시험 문제, 입찰 가격처럼 정해진 시간 전에는 내용을 보호하고 이후에 공개하는 암호화 기술이 구현됐다.
한국과학기술원(KAIST·총장 배충식)은 김경민 신소재공학과 교수팀이 한 소자에서 장기·단기기억을 독립적으로 조절할 수 있는 '이중 상태 프로그래머블 산화물 트랜지스터(DUPOT)'를 개발, 이를 활용한 시간 기반 암호화 기술을 구현했다고 14일 밝혔다.
DUPOT은 산화물 소재를 사용하며, 전압을 가해 두 가지 전기적 상태를 각각 설정할 수 있다. 시간을 조건으로 정보를 보호하는 암호화 방식은 기존에도 연구돼 왔는데, 이번 연구는 외부 시계나 소프트웨어(SW)에만 의존하지 않고, 반도체 자체 물리 변화를 이용해 정보를 읽는 시점을 설정했다.
하나의 트랜지스터에 오래 유지되는 '장기기억'과 시간이 지나면서 변하는 '단기기억'을 함께 구현했다. 오래 유지되는 상태로 정보의 기준을 설정하고, 시간에 따라 변하는 상태로 목표 정보가 드러나는 시점을 조절했다.
기존 메모리 트랜지스터는 주로 전류가 흐르기 시작하는 기준인 '문턱전압'을 바꿔 정보를 저장한다. DUPOT은 문턱전압과 일정한 동작 조건에서 유지되는 전류 수준인 '포화전류'를 각각 독립적으로 조절할 수 있다. 전류가 흐르기 시작하는 기준과 흐르는 전류의 크기를 따로 설정하는 것이다.
연구팀은 여러 트랜지스터를 배치한 소자 배열에서 각 소자 전류 변화와 읽는 기준을 설정해 두 가지 암호화 방식을 시연했다.
'시간 지연 암호화'에서는 일정 시간이 지나야 정보가 나타나도록 했다. 실험에서는 목표 패턴과 배경의 전류 차이가 커지면서 8.4초 뒤 문자 'T' 형태의 정보를 읽을 수 있게 됐다.
'시간 제한 암호화'에서는 정해진 시간 조건에서만 올바른 정보가 나타나도록 했다. 실험에서는 1.5초에 미끼 패턴 'K'가, 목표로 설정한 37초에는 'T'가 나타났다.
이번 연구는 정보를 저장하는 반도체의 역할을 넘어, 정보를 읽는 시점까지 설정할 수 있음을 보여줬다. 향후 공개 시점을 제한하거나 특정 시간 조건에서만 읽도록 설정해야 하는 정보의 보호에 활용될 가능성이 있다. 다만 이미 읽거나 복사한 정보를 이후 회수하는 기술은 아니다.
김경민 교수는 “하나의 트랜지스터에서 오래 유지되는 기억과 시간이 지나면서 변하는 기억을 각각 독립적으로 조절하고, 이를 시간 기반 암호화에 활용했다는 데 의미가 있다”며 “반도체 자체의 시간적 변화를 이용해 클라우드와 스마트기기 보안, 다양한 정보처리 기술로 발전시켜 나가겠다”고 말했다.
이번 연구 결과는 '어드밴스드 머터리얼즈'에 9월 10일 온라인 게재됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
