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5G 시대의 차세대 암호화 기술 ‘양자 암호’



우리나라에서 세계 최초로 5G 기술이 상용화됐다. 5G 통신 기술이 상용화되면 전 세계의 기기들이 네트워크를 통해 서로 연결되는 초연결 시대가 시작될 것으로 기대된다. 생활은 훨씬 편리해지지만, 만약 이 네트워크가 해킹이나 도청을 당한다면 피해가 많이 발생할 우려도 있다.

이렇듯 기술의 발달은 우리의 삶을 편리하게 하는 동시에 정보 유출의 가능성도 우려가 되는데, 오늘은 미래의 정보 보안 기술로 주목받고 있는 ‘양자 암호’에 대해 알아보자.

지금까지 써온 RSA 공개키 암호화 방식  

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데이터를 잠그는 행위를 ‘암호화’라고 한다면, 이를 해제하는 행위를 ‘복호화’라고 한다. 실제 금고를 열고 닫을 때처럼 데이터를 잠그고 해제하는 과정에서도 ‘키(Key)’가 필요한데, 일반적으로 암호화할 때 사용한 키를 복호화하는 대상에게 전달하는 과정에서 유출의 위험이 발생하게 된다. 이를 해결하기 위해 ‘공개키 방식’이 등장했다.  

공개키 방식은 시스템을 통해 암호화와 복호화에 서로 다른 키를 분배한다. 공개키 방식 중에서도 큰 정수의 소인수분해가 힘들다는 점을 이용해 키를 만드는 방식을 ‘RSA’라고 하는데, 소수 두 개를 곱하고, 그 곱을 원래의 소수로 분해하는 수학적 방식을 기반으로 하는 알고리즘이다.  

이러한 RSA 공개키 암호화 방식은 태생적인 한계가 있다. 큰 정수의 소인수분해가 힘들다는 점을 이용한 방식이기에 소인수분해를 빠르게 할 수 있는 기법이 발견된다면 그 안전성에 위협이 될 수 있는데, RSA 암호 알고리즘의 안전성은 사용되는 키의 길이가 길수록 높아지지만 키 길이가 길면 암호화, 복호화 속도가 느려지는 단점이 있다.

차세대 암호화 기술 ‘양자 암호’의 등장

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빅데이터, 초연결의 시대에 새로운 암호화 방식의 필요성이 대두되었고, 이렇게 등장한 것이 ‘양자 암호’이다. 기존의 암호화 기술은 풀기 어려운 수학 문제를 기반으로 안전성을 확보했다면, 양자 암호는 양자역학이라는 물리학 법칙을 기반으로 한다. 더 이상 쪼갤 수 없는 물리학적 최소 단위인 '양자(Quantum)'의 특성을 이용해 도청이나 해킹이 불가능한 암호를 생성하는 것이다.  

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양자 암호화는 키를 분배하는 과정에서 일반 암호통신처럼 정보에 대한 암호화와 복호화를 거치는 방식이 아닌, 원거리의 두 사용자가 동일한 ‘비밀키’를 가지는 방식이다. 비밀키 생성을 위해 정보를 주고받는 과정은 양자상태에서 이뤄지기 때문에 제 3자는 키에 대한 정보를 전혀 알 수 없다. 양자는 동일한 양자 상태를 복제할 수 없고, 한 번 측정한 후에는 측정 전의 상태로 되돌릴 수 없는 특징이 있다. 이로써 암호키를 가진 송신자, 수신자만 암호화된 정보를 해독할 수 있게 되고, 이것이 양자 암호의 안정성의 근거가 되는 것이다.  

이러한 양자의 특성 때문에 아직까지는 비밀키 분배 과정에서 도청이나 해킹은 불가능하다. 도청을 하려면 양자 상태가 전송되는 채널에 접근해서 측정을 해야 하는데, 그 순간 양자 상태가 변화하면서 훼손될 수 밖에 없기 때문이다. 이때 수신자는 데이터에 대한 도청 시도를 파악하고 수신된 정보를 폐기할 수 있다. 차세대 보안 기술로 주목받는 양자 암호. 양자 암호화 기술이 일반적으로 도입되기까지는 아직 해결해야 할 연구 과제가 남아있다. 우리나라가 세계 최초로 5G 기술의 상용화를 이뤄낸 만큼, 양자 암호 기술의 선진국으로 발돋움할 수 있기를 기대해본다.



leekh@seminet.co.kr
(끝)
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