▲ SK텔레콤 Core Eng팀 리더가 양자암호통신 기술에 대해 설명하고 있다

SK텔레콤이 5G 통신망에 양자암호통신 기술을 본격 도입해 누구나 안심하고 이용할 수 있는 안전한 5G인프라를 구축한다.

앞으로 펼쳐질 ‘초(超)시대’는 모든 사물과 사람이 네트워크로 연결되는 초연결 세상이다. 자율주행, 금융, 원격의료, 스마트팩토리 등 철저한 보안이 요구되는 영역에서 방대한 양의 데이터가 5G망을 통해 전달된다. 5G 진화에 맞춰 SK텔레콤이 양자암호통신 기술을 통해 최고 수준의 안전한 통신 인프라 구현에 집중하는 이유다.

양자암호통신은 ‘양자(Quantum, 더 이상 쪼갤 수 없는 물리량의 최소 단위)’의 특성을 이용해 송신자와 수신자만이 해독할 수 있는 암호키(Key)를 만들어 도청을 막는 통신 기술이다. 현존하는 보안기술 가운데 가장 안전한 통신암호화 방식으로 평가받는다.

기존 통신 방식을 공을 주고받는 행위로 비유하자면, 제3자가 몰래 공을 가로챈 후 복제본을 전달해도 탈취 여부를 알기 어렵다. 반면 양자암호통신은 비눗방울을 주고받는 것과 같아 제3자가 비눗방울을 건들기만 해도 형태가 변형돼 해킹이나 복제 자체가 불가하다.

◇세계 최초로 5G 가입자 인증 서버에 양자난수생성기(QRNG) 적용 완료... 해킹 원천 봉쇄
 
현재의 통신암호 체계는 불규칙적으로 보이지만 실제로는 일정한 패턴을 가지고 있는 숫자를 이용한다. 슈퍼컴퓨터보다 데이터 처리 속도가 1억배 빠른 양자 컴퓨터가 본격 등장하면서 기존 암호체계의 사전 예측 가능성이 높아지므로 이를 대비하기 위한 보안의 중요성이 커지고 있다.

SK텔레콤은 이달부터 5G 가입자 인증 서버에 ID Quantique(이하 IDQ)의 양자난수생성기(QRNG, Quantum Random Number Generator)를 적용했다. 양자난수생성기는 양자의 특성을 이용해 패턴 분석 자체가 불가능한 무작위 숫자를 만드는 장치로, 통신 네트워크를 통한 해킹의 위험을 원천 봉쇄한다.

가입자 인증 과정은 단말 사용자가 이동통신망에 접속해 모든 음성·영상 데이터, SMS 등을 주고 받기 전에 정상 가입자로 인증을 받는 최초이자 필수적인 단계다. 만약 인증키 값이 유출될 경우 고객 정보가 도청, 해킹 등 범죄에 쓰일 수 있어 보안이 무엇보다 중요하다.

SK텔레콤은 본격적인 5G 대중화 시대를 앞두고 5G 망에 양자암호기반 인증 서버를 적용한 데 이어, 4월 중에는 LTE망까지로 적용을 확대할 예정이다.

◇전국 트래픽 집결지 서울~대전 구간, 양자키분배(QKD)로 트래픽 이중암호화

또 SK텔레콤은 4월 전국 데이터 트래픽의 핵심 전송 구간인 서울-대전 구간에 IDQ의 양자키분배(QKD, Quantum Key Distribution) 기술을 연동해 5G와 LTE 데이터 송수신 보안을 강화한다.

양자키분배는 양자암호통신의 핵심기술로 송신부와 수신부만 해독할 수 있는 도청 불가능한 암호키를 생성한다. SK텔레콤은 양자암호 기술을 단계적으로 확대 적용해 양자 네트워크를 고도화할 계획이다.

SK텔레콤 ICT Infra센터장은 “양자암호통신 기술을 5G에 선제적으로 도입해 SK텔레콤 이용 고객들은 차별화된 통신서비스를 경험할 수 있게 됐다”며 “SK텔레콤은 전 세계에서 가장 안전한 5G 통신망을 제공할 것”이라고 말했다.

◇ITU-T에서 총 4건의 양자암호기술 관련 국제표준화 과제 수행… 글로벌 양자암호통신 기술 표준화 이끌어

SK텔레콤은 글로벌 양자암호통신 생태계를 선도하고 있다.

2월 스위스 제네바에서 열린 ITU-T 회의에서 SK텔레콤이 제안한 ‘양자키 분배를 활용하는 양자암호통신 관련 신기술’ 2건은 국제표준화 과제로 채택된 바 있다. 이로써 SK텔레콤은 ITU-T에서 총 4건의 양자암호기술 관련 국제표준화 과제를 수행하게 됐다. 이와 함께 SK텔레콤은 ITU-T에서 양자표준 분야 의장(Associate Rapporter)으로 활동하고 있을 뿐만 아니라, 양자암호키 관련 국제 표준을 확립하기 위한 프로젝트의 공동편집인(Co-Editor)으로서 참여하고 있다.

ITU-T는 국제전기통신연합 전기통신표준화 부문을 뜻하며, 전기통신관련 세계 최고 국제기구인 ITU의 산하기관으로 통신 분야의 표준을 정하고 있다.

ITU-T의 보안 표준을 담당하는 분과인 ITU-T SG17 의장 순천향대 염흥렬 교수는 “SK텔레콤은 ITU-T의 국제 보안 표준 정립에서 중추적 역할을 하고 있다”며 “이번에 SK텔레콤이 5G 이동통신망에 양자암호통신 시스템을 도입해 운영하는 것은 보안 기술 주도권 확보 차원에서 국가적으로도 큰 의미가 있다”고 말했다.

SK텔레콤은 2011년 양자기술연구소를 설립하고 양자암호통신 기술을 개발해 오고 있다. 2016년 세계 최초로 세종-대전 간 LTE 백홀에 양자암호통신을 적용했고, 2017년에는 세계에서 가장 작은 양자난수생성기(QRNG) 칩을 개발했다. 2018년 2월에는 세계 1위 양자암호통신 기업인 스위스 IDQ에 투자하는 등 최고 수준의 양자암호통신 기술을 확보하고 있다.

IDQ(ID Quantique)는 양자암호통신 분야에서 중국을 제외하고 전 세계 매출액과 특허 보유 등에서 1위 기업이다.

SK텔레콤 ICT기술센터장은 “5G 시대에 보안이 더욱 중요해지는 만큼 5G 핵심 보안기술인 양자암호통신 기술 개발을 통해 생태계 확대에 앞장서며 대한민국의 5G 시대를 선도할 것”이라고 말했다.