양자 컴퓨터로도 풀지 못하는 암호 생성
5G 시대 주목받는 보안 기술로 급 부상
[제네바(스위스)=최수진 기자]양자암호통신은 양자키분배(QKD)·양자난수생성기(QRN) 등 핵심 기술을 통신망에 적용해 제 3자의 정보 탈취를 원천 차단하는 기술이다.해당 기술은 SK텔레콤이 지난 26일(현지시간) 스페인 바르셀로나에서 열린 MWC(모바일월드콩그레스)에서 세계 제 1위 양자암호통신 기업 IDQ을 인수해 이목을 모았다.
양자암호통신은 일반인들에게는 생소하지만, 멀지도 가깝지도 않은 미래에 있는 기술이다. SK텔레콤은 2017년 7월 세계에서 가장 작은 5X5mm 크기의 양자난수생성칩을 개발했고 올해 2월 K-시티에서 향후 자율주행차에 적용할 계획을 밝혔다.
이동통신 업계는 인텔·IBM·구글·MS 등이 개발 중인 양자컴퓨터가 수년 내 상용화되면 기존 통신망의 수학적 암호체계가 해킹될 가능성이 높다고 내다보고 있다. 이에 대한 해결책으로 도청이 원천적으로 불가능한 양자암호통신에 주목하고 있다.
그렇다면, 양자암호통신은 정확히 어떠한 기술일까. 양자암호통신은 양자(Quantum, 더 이상 쪼갤 수 없는 물리량의 최소 단위)의 특성을 이용해 도청 불가능한 암호키를 생성해 송신자와 수신자 양쪽에 나눠주는 통신기술이다. 암호키를 가진 송신자와 수신자만 암호화된 정보를 해독할 수 있다.
기존 암호통신 체계와 비교해보면 확연한 차이를 느낄 수 있다. 기존 암호통신과 양자 암호통신은 송신자의 암호화→ 정보전달 → 수신자의 복호화의 과정으로 이뤄진다.
즉, 송신자가 정보를 안전장치(암호키)와 섞어서 제3자가 알 수 없는 형태의 암호문을 만들어 전송하면, 수신자가 안전장치(암호키)를 이용해 암호문에서 정보를 복원하는 식이다.
기존 암호키 분배 방식은 송신자가 열쇠(암호키)를 금고(공개키)에 넣고 잠궈 수신자에게 보내고 수신자가 기존에 가지고 있던 비밀번호로 금고를 열어 열쇠(암호키)를 얻는다. 이후 수신자는 이 열쇠로 송신자가 보낸 암호문을 해독한다.
제3자가 중간에서 금고를 탈취한다고 가정하면 양자 컴퓨터의 빠른 소인수분해 연산 능력을 이용해 수신자만 알고 있는 비밀번호를 곧바로 알아낼 수 있다. 이를 통해 제3자는 금고 안의 열쇠(암호키)를 손에 넣어 송신자가 보낸 암호문을 손쉽게 해독 가능하다.
그러나 양자 암호키 분배(공급) 방식은 기존 방식과 달리 송신자와 수신자가 양자를 주고 받으며 같은 열쇠(암호키)를 동시에 생성한다. 송신자와 수신자가 각자 가진 QKD 기기를 통해 양자를 주고 받으며 양자의 특성(불확정성)을 활용해 예측 불가능한 암호키를 만드는 원리다.
제3자가 중간에서 양자를 탈취한 후 측정하면 양자의 상태 값이 훼손돼 복제가 불가능하다. 또 송신자와 수신자는 양자의 변형 여부를 즉각 감지할 수 있어 탈취 사실을 바로 알게된다. 새로운 열쇠(암호키)는 1분 내 다시 생성될 수 있다.
양자암호통신은 향후 5G(5세대) 이동통신 시대가 왔을 때, 단순한 정보 데이터가 아닌, 개인의 재산이나 생명, 국가 안보와 직결되는 정보들을 보안하는데 유용하게 쓰일 것으로 예상된다.
특히 SK텔레콤은 2011년 민간기업 최초로 전담 연구 조직인 퀀텀 테크랩(Quantum Tech. Lab)을 신설했다. 물리학·수학,·공학 분야 박사 전문인력을 포함한 총 13명의 전문인력을 채용해 연구개발에 박차를 가했다.
한명진 SK텔레콤 상무는 "양자암호통신에 관련된 연구를 2011년 퀀텀 랩에서 시작했는데, 그 때만해도 미래가 어떻게 될지 모르니 해보자고 했다"며 "학문적, 기술적으로 잘나가는 곳이 IDQ 였고 양자암호난수생성기를 IDQ로부터 라이센싱해서 받아보니 가능성을 발견, 투자를 결심했다"고 말했다.
제네바(스위스)=최수진 한경닷컴 기자 naive@hankyung.com
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