양자 시대의 도래 Ⅱ

양자 컴퓨터와 암호

양자 암호통신의 원리

양자 난수 생성기

김태봉 기자

작성 2020.06.24 19:04 수정 2020.06.28 20:45


스마트폰에 도입된 양자난수생성기

 

완전한 양자 암호 키는 현재 연구 중이지만 양자암호 보안 기술 중 난수생성기가 탑재된 스마트폰이 최초로 한국에서 출시됐다. 난수는 통신 내용을 암호화한 후 전송하는 데 쓰인다. 물론 일반 스마트폰에도 난수생성기가 있지만 인간이 만든 소프트웨어 알고리즘에 의해 생성되기 때문에 패턴이 생겨 쉽게 뚫릴 수 있다. 이렇게 수학적 알고리즘 기반으로 생성된 난수를 유사 난수(pseudorandom number)라고 한다.

 

양자난수생성기는 사람이 아닌 순수 자연 현상, 즉 양자 현상을 이용해 난수를 생성한다. 그렇기 때문에 특정한 패턴이 없어 예측이 불가능하다. 양자난수 생성 방식은 크게 광학식과 방사성 동위원소식으로 구분된다. 광학식은 빛의 입자이자 파동인 광자(Photon)을 이용하는 방식이다. 방사성 동위원소식은 반감기 동안 방출하는 알파입자를 이용한다. 광자나 알파입자는 모두 불확정성을 따르므로 무작위한 난수성을 나타낸다.


 

사진 2. 국내 이동통신사에서 개발한 양자난수생성칩. 크기도 작고, 비용도 저렴해 보안의 혁신을 이루었다. 출처: sktelecom

양자난수를 지속적으로 생성시키는 장치를 '양자난수생성기(QRNG)'라 하는데, 이렇게 만들어진 난수는 아무리 뛰어난 슈퍼컴퓨터로도 예측할 수 없을 정도로 완벽하게 무질서한 순수 난수이다. 보안업계도 양자난수를 모든 IT 기기에 적용할 수 있다면 해킹 불가능한 암호 체계를 구현할 수 있을 것이라 생각한다.

 

이번에 스마트폰에 장착된 양자난수생성기는 크기가 5mm에 불과하고 비용도 저렴하며 속도 또한 빠르다. 앞으로 보안이 중요한 사물인터넷 기기에는 양자난수생성기가 광범위하게 적영되어 진정한 뚫리지 않는 방패를 구현할 수 있을 것이다.

 

: 최붕규 과학칼럼니스트/일러스트: 유진성 작가

 



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