ETRI, 무선양자암호통신용 집적화 부품 개발…해킹 원천차단 가능

【대전=뉴시스】김양수 기자 = 국내 연구진이 무선 양자암호통신에 필요한 핵심 집적화 부품을 자체 기술로 개발해 실제환경에서 양자 신호를 전송하고 복원하는데 성공했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 해킹을 원천적으로 차단할 수 있는 차세대 보안통신기술인 무선 양자암호통신기술을 이용해 연구원 옥상 100m 이상의 거리에서 야간 뿐만 아니라 낮에도 양자 신호(광자)를 전송하고 복원하는데 성공했다고 11일 밝혔다.
 
양자암호통신은 단일 광자(Photon)를 전송해 양자역학적 복제 불가능성을 기반으로 매우 높은 보안성을 보장하는 암호통신이다. 양자상태로 정보를 전송하면 해킹 등 복제를 시도할 경우 양자상태가 변형돼 정보가 파괴, 무조건적 수준의 보안성을 확보할 수 있다.

ETRI가 이번에 개발한 무선 양자암호통신 시스템 기술은 빛의 알갱이인 광자(Photon)에 정보를 담아 전송하고 복원해 암호키를 생성하는 기술로, 제 3자가 데이터를 탈취하면 양자 정보가 변형돼 해킹이나 도청이 원천적으로 불가능하다.
 
ETRI는 해당기술을 실제 100m 이상의 전송 거리에서 전송시켜 밤의 경우 1%, 낮에는 3% 수준의 우수한 양자비트오류율을 유지하는데 성공했다. 이 시연에는 초당 20만 비트 이상의 암호키 생성이 가능한 200kbps 수준의 기술이 활용됐다.
 
연구원에 따르면 일반적으로 양자 신호를 잘못 전달하는 비율을 양자비트오류율이라 하며 11% 이하이면 양자 암호키를 생성할 수 있다. 오류율이 낮을수록 더 빠른 속도로 암호키를 생성할 수 있으며 3%의 양자비트오류율은 아주 우수한 성능이다.

양자암호통신을 통해 생성한 암호키는 저속의 암호키를 이용, 고속의 데이터를 암호화하는 용도로 사용되기 때문에 이번에 확보한 암호키 속도는 수십 Gbps급 데이터 전송에도 충분히 활용 가능하다.

이번 연구결과는 양자 신호보다 훨씬 강한 태양 빛이 있는 낮에도 성공적으로 양자 신호를 복원했다는 점에서 큰 의미가 있다고 연구원은 강조했다.

이를 위해 ETRI 연구진은 태양광에 의한 간섭을 줄일 수 있는 잡음 초저감 기술을 개발하고 양자암호통신용 핵심부품도 수㎝ 크기로 집적화해 낮에도 3% 이하의 양자비트오류율을 나타내는 양호한 결과를 얻었다.
 
무선 양자암호통신 핵심부품의 소형화는 드론 기반 시스템, 소형 단말 시스템 등 향후 다양한 분야에 양자암호통신이 응용되기 위한 필수적인 핵심 기술로 중요도가 높다.

또한 이번 연구과정에서 연구팀은 무선 양자암호통신 시스템 중 다중 레이저를 활용한 양자암호통신 시스템의 해킹 가능성을 처음으로 규명하고 해킹을 차단할 수 있는 방법을 포토닉스 리서치(Photonics Research)에 게재, 3월호 표지논문에 선정되기도 했다.

무선 양자암호통신은 국가행정망 보안 네트워크나 금융망, 군사기밀 암호전송, 데이터센터 기밀유지, 재난 보호 네트워크, 개인의료 및 정보 보안서비스, 차량해킹 방지 등에 유용하게 적용될 것으로 전망된다.

그러나 ETRI 연구진은 현재 무선 양자키분배 시스템은 실환경 구동에 필요한 기술이 상당부분 확보돼 핵심 기술의 기술이전이 가능하지만 단거리에 이어 장거리 통신 등의 다양한 분야에 상용화되기 위해서는 추가 기술개발이 필요하다고 말했다. 또 올 연말까지는 수백ｍ 이상 확장할 수 있도록 기술을 더 개발할 방침이라고 밝혔다.

ETRI 윤천주 박사는 "집적화된 초소형 무선양자암호통신 송수신 부품에 대한 연구 개발에 이어 소형 단말, 단거리 서비스 연구 기술개발을 계속 진행할 예정"이라며 "소형 무선양자암호통신 송수신 부품을 활용해 전송 거리를 더욱 증가시킬 수 있는 기술뿐만 아니라 자동차나 드론과 같은 이동체 등에서도 사용될 수 있도록 연구를 이어갈 것"이라고 말했다.

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