국내 연구진, 해킹 막아내는 '암호반도체' 개발...'세계 최초'

조인준 기자 / 기사승인 : 2024-02-29 10:21:49
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▲보안용 암호 반도체 소자의 난수 발생 개념도(사진=KAIST)

국내 연구진이 해킹을 막을 수 있는 암호 반도체를 세계 최초로 개발했다.

한국과학기술원(KAIST) 전기및전자공학부 최양규·류승탁 교수 연구팀은 '해킹막는 암호반도체'를 개발하는데 성공했다고 29일 밝혔다.

최근 사물인터넷(IoT), 자율주행 등 5G/6G 시대 소자 또는 기기간의 상호 정보교환이 급증하는 요즘, 해킹 공격도 고도화되고 있어 이를 방지하기 위한 보안기능 강화가 꼭 필요한 상황이다.

이에 연구팀은 100% 실리콘 호환 공정으로 제작된 핀펫 기반 보안용 암호반도체 '크립토그래픽 트랜지스터'(이하 크립토리스터)를 개발했다. 크립토리스터는 트랜지스터 하나로 이뤄진 독창적 구조를 지녔으며, 동작 방식 또한 기존 반도체와 다른 독특한 특성을 지닌 난수발생기다.

난수발생기란 무작위성 기회보다 이론적으로 예측을 더 할 수 없도록 일련의 숫자나 심볼을 생성해내는 장치로 인공지능(AI) 등 모든 보안 환경에서 가장 중요한 요소다. 실제로 고급 암호화 표준(AES)에서 보안 칩 전체 면적의 약 75%, 에너지 소모의 85% 이상을 차지한다. 다만 기존 난수발생기는 전력 소모가 매우 크고 실리콘 CMOS 공정과의 호환성이 떨어진다는 단점이 있다.

연구팀은 반도체 소자의 입체 구조 게이트(핀펫)가 갖는 전위 불안정성을 이용해 무작위로 0과 1을 예측 불가능하게 내보내는 난수발생기를 개발하는데 성공했다고 설명했다. 연구팀이 개발한 크립토리스터는 기존 세계 최고 수준 연구 난수생성기 대비 점유 면적은 약 2600배, 전력 소모는 약 3800배 개선됐다.

연구를 주도한 김승일 KAIST 박사과정은 개발된 "암호 반도체로서 초소형·저전력 난수발생기는 특유의 예측 불가능성으로 인해 보안 기능을 강화해 칩 또는 칩 간의 통신 보안으로 안전한 초연결성을 지원할 수 있고, 특히 기존 연구 대비 에너지, 집적도, 비용 측면에서 탁월한 장점을 갖고 있어 사물인터넷 기기 환경에 적합하다"고 말했다.

이변 연구결과는 2월 국제학술지 '사이언스 어드밴시스' 온라인에 게재됐다.

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