▲ 세계 최고 속도인 1.8Gbps를 달성한 (주)이와이엘의 USB Type Quantum Random Number Generator

초고속·초소형 양자난수생성기, ‘완벽한’ 보안솔루션을 선보이다
㈜이와이엘 우찬호 대표

양자난수의 한계 극복한 New-Tech
불규칙한 임의의 숫자를 뜻하는 ‘난수(Random Number)’는 통신 기밀을 암호화하기 위한 핵심 요소로서 ICT 전 분야에 걸쳐 사용되고 있다. 이를 위해 필요한 난수생성기는 유사난수생성기(Pseudorandom number generator)와 순수난수생성기(True random number generator)로 구분되며, 순수난수생성기 중 양자난수생성기(Quantum random number generator)는 가장 완벽한 난수성을 제공하는 난수생성기의 한 종류이다. 하지만 현재 사용되고 있는 대부분의 난수는 사람이 S/W 방식으로 구현한 유사난수인 ‘의사난수’이다. 의사난수의 경우 컴퓨터에 입력된 특정한 알고리즘에 의해 생성되기 때문에 예측되거나 해킹될 수 있는 가능성을 가지고 있어 보안에 치명적인 허점을 가질 수밖에 없다. 

또한 난수의 길이가 길어질수록 처리속도에도 악영향을 주며, 일정 패턴의 형태로 특정 지어지는 경향을 띄게 된다. 이러한 문제를 극복할 수 있는 것이 바로 순수 자연 현상의 물리계에서 추출해 생성되는 ‘양자난수’이지만, 기술적 한계 때문에 그간 범용적으로 사용되지는 못했다. 사물인터넷(IoT) 보안 스타트업 기업인 ㈜이와이엘은 지난 2015년 8월 초소형 양자난수생성기 개발에 성공하며 국내 보안기술의 새 지평을 열었다. 

㈜이와이엘 우찬호 대표는 “기존의 양자난수 생성 방식은 빛의 입자이자 파동인 광자(포톤)를 이용하는 광학식과 이온의 전기저항을 이용한 전기식으로 구분되어 왔습니다. 일정한 규칙이 없고, 특정 알고리즘을 따르지 않기 때문에 예측이 어렵다는 장점이 있지만 규모가 큰 장치를 필요로 하는데다 고가여서 상용화가 쉽지 않았습니다”라고 설명했다. 기존 생성기의 경우 이러한 한계로 인해 도·감청에 민감한 군통신 등 연구 및 특수 분야에만 사용되어왔으나, 이와이엘에서 개발한 초소형 양자난수생성기 ‘마이크로 QRNG(Quantum Random Number Generator)’는 세계최초로 방사능 동위원소 방식을 사용함으로써 난수의 3대 요소(예측불가능, 편향성, 숫자불일치)를 기반으로 한 안전성, 소형화, 속도를 모두 충족시켰다는 높은 평가를 받고 있다.

방사능 동위원소 방식으로 야심찬 세계시장 도전
‘마이크로 QRNG’는 고에너지 방사능 동위원소가 갖는 자연 반감기를 활용한다. 약 400년에 달하는 방사성 동위원소가 붕괴할 때 방출하는 알파입자를 다이오드에 충돌시켜 펄스를 생성하며, 펄스 간 시간간격을 측정해 난수를 만든다. 이 펄스는 자연발생이기에 특정한 법칙이나 알고리즘을 따르지 않으며, 때문에 완전한 보안성을 갖춘 암호화키를 생성할 수 있다. 우찬호 대표는 “이 제품의 크기는 5×5㎜로 여성의 새끼손가락 손톱보다도 작고 가벼운 데다, 가격도 1달러 미만입니다. 생성에 사용되는 방사능 동위원소의 경우에도 화재감지기에 사용되는 알파 입자의 80분의 1에 지나지 않는 양을 취급 규정에 맞게 사용하고 있기 때문에 안전성 또한 갖추고 있습니다”라고 밝혔다. 뿐만 아니라 미국 표준협회(NIST) ST800-22 인증을 통과해 생성되는 난수의 품질을 인정받았으며, USB 형태로는 세계 최고 속도인 1.8Gbps를 달성하기도 했다. 

