양자내성암호의 중요성과 LG유플러스의 혁신: 미래 보안의 방향성

1. 요약

• 양자내성암호(PQC)의 중요성을 다룬 내용은 현재의 보안 환경에서 점점 더 커지는 양자컴퓨터의 위협에 대한 이해를 돕기 위한 것입니다. 양자컴퓨터는 기존의 암호화 방식에 대한 결점을 드러내며, 이로 인해 보안 시스템의 재검토가 필수적으로 요구되고 있습니다. 특히 RSA 및 ECC와 같은 전통적인 암호화 방식은 양자 알고리즘의 발전으로 인해 쉽게 해독될 가능성이 커지고 있으며, 이는 금융, 개인 정보, 통신 데이터 등에서 심각한 보안 문제를 야기할 수 있습니다. 따라서 양자내성암호 기술의 도입은 현대 보안 체계에서 필수적인 조치로 인식되고 있습니다. LG유플러스는 이러한 변화에 선도적으로 대응하여 양자내성암호 기술을 개발하고 이를 실제 산업 현장에서 적용함으로써 기존 보안 시스템에 비해 훨씬 높은 수준의 안전성을 제공하고 있습니다. 양자내성암호는 IoT 기기와 병원 정보 시스템 등 다양한 분야에서 보안 강화의 새로운 지표로 자리잡고 있으며, 고도화된 보안 체계를 통해 정보 보호를 실현하고 있습니다. 양자내성암호의 적용 사례는 단순히 기술적 측면을 넘어, 엔터테인먼트와 의료 등 실질적인 경제환경에서도 큰 시너지를 창출할 것으로 기대됩니다.

2. 양자컴퓨터가 야기하는 보안 위협

• 2-1. 양자컴퓨터의 기본 원리

• 양자컴퓨터는 고전 컴퓨터의 기본 원리와는 상당히 다른 방식으로 작동합니다. 양자 비트, 즉 큐비트(Qubit)를 기반으로 한 계산을 통해 정보 처리를 하며, 큐비트는 0과 1의 상태를 동시에 가질 수 있는 특성을 지니고 있습니다. 이로 인해 양자컴퓨터는 데이터 병렬 처리에 있어서 압도적인 성능을 자랑합니다. 예를 들어, 기존의 슈퍼컴퓨터가 1억 년 걸리는 계산을 양자컴퓨터는 몇 초 이내에 처리할 수 있는 경우도 있습니다. 이러한 특성은 현대 암호 기술의 근본적인 기반을 영향을 미치게 됩니다.

• 2-2. 기존 암호 기술의 취약점

• 현재 광범위하게 사용되고 있는 대칭 및 비대칭 암호화 알고리즘은 양자컴퓨터의 해독 능력에 극히 취약함이 알려져 있습니다. RSA나 ECC와 같은 기존 비대칭 키 암호화 시스템은 고전 컴퓨터로는 풀기 어려운 문제를 기반으로 안전성을 확보하고 있지만, 양자 알고리즘, 특히 쇼어의 알고리즘(Shor's Algorithm)에 의해 이들이 상대적으로 매우 쉽게 해독될 수 있습니다. 이로 인해, 양자컴퓨터가 상용화될 경우 다양한 데이터와 통신, 특히 개인 정보와 금융 거래에 대한 심각한 위협이 발생할 수 있습니다. 이러한 취약점은 모든 기존 보안 시스템을 재검토하고 보완해야 하는 절실한 필요성을 안겨줍니다.

• 2-3. 양자컴퓨터의 공격 방식

• 양자컴퓨터는 특정한 알고리즘을 통해 기존 암호 체계를 쉽게 해킹할 수 있는 공격 방식을 제공합니다. 대표적으로 쇼어의 알고리즘은 소인수 분해와 관련된 문제를 해결하는 데 뛰어난 성능을 보유하고 있어, RSA 암호를 빠르게 해독할 수 있습니다. 또한, 그로버의 알고리즘은 대칭 키 암호의 경우에도 검색 속도를 획기적으로 향상시켜, 보안성을 저하시키는 데 기여할 수 있습니다. 양자 공격은 전통적인 컴퓨터를 통해서는 불가능했던 방식으로 보안 체계를 무너뜨릴 수 있으며, 이는 향후 양자 내성 암호 기술의 필요성을 더욱 강조하게 됩니다. 이러한 위협은 데이터 보호와 보안 정책을 혁신적으로 변화시킬 필요성을 올리고 있습니다.

