[보안 따라잡기]`끝판왕` 양자보안 5G폰 등장, 왜 안전한가

`예측 불가능` 양자 무작위성 활용해 암호해독 가능성 낮춰

차세대 보안 `양자암호통신` 도입도 머지않아…기술개발 박차

양자컴퓨터 등장으로 양자보안도 각광…`창과 방패` 대결 가속화

SK텔레콤자회사 IDQ(ID Quantique) 연구진들이 SK텔레콤분당사옥에서 `갤럭시 A 퀀텀` 스마트폰과 양자난수생성(QRNG) 칩셋을 테스트하고 있다.(사진=SK텔레콤 제공)

[이데일리 이후섭 기자] 국내에서 세계 최초로 양자보안과 5세대(5G) 이동통신 기능을 모두 갖춘 스마트폰이 출시되면서 양자보안 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 현존하는 보안기술 가운데 가장 안전하다고 평가받는 양자보안 기술은 어떤 방식으로 이뤄지는 것일까.

◇`예측 불가능` 양자 무작위성 활용해 암호해독 가능성 낮춰

SK텔레콤(017670)은 삼성전자(005930)와 협력해 `양자난수생성 칩셋`을 탑재한 5G 스마트폰 `갤럭시 A 퀀텀`을 오는 22일 공식 출시한다. 갤럭시 A 퀀텀은 양자보안 기반의 △T아이디 이중 로그인 △SK페이 생체인증 보호 △블록체인 모바일전자증명 서비스 `이니셜(initial)` 등의 보안 기능을 제공한다.

양자보안은 더 이상 쪼갤 수 없는 물리량의 최소 단위인 양자 기술을 이용해 보안을 강화하는 기술이다. 기존에 주로 통신망과 서버에 적용됐었지만, 이번에 스마트폰에도 탑재돼 일반 이용자가 생활 속에서도 체감할 수 있게 됐다.

SK텔레콤은 양자난수생성기(QRNG)를 휴대폰에 들어갈 정도인 가로 2.5㎜x세로 2.5㎜ 크기로 만드는데 성공하며 세계 최초 양자보안폰을 내놓을 수 있었다. 양자난수생성 칩셋 내부에서 상보성금속산화막반도체(CMOS) 이미지센서가 발광다이오드(LED) 광원이 방출한 빛(광자)을 감지하고, 이때 `일정한 시간동안 일정한 센서 면적 안에 감지되는 광자의 개수는 예측 불가능하다`는 양자의 무작위성(Randomness)을 이용해 난수를 추출한다. 즉 예측 불가능하고 패턴이 없는 순수 난수를 만들어 각종 개인정보와 금융거래 정보 등이 담긴 스마트폰에 대한 해킹을 막는 것이다. 해당 난수는 T아이디, SK페이, 이니셜 앱 등에 제공돼 각 앱에서 사용하는 암호키를 생성하는데 활용된다.

SK텔레콤이 개발한 `양자난수생성 칩셋`(사진=SK텔레콤 제공)

◇차세대 보안 `양자암호통신` 도입도 머지않아…기술개발 박차

QRNG가 모든 해킹을 원천적으로 차단할 수는 없지만, 기존의 일반 난수에 기반을 둔 암호키에 비해 양자에 기반한 난수 메카니즘을 도입하면서 보안성을 한층 강화했다는데 의의가 있다. 업계에서는 양자난수생성기가 스마트폰에 도입된 만큼 머지 않아 다음 단계인 양자암호통신으로 나아갈 수 있을 것으로 예상하고 있다. 양자 기술이 통신에 적용된 양자암호통신은 도청마저 불가능하게 만들 수 있다. 송신부와 수신부만 해독할 수 있는 도청 불가능한 암호키를 생성하는 `양자키분배(QKD)` 기술이 핵심이다. 이 기술을 네트워크에 적용하면 통신 데이터를 단 1번만 확인할 수 있는 상태로 전달할 수 있다. 만약 누군가 양자 암호 통신 기술이 적용된 네트워크에 해킹이나 감청을 시도하면 망가진 정보만 얻어간다.

SK텔레콤은 양자암호통신을 5G 가입자인증 서버 등에 적용했고, KT는 최근 5G 데이터를 국내에서 개발한 양자 암호 통신 기술로 암호화한 뒤 전송하는 실증(필드 테스트)에 성공했다고 밝혔다.

◇양자컴퓨터 등장으로 양자보안 기술도 각광…`창과 방패` 대결 가속화

이런 양자보안 기술은 기존 보안체계를 뒤흔들 수 있는 양자컴퓨터의 등장으로 각광을 받고 있다. 구글은 지난해 9월 현존 최고의 슈퍼컴퓨터로 1만년 계산해야 풀 수 있는 수학문제를 단 3분 20초만에 푸는 양자컴퓨터를 개발한 바 있다. 양자컴퓨터가 해킹 기술에 활용될 경우 이에 대응할 수 있는 방안으로 양자보안이 꼽히며 기술 경쟁이 가속화되고 있다.

최근 국내에서는 양자컴퓨터도 뚫지 못하는 고속 암호기술이 개발되기도 했다. 국가수리과학연구소 암호기술연구팀이 양자컴퓨터를 이용한 공격에도 안전한 다변수 이차식 문제기반 공개키 암호 알고리즘을 개발한 것이다. 공개키 암호 속도도 8비트 CPU에서 국제표준 대비 30배 이상 빨라졌다. 연구진의 측정 결과 국제표준 공개키 암호 뿐 아니라 다른 난제 기반 양자내성 암호보다 속도가 빠른 것으로 나타났다.

양자내성암호 비밀키 형태.(자료=국가수리과학연구소)