국가수리과학연구소, NIST 표준 양자내성암호 실증 성공

Pixhawk 기반 PX4 드론 비행 제어 통신에 적용

국가수리과학연구소(NIMS)는 암호기술 연구사업팀이 미국 NIST 표준 양자내성암호(PQC·Post-Quantum Cryptography)와 NIST Additional Digital Signature Round 2 선정 알고리즘을 드론의 MAVLink 제어 통신 계층에 직접 적용한 상태에서 Pixhawk 기반 드론의 실제 이륙 및 비행에 성공했다고 20일 밝혔다.

이번 실증은 오픈소스 드론 비행 제어 스택인 PX4를 기반으로 수행됐고 MAVLink 통신 계층에 PQC 적용 아키텍처를 결합하고 해당 MAVLink를 사용하는 PX4 비행 제어 스택이 실제 Pixhawk 보드 상에서 기존 표준 프로토콜의 구조를 변경하지 않은 채 정상적으로 동작하도록 구현했다는 점이 특징이다.

이번 연구의 실증은 PX4 기반 드론이 실제로 사용하는 MAVLink 제어·텔레메트리 통신 계층에서 양자 보안 수준을 제공하기 위해 PQC 전자서명·키설정 알고리즘과 AES 알고리즘을 직접 수행하는 구조를 제안·구현했다는 점에서 기존 실증 사례와 명확한 차별성을 갖는다.

지상국이 생성한 제어 명령에 대해 드론이 암호학적으로 진위를 검증하고 이후 제어 통신의 기밀성·무결성·인증을 관리함으로써 비행 제어 통신 자체의 신뢰성을 확보한 것이 핵심 성과이다.

이는 양자내성암호를 외부 암호 모듈이나 통신 채널 보호 수준에 국한했던 기존 접근을 넘어 드론의 실시간 제어 루프와 공존 가능한 보안 기술로 확장한 사례로 평가된다.

연구팀 책임자인 심경아 박사는 “이는 기존 고전 암호를 PQC로 단순히 대체한 결과가 아니라 TLS 등 기존 통신 보안 프로토콜의 적용이 어려운 실시간성·자원 제약·통신 구조를 종합적으로 고려해 제약 환경에 특화된 경량 PQC 적용 아키텍처를 실제 시스템에 구현하고 검증한 결과”라며 “이번 실증은 기초 비행 단계에서의 검증 결과로, 복합 임무 수행이나 장거리·다중 드론 환경에 적용하기 위해서는 추가적인 성능 최적화와 확장 검증이 필요하다”고 말했다.

연구팀은 향후 드론을 포함한 다양한 제약 환경(UxV, IoT, 산업 제어 시스템, 헬스케어 기기 등)에 적용 가능한 도메인 특화 경량 PQC 아키텍처 연구를 확대하고, 해당 기술을 기반으로 산업체 대상 기술이전을 단계적으로 추진할 계획이다.

또한 제약 환경에서의 추가 실증을 공동으로 추진할 산업체 협력 파트너를 모색중이며 관련 실증 및 기술이전 협력 문의를 접수하고 있다.

대전=박희윤 기자 hypark@sedaily.com
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