3. 양자내성암호 기술의 필요성

• 3-1. 양자내성암호의 정의

• 양자내성암호(Quantum Resistance Cryptography, PQC)는 현대의 보안 체계에 있어 매우 중요한 개념입니다. 이는 고성능 양자컴퓨터가 등장함에 따라 기존의 암호 기술이 위협을 받을 수 있기 때문에 개발된 새로운 형태의 암호화 기술입니다. 기존의 암호 기술, 예를 들어 RSA 암호화 방식은 양자컴퓨터에 의해 상대적으로 쉽게 해독될 수 있으며, 이는 보안 시스템에 심각한 위협이 될 수 있습니다. 따라서 양자내성암호는 이러한 양자컴퓨터의 도전에도 불구하고 보안을 유지할 수 있는 수학적 알고리즘을 사용하여 설계되었습니다.

• 3-2. 양자내성암호가 제공하는 보안

• 양자내성암호 기술은 기존 암호 기술의 취약점을 보완하며, 양자컴퓨터의 연산 능력으로도 해독할 수 없는 수학적 난제를 기반으로 합니다. 이 기술의 매력 중 하나는 별도의 하드웨어 인프라 없이 소프트웨어로만 구현 가능하다는 점입니다. 이는 유무선 환경의 모든 구간에서 유연하게 적용할 수 있어, IoT 디바이스부터 대규모 데이터 센터까지 광범위한 보안 강화가 가능하다는 의미입니다. LG유플러스는 이 기술을 통해 의료정보시스템과 같은 민감한 정보를 안전하게 보호할 수 있는 효과적인 해결책을 제공하고 있습니다.

• 3-3. PQC 기술의 장점

• PQC 기술의 가장 큰 장점 중 하나는 보안성이 매우 높다는 점입니다. 양자내성암호는 수학적 알고리즘을 기반으로 하여 기존 암호화 방식에 비해 훨씬 더 오랜 시간 동안 안전하게 데이터와 통신을 보호할 수 있습니다. 예를 들어, 현재 통용되는 RSA 방식은 양자컴퓨터에 의해 수분 내에 해독될 수 있는 반면, 양자내성암호는 수십억 년이 걸려야 해독될 만큼 견고합니다. 또한, LG유플러스의 연구에 의하면 PQC 기술은 Q-PUF USB와 같은 다양한 형태의 보안 솔루션에 통합될 수 있으며, 이를 통해 특정 산업 분야에서도 높은 보안 수준을 달성할 수 있습니다.

4. LG유플러스의 양자내성암호 관련 기술 및 성과

• 4-1. 양자내성암호 기술 개발 사례

• LG유플러스는 양자내성암호(PQC) 기술을 통해 기존 암호 시스템보다 높은 보안성을 제공하는 기술을 개발하였습니다. 2019년, LG유플러스는 서울대학교 산업수학센터 크립토랩과 협력하여 양자내성암호 기술의 원천 기술을 확보하게 되었고, 2020년 6월에는 전 세계 최초로 양자내성암호가 탑재된 광전송장비를 개발하여 실제 산업 및 의료 현장에서 적용하는 데 성공하였습니다. 이 장비는 수학적으로 복잡한 알고리즘을 통해 암호화 할 수 있으며, 양자컴퓨터로 해킹이 어려운 수준의 보안을 제공합니다. 특히, 최근 산업과 의료 분야에서의 적용 사례를 통해 매우 실질적인 성과를 보여주고 있습니다. 이 과정에서 LG유플러스는 보안전문 회사인 ICTK와 협력하여 고도화된 보안 시스템을 구축하며 실증 사례를 확보하였습니다.

• 4-2. Q-PUF USB 보안토큰의 도입

• LG유플러스는 양자내성암호 기술을 적용한 Q-PUF USB 보안토큰을 개발하였습니다. 이 보안토큰은 고유한 물리적 복제 방지 기능(PUF)을 내장하고 있으며, 이는 복제가 불가능한 물리적 특성을 이용하여 높은 보안성을 제공합니다. Q-PUF USB는 사용자의 인증을 위해 특정한 인식(ID)을 기반으로 작동하는데, 이 인증 과정은 인증서를 내부 하드웨어를 통해 자동으로 생성해 외부에 노출되지 않도록 되어 있습니다. 이 방식은 특히 의료정보시스템과 같은 민감한 데이터 전송 및 관리에 매우 적합하며, 기존의 보안 방식에 비해 강력한 데이터 보호를 실현합니다. 이 USB는 병원 데이터센터에 접근을 할 때 사용되며, 환자의 개인 데이터를 보호하기 위한 매우 효율적인 솔루션으로 자리잡고 있습니다.

