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03.29 (금)

반도체 만들어질 때 미세한 차이, '지문'처럼 해킹막는다

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회전하며 직진하는 빛의 특성을 이용한 광트랜지스터 개발

암호화 소자 통해 하드웨어 수준에서 복제·도감청 차단

뉴스1

(a)연구진이 개발한 소자의 모습, (b)카이랄 액정 네트워크 필름을 갖는 물리적 복제 방지 기능 부위의 편광 광학 현미(POM) 사진 (한국과학기술연구원 제공) 2020.10.20/뉴스1

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(서울=뉴스1) 김승준 기자 = 국내 연구진이 지문처럼 반도체가 제조될 때 미세하게 생기는 차이를 보안에 활용하는 기술을 개선했다. 이 기술은 점차 생활 속으로 들어오는 사물인터넷(IoT)을 안전하게 활용하는 데 도움이 될 전망이다.

한국과학기술연구원(KIST)는 광전소재연구단 소속 임정아, 주현수 박사팀이 부산대학교 고분자공학과 안석균 교수팀과 공동연구를 통해 하드웨어 구조 변경 없이도 빛의 특성을 이용해 물리적 복제 방지 기능(PUF)의 보안성능을 크게 강화할 수 있는 암호화 소자를 개발했다고 20일 밝혔다.

하드웨어 기반의 PUF 반도체 칩은 인간의 홍채나 지문처럼 고유의 물리적 코드를 갖고 있다. 제조공정에서 생성되는 미세구조의 편차를 키 값으로 갖기 때문에 PUF로 생성되는 보안 키는 랜덤하게 생성되어 고유성을 지니며 복제할 수 없다. . 보안성을 높이려면 보안 키의 수를 늘려, 보안 키의 조합의 수를 늘려야 하는데, 그러려면 하드웨어의 구조도 바꿔야 하는 한계가 있다.

연구진은 이러한 한계를 빛의 편광 특성을 활용했다. 빛은 여러 방향으로 진동하면서 나아가게 되는데, 연구진은 원을 그리며 나선형으로 나아가는 빛인 원편광(Circularly polarized light)을 암호화에 활용했다. 원편광을 활용하기 위해, 콜레스테릭 액정 필름을 근적외선을 감지하는 성능이 우수한 유기 광트랜지스터에 결합했다.

콜레스테릭 액정은 분자가 나선 축을 따라 꼬이면서 배열돼 액정의 구조가 나선형으로 돼 있다. 이러한 구조 덕에 원편광의 회전 방향에 따라 소자에 도달하는 빛의 양이 조절된다. 여기에 결합한 광트랜지스터는 액정 나선구조의 방향과 같은 방향으로 회전하는 빛은 반사하고, 반대 방향의 빛은 투과 시켜 시계방향 또는 반시계 방향으로 진행하는 빛의 회전 방향을 구분 할 수 있다.

연구진이 개발한 소자는 물리적 크기를 바꾸지 않고도 암호화 키 생성에 사용되는 조합의 수를 증가시킬 수 있었다. 또한 개발한 소자는 기존의 나노패터닝 기반 근적외선 원편광 감응 광트랜지스터보다 최소 30배 이상 우수한 감도를 보였다.

임정아 박사는 "복잡한 나노 공정없이 용액공정으로도 간단하게 고감도 근적외선 원편광 감응 소자를 제작할 수 있다는 점을 보였다"며 "이 소자는 근적외선을 활용하기 때문에 향후 다양한 차세대 광전소자 시스템에 활용될 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부지원 아래 KIST 주요사업 및 한국연구재단 전략과제, 개인기초과제 및 소재융합혁신기술개발사업으로 수행됐으며, 소재 분야의 국제학술지 어드밴스드 펑셔날 매터리알스(Advanced Functional Materials)에 연구 게재됐다.
seungjun241@news1.kr

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