양자암호통신 무선 원거리 전송 기술 시연 성공
안녕하세요 Silentist입니다 =) 이제 꽃도 만개하고, 날씨가 점점 따뜻해지고 있죠. 그래도 아직 낮과 밤의 기온차가 크다고 하니까, 다들 감기 조심하시길 바랍니다.
4차 산업혁명 시대에 진입함에 따라 인공지능, 사물인터넷, 커넥티드카, 모바일 등 다양한 분야에서 암호기술이 사용되고 있고, 눈에 보이지 않지만 우리의 안전을 지켜주는 암호기술의 중요성이 더욱 더 커지고 있습니다.
최근 전 세계적으로 무선 양자암호통신 이 이슈화되고 있는데요, 한국전자통신연구원(ETRI)에서 처음으로 집적화 부품을 개발하고 실제 환경에서 양자 신호 전송에 성공했다고 합니다. 햇빛이 강한 야외에서 양자신호를 전송하고 복원하는데 성공한 세계 첫 사례라고 합니다.
ETRI에서 이번에 개발한 무선 양자암호통신 시스템 기술은 빛의 알갱이인 광자Photon에 정보를 담아 전송하고, 이를 다시 복원해 암호키를 생성하는 통신보안기술입니다. 암호키를 가진 송신자와 수신자만 암호화된 정보를 해독할 수 있으며, 중간에 누군가 해킹이나 신호 복제를 시도하는 경우 비눗방울을 건드려 모양이 변형되는 것처럼 탈취 시도의 흔적이 남고, 복제도 할 수 없습니다. 강력한 보안성 때문에 기간통신망은 물론이고, 국방, 금융, 의료 등 정보보안이 핵심인 시장에서 양자점 quantum dot 퀀텀 컴퓨팅 등과 함께 차세대 보안 통신 기술로 주목받고 있습니다.
무선 양자암호통신은 단일 광자 수준의 극도로 미약한 세기의 광 신호를 전송하여 수신하기 때문에, 신호보다 강한 태양빛이 있는 낮에는 수행하기 매우 어려운 기술로 알려져 있습니다. 그러나 국내 연구진이 개발한 무선 양자암호통신 시스템은 초정밀 노이즈 제거 기술을 개발하여 훌륭한 성과를 거뒀다고 하는데요. ETRI 연구진은 대전 유성구 본원의 1연구동 옥상에서 100m 이상 떨어진 곳에 양자신호를 보내고 복원하는 테스트를 했고, 양자비트오류율QBER이 밤과 낮에 각각 1%, 3% 수준으로 나왔다고 합니다. 양자비트오류율은 양자 신호를 잘못 전달한 비율로, 일반적으로 11% 이하면 양자 암호키를 생성할 수 있습니다. 오류율이 낮을수록 더욱 빠른 속도로 암호키를 생성할 수 있고, 오류율 3%는 매우 우수한 성능이라고 합니다.
양자암호통신 암호키 생성 수준은 200Kbps 정도로, 초당 20만 비트 이상의 암호키를 생성할 수 있다고 합니다. 이 속도는 수십Gbps급 데이터 전송에 충분한 수준이라고 하니 정말 놀라울 따름이네요. ETRI는 올 하반기까지 거리를 늘려 최대 수백m 이상 거리까지 확장할 것이라고 밝혔습니다.
ETRI는 지난해 말 무선 양자암호통신용 송수신 핵심 부품 기술을 기존대비 백분의 일 크기인 cm 수준으로 최초 개발한 바가 있습니다. 기존 양자암호통신 시스템은 cm 크기의 벌크 광학 부품을 여러 개 조립하여 소형화 하기가 어려웠는데, ETRI는 핵심 부품인 형광 부호화 및 복호화 기능을 가로 40mm, 세로 2mm의 칩으로 집적화하여 상용화에 한발 다가서게 되었습니다.
양자암호통신 기술은 도청을 원천 차단하는 통신망 구축에 한걸음 더 다가선 성과로 평과됩니다. ETRI 윤천주 박사는 "다양한 무선 양자암호통신 부품 연구를 지속할 계획"이라며, "상용화에 성공하면 국가행정망 보안 네트워크나 금융망, 군사기밀 암호전송, 자율주행차량의 해킹 방지, 데이터 센서 기밀 유지 등 다양하게 활용할 수 있을 것"이라고 말했습니다. 우선 스마트폰, 은행 ATM과 같은 근거리 통신 분야 연구에 주력하고 장거리 통신 분야나 드론, 자동차와 같은 이동체 적용 연구도 병행한다고 합니다.
양자암호통신 무선 원거리 전송 기술 시연 성공은 차세대 암호 기술로 주목받는 양자암호통신 을 무선으로 구현한 첫 사례로, 무선 양자암호통신 상용화를 앞당기는 계기로 작용할 전망입니다. 이 연구 결과는 3년 간의 ETRI 자체 연구를 통해 나온 것으로, 국제학술지 옵틱스 익스프레스, IEEE 포토닉스 저널 등에 실렸다고 합니다.
기존에 있던 대부분의 암호체계가 대부분 수학적 복잡성에 기반한 암호키 분배 방식을 사용하는 것에 비해, 양자암호통신 은 양자역학원리를 이용한 암호키 분배방식을 사용하고 있습니다. 기존의 암호통신은 엄청난 계산 시간이 소요되는 대수학적 문제에 근간을 두고 있지만, 점점 개선되고 있는 수학적 알고리즘, 양자 컴퓨터 계산 능력의 발전으로 인해 계산 시간이 단축되어 비밀키가 유출되지 않고도 단시간에 복호화 할 수 있는 시대가 오고 있습니다.
따라서 해킹, 도청, 복제가 불가능한 암호통신을 제공하는 양자암호통신 이 차세대 통신 보안 기술이 될 것입니다. 양자암호통신 기술이 발달하여 기존의 암호체계와 상호 보완되어 안전한 네트워크 인프라를 구축한다면, 다양한 생활 환경 전반에 걸쳐 정보의 안전성을 제공할 수 있고 새로운 ICT 시장에 다양하게 접목할 수 있을 것입니다. 양자, 양자점, quantum dot 원리 등 아직 일반인들이 듣기에는 난해한 개념이지만, 생각보다 더 빨리 우리 일상에 다가오는 듯 하네요.
그럼 여기까지, 양자암호통신 무선 원거리 전송 기술 시연 성공을 했다는 소식이었습니다. 도움이 되셨나요?
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