), 고려대 신소재공학부 박태성 연구원(제1저자), 안준혁 연구원(제1저자), 성균관대 화학공학부 강태우 연구원(제1저자). |
[대학저널 이선용 기자] 고려대학교 신소재공학부 오승주 교수 연구팀이 성균관대학교 권석준 교수 연구팀과 함께, 사물인터넷(Internet of Things, IoT) 시스템에 적용 가능한 물리적 복제 불가 함수 기반 암호화 장치를 개발했다.
이번 연구 결과는 세계적으로 저명한 학술지 ‘Science Advances(IF:11.7)’ 온라인에 4월 25일 게재됐다.
최근 사물인터넷과 연결(connected) 기술의 확산으로, 이를 겨냥한 사이버 공격 위험이 크게 증가하고 있다. 그러나 공인인증서, 전자서명과 같은 소프트웨어 기반 보안 체계는 민감한 정보가 유출될 수 있는 구조적 취약점을 갖고 있다. OTP나 보안카드 등의 오프라인 보안 시스템도 소프트웨어 알고리즘에 의존하고 있어 근본적인 해결책이 되기 어렵다.
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나노입자-양자점 하이브리드 나노소재를 이용한 광학적·전기적 PUF 소자의 구성 및 암호화 알고리즘의 개략도. |
이에 따라, 고유한 특성을 기반으로 암호 키를 생성하는 물리적 복제 불가 함수(Physically Unclonable Function, PUF) 기술이 주목 받았다. 하지만 현재까지의 PUF 소자는 보안성이 높으면 실용성이 떨어지고, 실용성을 확보하면 보안성이 낮아진다는 모순이 존재한다.
이러한 한계를 해결하고자, 공동 연구팀은 하나의 장치 안에 전기적·광학적 특성을 동시에 갖춘 PUF 소자를 개발했다. 비전도성 양자점과 전도성 나노입자를 정밀하게 조절해 나노 수준의 무작위성을 지닌 하이브리드 박막을 제작하고, 이를 전극 위에 형성해 무작위 전도 특성을 확보했다.
또한, 양자점 표면에서만 형성되는 페로브스카이트를 활용해 불규칙한 광학 패턴을 구현하여, 두 가지 물리적 무작위성을 보유한 고보안 암호화 장치를 완성했다.
아울러 공동 연구팀은 개발한 PUF 소자에 최적화된 암호화 알고리즘을 적용함으로써, 보안성과 실용성을 모두 확보했다. 특히, 스마트폰을 활용한 시연을 통해 상용 기기와의 우수한 호환성과 사용 편의성도 입증했다.
공동 연구팀은 “이번 연구를 통해 사물인터넷 시스템에 높은 호환성과 강력한 보안을 제공할 수 있는 물리적 보안 소자의 실현 가능성을 확인했다”며 “향후 다양한 산업 분야에 응용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.
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