• 4-3. 양자암호통신 인프라 구축

• LG유플러스는 양자암호통신 인프라 구축 사업을 통해 국내 최대의 양자 보안 체계를 구축하고 있습니다. 이를 통해 공연 및 엔터테인먼트 분야에서 양자내성암호가 적용된 서비스를 확장하고자 합니다. 한국지능정보사회진흥원이 주관하는 '양자암호통신 시범인프라 구축·운영' 사업에 참여하여, 국내 최고의 기술 기업들과 협력하여 다양한 응용 서비스를 개발하고 있습니다. 특히, 데이터 전송의 전 계층에서 적용할 수 있는 양자내성암호 기반의 엔드투엔드 암호키 교환방식은 전송거리에 제약이 없어 향후 다양한 통신망에서도 적용할 수 있을 것으로 기대됩니다. 이러한 기술들은 향후 글로벌 표준화 작업에도 기여할 것으로 예상되며, LG유플러스는 이를 통해 양자 보안 생태계의 중심이 되고자 합니다.

5. 양자내성암호의 향후 적용 사례와 기대효과

• 5-1. IoT 및 빅데이터 보안 강화

• 사물인터넷(IoT)와 빅데이터는 현대 정보 기술의 핵심 요소로 자리 잡고 있으며, 향후 이들 분야의 보안 확보가 필수적입니다. IoT 기기는 네트워크에 연결된 다양한 물리적 장치들로 이루어져 있으며, 이들 기기 간의 데이터 전송이 이루어지면서 보안 취약점이 노출되는 경우가 발생할 수 있습니다. 양자내성암호(PQC) 기술은 이러한 IoT 환경에서 전송되는 데이터를 안전하게 보호할 수 있는 매우 유용한 기술로 평가받고 있습니다. 예를 들어, LG유플러스는 양자내성암호를 통해 IoT 기기 간의 데이터 전송을 안전하게 암호화하고, 해킹이나 데이터 유출의 위협을 효과적으로 차단할 수 있는 유연한 보안 솔루션을 제공하고 있습니다.

• 따라서 빅데이터를 활용한 데이터 분석이나 인공지능 서비스와 같은 고도화된 서비스에 양자내성암호를 적용함으로써, 데이터의 무단 접근을 방지하고 정보 보안을 강화하는 데 기여할 수 있습니다. 예를 들어, 고객의 개인정보가 포함된 데이터를 안전하게 보호할 수 있으며, 이는 업체의 신뢰도 및 고객 만족도를 높이는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.

• 5-2. 공연·엔터테인먼트 분야에서의 활용

• LG유플러스는 양자내성암호를 공연 및 엔터테인먼트 분야에 적용함으로써 더욱 안전하고 신뢰할 수 있는 서비스를 제공하고자 하고 있습니다. 특히, 공연 티켓의 예매 및 발권 과정에는 민감한 고객 정보가 포함되는 만큼, 이를 보호하기 위한 강력한 보안 체계가 필요합니다. 양자내성암호를 적용한 티켓예매 시스템은 고객의 정보가 양자암호 기술을 통해 안전하게 전달되므로, 해커들이 접근할 수 없도록 보호됩니다.

• 예를 들어, 고객이 스마트폰으로 공연 티켓을 예매할 경우, 양자내성암호를 적용한 전용회선을 통해 고객의 구매 정보가 LG유플러스의 데이터센터로 안전하게 전송됩니다. 이후 공연 전, 고객은 양자보안이 적용된 인증 기술을 통해 티켓을 발권하게 되므로, 안전한 예매 및 발권을 경험할 수 있습니다. 이러한 기술 덕분에 양자내성암호는 엔터테인먼트 분야에서 정보 유출 및 암표 거래 방지에도 기여할 것으로 보이며, 이는 고객 신뢰도를 크게 높일 수 있는 요소로 작용할 것입니다.

