사물 인터넷 시대에 정보 유출을 방지할 수 있는 물리 보안키 생성의 실마리를 자연에서 찾았다.

광주과학기술원(GIST) 전기전자컴퓨터공학부 송영민 교수 연구팀은 누에고치에서 뽑아낸 실크에 존재하는 마이크로-나노 크기의 계층적 구조를 이용해 물리 보안키(Security Key)를 생성하는 방법을 개발했다고 12일 밝혔다.

통상 물리적 복제 불가능 소자(Physically Unclonable Function, PUF)로 불리는 보안키 기술은 기존에는 복잡한 반도체 공정을 이용해 제작했으나, 이번 연구에서 제작된 PUF는 자연계에 존재하는 실크 자체를 이용하기 때문에 별도의 제작공정이 필요 없다.

연구팀이 개발한 실크 기반 물리 보안키는 사물 인터넷 기기 및 말단 사용자(End user)의 강력한 보안 유지를 위한 인증 소자뿐만 아니라 데이터 전송 및 저장에 대한 암호화 키(Key) 생성 등으로의 응용을 위한 실마리가 될 것으로 기대된다.

자연계 실크 표면에 LED 빛을 조사하면 실크 내부의 무질서하게 분포돼 있는 나노 및 마이크로 크기의 계층적 구조로 인해 빛이 회절돼 랜덤한 위치에서 강하게 빛이 모이게 되며, 이미지 센서에서 흡수해 전기신호로 변환하면 1과 0으로 이루어진 보안키를 생성할 수 있게 된다.

실크를 통해 생성된 암호키는 미국 국립표준연구소(NIST: National Institute of Standards and Technology)에서 제공하는 랜덤성 테스트를 통과했으며, 높은 재현성과 랜덤성을 나타내는 것으로 확인됐다.

한편 이번 연구는 자연계에서 존재하는 랜덤 섬유 매체인 실크를 이용한 것이나 전기 방사, 또는 3D 프린팅 기술을 이용해 랜덤 섬유매체를 제작해 습도와 온도에 강인한 물리적 복제 불가능 소자를 개발 할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

송영민 교수는 “자연계 실크에도 인간의 지문과 같은 고유의 암호키가 있다는 것을 밝혀낸 첫 사례”라며 “복잡한 공정 없이 자연에 있는 그대로의 물질을 이용한다”고 설명했다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 미래소재디스커버리사업 등의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션(Nature communications)’에 2022년 1월 11일 게재됐다.