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제조되는 반도체칩들의 미세한 구조상 차이를 사람의 지문이나 홍채처럼 암호로 활용하게 될 전망임.

한국과학기술연구원(KIST)은 임정아·주현수 광전소재연구단 박사 연구팀이 안석균 부산대 교수와 함께 원편광 특성을 이용해 ‘물리적 복제 방지 기능(PUF)’을 강화할 수 있는 암호화 소자를 개발했다고 20일 밝혔음.

반도체칩들은 일관된 기능과 형태를 갖지만, 만들어지는 과정에서 미세한 오차가 생길 수밖에 없음. 칩마다 갖게 되는 오차를 미세구조라고 함. 미세구조는 사람의 홍채나 지문처럼 고유한 패턴을 갖기 때문에 암호화 기술에 활용할 수 있음. 이 같은 반도체의 하드웨어 기반 보안 기능을 PUF라고 함.

PUF는 반도체 미세구조에 따라 빛과의 상호작용이 달라지는 방식으로 구현됨. 하지만 이를 통해 만들 수 있는 암호의 가짓수가 다양하지 못해 실제 사용에는 한계가 있는 상황임. 만들 수 있는 패스워드 조합이 적어 쉽게 해킹당하는 것과 비슷함.

연구팀은 ‘원편광’을 이용했음. 빛(전자기파)이 나아갈 때 그 수직방향으로 전기장과 자기장이 진동함. 원편광은 전기장과 자기장이 나선처럼 둥글게 회전하면서 진동하는 형태의 빛임.

일반적인 회전처럼 원편광도 시계 또는 반시계 방향을 가짐. 연구팀은 반도체칩 미세구조가 시계 방향의 원편광이 들어오면 반사시키고 반시계 방향의 원편광이 들어오면 통과시키도록 하는 광트랜지스터를 만들었음. 반도체칩 미세구조와 빛이 상호작용하는 경우의 수를 늘려 PUF를 강화한 것임.

임 박사는 "간단한 용액공정으로 이같은 소자 제작이 가능하다"며 "향후 다양한 차세대 광전소자 시스템에 활용될 수 있을 것"이라고 말했음. 강화된 보안 성능이 요구되는 광통신, 양자컴퓨터, 바이오센서 등에 활용될 것으로 기대됨.

임 박사는 "PUF 기술은 아직 전세계적으로 개발 초기 단계"라며 "실용화를 위해서는 관련 기술들을 추가로 개발하고 검증하는 등의 보완이 필요하다"고 덧붙였음.

본 연구 성과는 ‘Advanced Functional Materials’ 지에 게재됨.