국내 연구진 작고 빠른 ' 베타 양자난수발생기' 개발…완벽 보안

원자력연-ETRI 공동연구팀, 베타선기반 양자난수발생기 핵심 칩 개발

방사성동위원소 니켈-63 활용해 난수 생성

IoT용 암호보안시스템에 해킹 불가능한 진성난수 공급

[대전=뉴시스] 원자력연-ETRI가 협업해 탄생한 1.5㎜ 크기의 베타 양자난수발생기 집적회로 시제품. *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 협업을 통해 해킹이 원천적으로 불가능한 진성난수를 고속으로 생산할 수 있는 '소형 양자난수발생기 핵심 칩'을 개발해 상용화에 착수했다.

한국원자력연구원은 김종범 박사와 한국전자통신연구원(ETRI) 박경환 박사가 세계 최초로 니켈-63 베타선으로부터 난수를 생성하는 핵심회로를 집적화해 초소형의 칩으로 만드는 데 성공했다고 9일 밝혔다.

불규칙한 임의의 숫자를 의미하는 난수(Random number)는 모든 암호보안시스템의 핵심 요소로, 난수의 무작위성이 보안 수준을 결정한다.

 이번에 개발한 난수발생기는 방사성동위원소 니켈-63에서 나오는 베타선 신호의 간격을 이용해 난수를 생성한다. 베타선 신호는 무작위로 발생하기 때문에 다음 숫자를 절대 예측할 수 없고 외부환경에도 영향을 받지 않아 완벽한 난수를 만들 수 있다.

특히 베타선은 에너지가 작기 때문에 방사선 검출 센서에 영향을 주지 않고 끊임없이 사용할 수 있어 난수를 고속으로 생성할 수 있다. 지금까지는 소형화한 검출 센서와 신호 처리 칩이 개발되지 않아 실용화가 불가능했다.

원자력연-ETRI 공동연구팀은 베타선원 박막 제조기술과 저잡음 CMOS(상보성 금속 산화막 반도체)기술을 적용해 베타 양자난수발생기 핵심회로를 집적화시켜 칩에 넣을 수 있는 수준으로 소형화하는 데 성공했다.

베타선원 박막 제조기술은 아주 작은 양의 니켈-63을 코팅하는 기술로  이를 통해 베타선이 난수발생기 내부 검출 센서에만 전달되고 칩 외부로는 나가지 않도록 할 수 있다.

[대전=뉴시스] 베타 양자난수발생기 완성품 구조. *재판매 및 DB 금지

또 저잡음 CMOS 기술을 활용하면 난수 생성에 필요한 신호 처리 회로를 집적화해 크기를 줄임과 동시에 노이즈(잡음)를 최소화할 수 있다.

연구팀이 개발한 베타 양자난수발생기는 세계서 가장 작은 1.5㎜ 크기의 칩으로 시제품도 나왔다.

공동연구팀은 베타 양자난수발생기 칩의 성능을 극대화하고 소형 사물인터넷(IoT)용 암호통신 시장진출을 위해 기술 실용화를 추진할 계획이다. 

원자력연구원 박원석 원장은 "이번에 개발한 베타선 양자난수 생성 기술은 정부출연연구원이 보유한 핵심기술을 융합한 좋은 사례"라면서 "원자력 기술과 ICT 기술이 접목돼 새로운 융합연구 분야를 창출하게 됐다"고 밝혔다.

ETRI 김명준 원장은 "이 기술이 상용화 되면 모든 종류의 컴퓨터, 보안시스템, 프로세서, IoT 모듈에 탑재가 가능한 궁극의 진성난수발생기가 될 것"이라고 기대했다.


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