이러한 성과로 지난해 11월, 미래창조과학부의 사물인터넷 시큐리티 공모전에서 최우수상 수상자로 뽑힌 ㈜이와이엘은 최근 핀테크 전문기업 KTB솔루션과 글로벌 총판 및 공동 사업 협력 계약을 체결, 세계 양자난수 시장으로의 출사표를 던지기도 했다. 우 대표는 “이번 협약을 통해 확률 기반 게이밍 시장, IoT 및 양자 암호 관련 보안 시장을 중심으로 해외 영업 및 응용 모델 공동 개발을 본격화할 예정입니다. 기술적으로 세계 최고 수준에 도달했다 자부하는 만큼 시장성도 매우 높다고 전망하고 있습니다”라고 전했다. 

이에 덧붙여 그는 향후 방사체를 액체화시켜 얇은 막으로 만들게 되면, 시스템온칩(SoC) 방식을 통해 지금보다 더욱 얇고 작은 생성기를 제작할 수 있을 것이라며 지속적인 연구개발에 박차를 가하겠다고 말했다. 세계를 향한 ㈜이와이엘의 도전은 이제부터가 시작이다. 세계 최고의 기술을 바탕으로 대한민국이 주도하는 ‘21세기 사물인터넷(IoT) 시대’를 열어가는 이들의 힘찬 행보에 응원의 박수를 보낸다.

Introducing a perfect security solution
CEO Woo Chan-ho of EYL

Super fast micro Quantum Random Number Generator
A random number is a number chosen by chance. It is the core element of encrypting secret information which is used in all ICT field. Random number generators are divided into Pseudorandom number generator and True random number generator. Also, Quantum random number generator among True random number generators is one of the generators that can create perfect random numbers. However, most random numbers used today are Pseudorandom numbers which we use S/W method to realize the numbers. Because these numbers are generated by the inserted specific algorithm, they are exposed to a possibility to be hacked. Also, the longer the numbers the slower the process and they tend to form certain patterns. The solution was to use quantum numbers which are generated by the physical laws of natural phenomenon. However, it had technical limitation to be widely used.

To give a comprehensive solution to these problems, CEO Woo Chan-ho of EYL succeeded in developing  super faster micro Quantum Random Number Generator (QRNG) in August 2015. Woo says "The existing method of generating quantum random numbers was divided into 'optical type (using photon)' and 'electrical type (using electric resistance)'. It has advantage that it is difficult to predict as it is irregular but it requires a large device and is very expansive to be commercialized. For this reason, it mainly has been used for military purposes or special researches." However, EYL's QRNG adopted radioactive isotope for the first time in the world and realized safety, speed and size (micro) by solving its unpredictability, bias and discrepancy of numbers. 

Pioneering global market with radioactive isotope type
QRNG uses the natural half-life period which is in the high energy radioactive isotope. Alpha particles are released when 400 year old radioactive isotope is collapsed and QRNG makes them clash with diode to generate pulse and to create random numbers by measuring the time interval of the pulse. The pulse happens naturally so it does not follow any rules or algorithm which means that it can create a perfectly safe encrypted numbers. Woo continues "This product is 5x5mm which is smaller and lighter than a woman's little fingernail and it only costs less than USD $1. Also, the radioactive isotope uses only 1/80 of alpha particle used in fire detector so that it can guarantee the safety." The product passed ST800-22 (NIST, US) so the quality of the random numbers was approved and it achieved the fastest speed of 1.8Gbps as a USB type for the first time in the world. For this achievement, EYL received the top prize at IoT Security Competition held by the Ministry of Science, ICT and Future Planning last November. Recently, CEO Woo signed a business agreement with KTB Solution as an exclusive distributor and a business partner. Woo added "With this business agreement, we will carry out in ernest a joint development of marketing and application models targeting on the game, IoT and quantum code industry. As we are confident with our global level technology, its marketability will also be very high." Woo also tipped that it would be possible to make even smaller and thinner generator by using System-On-Chip method if he could make the radiator into liquid. Power Korea sends a message of support to Woo and EYL.