• 5-3. 기술 표준화 작업

• 양자내성암호는 기술적 여건이 빠르게 변화하는 현대 사회에서 표준화 작업이 특히 중요합니다. 이를 통해 다양한 기업과 조직이 양자내성암호 기술을 적용할 수 있는 기반을 마련하게 됩니다. LG유플러스는 서울대학교와 협력하여 국가 보안기술연구소와 함께 양자내성암호 관련 표준화 작업에 참여하고 있으며, 이는 미국 국립표준기술연구소(NIST)의 표준화 작업에도 발맞추어 해당 기술의 신뢰성을 높이는 데 기여하고 있습니다.

• 양자내성암호의 기술 표준화는 에코시스템을 구축하고 여러 산업 분야가 이 기술을 효과적으로 적용하도록 지원합니다. 나아가, 표준화된 방법론을 통해 보안 솔루션 제공자와 사용자 간의 신뢰를 구축하고, 경쟁력 있는 글로벌 시장에서의 경쟁력을 높이는 데 필수적입니다. 이러한 표준화 노력은 결국 양자내성암호의 세계적 도입과 활용을 가속화하는 결과로 이어질 것으로 기대됩니다.

결론

• 양자내성암호는 현대 사회가 직면한 보안 위협에 대한 혁신적인 해결책으로 부각되고 있습니다. LG유플러스가 추진하는 이 기술은 양자컴퓨터의 발전에도 불구하고 안전한 정보 보호와 통신을 가능하게 하며, 다양한 분야로의 적용으로 이어질 것임을 보여줍니다. 예를 들어, IoT와 빅데이터의 안전한 관리, 그리고 엔터테인먼트 산업에서 고객의 민감한 정보를 보호하는 데 중요한 역할을 할 것입니다. 이러한 다양한 기능은 기본적으로 고객의 신뢰성을 높이며, 궁극적으로는 비즈니스 성과에 긍정적인 기여를 할 것으로 분석됩니다. 따라서 기업과 조직은 양자내성암호 기술의 필요성을 인식하고, 이를 기반으로 한 구체적인 보안 전략을 수립해야 하며, 빠르게 변하는 기술 환경에 발맞추어 지속적으로 혁신과 변화를 추구해야 합니다. 이러한 접근 방식은 향후 보안 체계를 더욱 견고하게 만들고, 글로벌 시장에서 경쟁력을 확보하는 데 기여할 것입니다.

용어집

• 양자내성암호 [암호화 기술]: 양자내성암호(PQC)는 양자컴퓨터의 해독 능력에 저항할 수 있도록 설계된 암호화 기술로, 현대 보안 체계에서 필수적으로 요구된다.

• 큐비트 [컴퓨터 과학]: 큐비트(Qubit)는 양자컴퓨터에서 정보를 저장하는 기본 단위로, 0과 1의 상태를 동시에 가질 수 있는 특성을 지닌다.

• 쇼어의 알고리즘 [알고리즘]: 쇼어의 알고리즘(Shor's Algorithm)은 양자컴퓨터를 이용해 큰 수의 소인수 분해를 효율적으로 수행할 수 있게 해 주는 알고리즘이다.

• 그로버의 알고리즘 [알고리즘]: 그로버의 알고리즘은 양자컴퓨터에서 비정렬 데이터베이스 검색을 효율적으로 수행할 수 있는 알고리즘으로, 대칭 키 암호의 해독 속도를 향상시킬 수 있다.

• Q-PUF USB [보안 솔루션]: Q-PUF USB는 양자내성암호 기술을 적용한 보안 토큰으로, 고유한 물리적 복제 방지 기능을 지니고 있어 높은 보안성을 제공한다.

• NIST [기관]: 미국 국립표준기술연구소(NIST)는 다양한 기술 표준화 및 인증을 담당하는 기관으로, 양자내성암호의 표준화 작업에도 참여하고 있다.

출처 문서

• LG유플러스, 양자암호통신 인프라 구축…공연·엔터테인먼트에 양자보안 확대https://www.enewstoday.co.kr/news/articleView.html?idxno=1484971
• LG유플러스, 양자컴퓨터도 못 뚫는 보안기술 첫 개발https://www.donga.com/news/Economy/article/all/20210223/105580663/1
• LG유플러스, 양자내성암호 담은 USB 타입 보안토큰 개발·적용https://www.autodaily.co.kr/news/articleView.html?idxno=425156
• LG유플러스-서울대-크립토랩, 양자내성암호 기술 개발 업무협약 체결https://www.autodaily.co.kr/news/articleView.html?idxno=414534