한국전자통신연구원(ETRI)이 기존의 데이터를 보낼 때 암호화해서 보내고 데이터를 사용할 때 다시 암호를 풀어서 계산하던 것에서 재식별 절차 없이도 암호데이터 그대로 안전하게 데이터를 주고받고 고속으로 계산할 수 있는 전용 처리 장치 기술 개발에 성공해 향후 국방, 공공, 의료, 금융 등에서 데이터를 암호화된 상태로 다양한 융합 서비스에 접목이 가능할 것으로 기대가 모아진다.

ETRI는 데이터를 암호화한 상태로 사생활을 보장하면서 머신러닝 등에 적용할 수 있고 양자컴퓨터 해킹도 견딜 수 있는 성능을 지닌 완전동형암호(完全同形暗號) 연산 가속기 칩을 개발했다고 6일 밝혔다.

연구진은 본 기술이 상용화되면 클라우드 데이터 센터 서버에 장착될 수 있고 개인정보 보장이 가능한 인공지능 반도체(SoC) 등에도 활용할 수 있을 것으로 보고 있다.

본 기술을 개발케 됨으로써 향후 동형암호 가속기 전용 칩 및 소프트웨어 개발 플랫폼 관련 연구에도 탄력이 붙을 전망이다.

이를 통해 국방, 공공, 의료, 금융, 산업 등 보안과 통계 및 인공지능 응용이 동시에 요구되는 곳에서 데이터를 암호화된 상태로 다양한 융합 서비스에 직접 적용이 가능케 될 것으로 보인다.

기존 암호 기술은 암호화된 데이터를 바로 연산할 수 없었다.

비밀 키를 사용, 데이터를 복호화해 원래의 정보로 바꾼 뒤 다시 암호화해서 전달해야만 했다.

ETRI가 개발한 완전동형암호 하드웨어 연산 가속기 칩 핵심기술은 정보를 암호화하면 암호문이 수천 비트(bit)의 계수를 갖는 수만 차수 이상의 다항식들로 표현되는 동형암호의 고유한 특성에 적합한 전용 하드웨어 연산 처리 장치이다.

따라서 데이터가 암호화된 상태, 즉 고차 다항식 간에 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈 등 연산을 빠르게 처리한다.

아무도 원래의 데이터를 볼 수 없어서 데이터 프라이버시가 확실히 보장된다.

연구진은 이번 개발한 칩 핵심기술을 바탕으로 향후 동형암호 전용 시스템온칩(SoC)을 구현해서 실용화한다는 계획이다.

아울러 다양한 동형암호 알고리즘의 호환성을 제공하면서도 원하는 암호 강도를 조절할 수 있는 등의 조건을 만족시키기 위한 연구를 계속 이어갈 계획이다.

또한 암호문의 산술연산 워드의 크기와 다항식의 차수가 달라도 간단한 설정을 통해 하나의 칩에서 유연하게 고속으로 연산할 수 있고 다양한 알고리즘 호환성과 가변 워드·차수를 지원하는 PIM 구조의 HPU 칩도 구현키로 했다.

향후 동형암호 SoC를 탑재하여 동형암호가 적용된 동영상을 동형암호가 적용된 인공지능 모델로 실시간 수준으로 추론할 수 있는 완전동형암호 하드웨어 가속기로 확장한 플랫폼까지 개발할 예정이다.

ETRI 박성천 보안SoC융합연구실장은 “유망기술로 손꼽히던 동형암호 고속연산 칩 핵심기술을 연구해 동형암호의 실용화를 앞당길 수 있는 계기를 마련한 데 큰 의미가 있다. 본 기술로 세계적인 수준의 성능을 개발하고 사업화해 우리나라가 신 보안기술을 선도하는 데 더욱 노력하겠다”고 말했다.