사람의 손가락 지문은 개개인마다 모양이 달라 개인 식별 및 보안 기술에 자주 응용된다. 이 지문과 유사한 패턴을 반도체 위에 새기는 보안기술을 국내 연구진이 개발하는데 성공했다. 사물인터넷(IoT), 인공지능(AI) 등 4차 산업기술 보안 성능을 한 층 더 높이는데 기여할 것으로 기대된다.
박병국 KAIST 신소재공학과 교수팀은 ‘자성메모리(MRAM) 기반 하드웨어 보안인증 원천 기술’ 개발에 성공했다고 30일 밝혔다. 이번 연구는 김갑진 물리학과 교수팀, 현대자동차 연구팀과 공동으로 진행됐다.
이번 연구 성과가 주목받는 이유는 ‘물리적 복제 불가능성(PUF)’을 지닌 보안소자 개발 가능성을 입증했다는 점이다. PUF는 반도체의 구조에 미세한 변화를 줘 물리적으로 복제할 수 없도록 하는 기술이다. 반도체 위에 손가락 지문과 유사한 보안키를 새기는 기술이라 보면 이해가 쉽다. 최근 반도체 사용이 필수적인 IoT분야와 AI에 대한 보안 위협을 해결할 기술로 주목받고 있다. 하지만 현재 연구되고 있는 PUF는 대부분 상보적 금속 산화물 반도체(CMOS) 소자를 사용한 방식으로, 외부 환경에 민감하다는 문제가 있다.
이에 연구팀은 자성메모리 소재인 ‘스핀트로닉스 소자’에 PUF를 적용하고자 했다. 스핀트로닉스 소자는 물체가 자성을 지니는 성질을 이용해 정보를 저장한다. 이 소자는 높은 내구성과 안정성을 지녀 환경 변화에 민감하지 않은 편이다.
연구팀은 스핀트로닉스 소자로 교환 결합을 가지는 다층박막을 제작했다. 그다음 자기장 공정으로 다층박막의 교환 결합 방향을 무작위하게 배열시켜 스핀트로닉스 보안소자를 만들어냈다. 이 새로운 보안소자는 5만 번 이상 반복 동작해도 에러가 발생하지 않았다. 또 -100℃부터 125℃까지 넓은 온도 범위에서도 안정적으로 작동했다.
박 교수팀은 “이번 연구로 자성메모리 기반 PUF 보안소자 기술을 새롭게 개발하는데 성공했다”며 “향후 물리적으로 복제가 불가능한 여러 보안소재 개발 연구를 촉진시키는 계기가 될 것으로 기대한다”고 전했다.
이번 연구 성과는 국제학술지 ‘어드벤스드 머티리얼스’ 온라인판에 11월 10일자로 게재됐다.