문인규 DGIST 교수팀, 광학 기반 새로운 데이터 암호화 기법 개발
파형 통해 이미지 비밀키 제작···향후 의료계·금융계 활용 기대돼

(왼쪽 뒤)문인규 로봇공학전공 교수, (왼쪽 앞)박성환 로봇공학전공 석박사통합과정생(현 박사과정), (오른쪽 뒤)정온지 로봇공학전공석박사통합과정생(현 박사과정), (오른쪽 앞)김유현 로봇공학연구소 연구원. <사진= DGIST 제공>
(왼쪽 뒤)문인규 로봇공학전공 교수, (왼쪽 앞)박성환 로봇공학전공 석박사통합과정생(현 박사과정), (오른쪽 뒤)정온지 로봇공학전공석박사통합과정생(현 박사과정), (오른쪽 앞)김유현 로봇공학연구소 연구원. <사진= DGIST 제공>
국내 연구진이 개인정보와 같은 민감한 데이터 전송에 필요한 암호화 방식을 높은 안정성으로 고안해내는 데 성공했다.    

DGIST(총장 국양)는 문인규 로봇공학전공 교수팀이 다양한 비정형 빅데이터의 암호화에 필요한 대용량 비밀키를 빠르고 안전하게 공유할 수 있는 '랜덤위상키 교환 기법'을 개발했다고 13일 밝혔다. 이는 효율적인 빅데이터 암호화에 활용 가능한 핵심 기술로, 향후 의료계·금윰권 등 다양한 분야에서의 적용이 가능할 것으로 전망된다.

데이터 공유·전송의 보안을 위해 사용자들은 데이터 암호화나 이를 해제하기 위한 '비밀키'를 이용한다. 기존 암호화에는 '디피-헬만 비밀키 교환(Diffie–Hellman Key Exchange) 알고리즘'이 주로 사용됐는데, 이는 생성하는 비밀키 용량에 한계가 있었다. 또한 단순한 문서나 형식 데이터 암호화에 최적화돼 있어 홀로그램이나 영상, 일정한 형식이 없는 비정형 데이터를 암호화하기엔 연산이 복잡해지고 처리속도가 증가하는 단점이 존재했다.

문인규 교수팀은 이중랜덤위상인코딩(DRPE, Double Random Phase Encoding)1)을 통한 광학적 원리로 작동하는 새로운 암호화 방식을 고안했다. 기존 암호화 방식은 비밀키의 용량이 커지면 안전성을 보장할 수 없었지만 이번에 개발한 방식은 비밀키의 용량과 관계없이 안정성을 보장하며 홀로그램, 고용량 정보, 비정형 데이터 등을 효율적이고 신속한 암호화를 통해 공유할 수 있다.

특히 해당 기술은 사용자들끼리 복소수 정현파 파형 형태로 비밀키의 정보를 주고받고, 개인이 소유한 비밀지수로 파형을 풀어 비밀키를 제작할 수 있도록 했다. 이는 해커가 파형 전달 과정에서 가로채더라도 물결처럼 반복되는 파형에서 암호해독에 필요한 정보가 숨겨진 위상을 찾고 비밀키를 생성해야 하기 때문에 해킹이 매우 어렵다.

고안된 기술은 향후 의료계에서 환자를 촬영한 고해상도의 촬영 이미지나 금융권에서 관리하는 개인정보처럼 민감하면서 용량이 큰 정보를 빠르게 암호화하고 안전하게 공유하는 데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

문인규 교수는 "이번 연구는 기존 블록 암호기술이 갖는 근본적 한계를 극복하는 새로운 암호체계 개발 연구가 필요하다고 판단해 시작했다"며 "향후 연구를 더 진행해 이번에 고안한 암호시스템이 차세대 암호체계의 주요 핵심기술로 활용될 수 있도록 노력하겠다"고 말했다.

광학 기반 암호화 개략도(좌) 및 적혈구의 홀로그램을 이용한 암호화 및 복호화 결과(우). <사진=DGIST 제공>
광학 기반 암호화 개략도(좌) 및 적혈구의 홀로그램을 이용한 암호화 및 복호화 결과(우). <사진=DGIST 제공>
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