위조 방지 돌파구 : 강화된 보안 및 인증을 위해 연어 DNA 사용

연어 DNA와 액정물질을 활용하여 연성 소재 기반 위조 방지 기술 개발 성공

 
위조는 예술계를 포함한 다양한 산업을 괴롭혀 제작자와 소비자 모두에게 중대한 문제로 이어지고 있습니다. 이에 KAIST 화학과 윤동기 교수 연구팀이 획기적인 위조방지 플랫폼 기술을 개발했습니다. 이 혁신적인 접근 방식은 부드러운 재로의 자체 조립 중에 생성되는 임의의 패턴을 활용하여 예술가에게 친숙하고 광학 기반의 물리적 복제 방지 기능(PUF)을 제공하여 더 강력한 보안 및 인증 수단을 보장합니다.
 

향상된 위조 방지 기술의 필요성

 
전자 기기와 서비스가 서로 연결되는 사물인터넷(IoT) 시대를 맞아 위조 기술 및 개인정보 침해의 위험이 가중되고 있습니다. 그 결과 보안이 강화된 고급 위조 방지 솔루션에 대한 수요가 급증했습니다. 연구팀은 이러한 니즈를 해결하기 위해 사람의 지문과 같이 부드러운 소재의 자가조립 과정에서 형성되는 고유하고 무작위적인 패턴을 이용해 복제 불가능한 보안 기능을 만드는 데 주력하였습니다. 사진처럼 위조방지 기술을 구현할 수 있다는 점에서 큰 의미가 있습니다. 연구팀은 두 가지 방법을 개발했습니다.
 

액정 물질이 패터닝 된 기판에서 형성하는 자기조립 구조체 미로를 이용한 보안기술 개발(*출처:KAIST)

 
 

1. 액정 방식

 
연구팀이 개발한 방법 중 하나는 액정 소재를 활용하는 것입니다. 액정 물질을 패턴 기판에 가둠으로써 자발적인 대칭 파괴로 인해 복잡한 미로 같은 구조가 형성됩니다. 이러한 구조는 개체의 오른쪽 열림(0, 파란색) 또는 왼쪽 열림(1, 빨간색) 특성을 인식하는 기계 학습 알고리즘을 사용하여 디지털화할 수 있습니다. 복잡한 반도체 패턴을 피하는 이 방법의 단순성과 고해상도 이미징 기능이 결합되어 전문가가 아닌 사람도 접근할 수 있습니다.
 

2. 연어 DNA 방법

 
두 번째 방법은 연어에서 추출한 DNA를 사용합니다. DNA를 물에 녹여 붓으로 바르면 좌굴 불안정성이 생겨 얼룩말 무늬와 유사한 무작위 패턴이 생성됩니다. 이러한 패턴은 사람의 지문을 연상시키는 능선 끝과 분기를 나타냅니다. 액정 방식과 유사하게 기계 학습 알고리즘을 사용하여 이러한 패턴을 디지털화하여 인공지문으로 활용합니다. 이 공법의 범용성은 다양한 색상과의 호환성에 있어 보안 잉크로 사용하기에 적합합니다.
 

연어에서 추출한 DNA 고분자를 이용해 제작한 보안 잉크기술(*출처:KAIST)

 
 

DNA잉크를 이용하여 형성시킨 디지털 지문을 형성화한 모식도(*출처:KAIST)

 

 

비용이 효율적이고 다양한 보안 솔루션에 적용

 
연구팀이 개발한 보안기술은 단순한 유기재료를 사용하고 생산공정이 간단해 저렴한 비용으로 보안코드를 생성할 수 있습니다. 제조업체는 특정 요구 사항에 따라 패턴의 모양과 크기를 사용자가 정의할 수 있습니다. 또한 프로세스의 각 복제가 고유하고 뚜렷한 무작위 패턴을 생성하므로 향상된 보안 기능의 잠재력은 사실상 무한하므로 시장성이 매우 높습니다.
 
 

자연의 무작위성을 수용하는 것의 의의

윤동기 교수는 자연스러운 자기조립 과정에서 발견되는 내재된 무작위성을 활용하는 것이 중요하다고 강조했습니다. 제조업체가 복제할 수 없는 이러한 패턴을 활용함으로써 이 기술은 고도로 안전한 시스템을 위한 초석을 마련했습니다. 잠재먹인 응용 프로그램은 위조 방지 조치를 넘어 확장되어 다양한 영역에서 강력한 보안 시스템에 대한 가능성을 제공합니다.
 
 

출판 및 연구 지원

연구 결과는 귄위 있는 국제학술지인 어드밴스드 머티어리얼즈에 게재됐습니다. 5월 5일과 6일 자에는 "1Planar Spin Glass with Topologically-Protected Mazes in the Liquid Crystal Targeting for Reconfigurable Micro Security Media"와 "2Paintable Physical Unclonable Function Using DNA"라는 제목의 논문이 각각 게재됐습니다. 이번 연구는 과학기술정보통신부-한국연구재단의 지원으로 멀티스케일 키랄 구조 연구센터, BRIDGE 융복합 R&D 사업, 함께 달리기 사업, 삼성미래기술육성사업의 지원으로 이루어졌습니다.
 

연구 내용 그림(*출처:KAIST)

 
 
 

결론

윤동기 교수 연구팀의 연성 소재 기반의 위조 방지 기술 개발은 보안 시장에 큰 변화를 가져올 것으로 예상됩니다. 액정물질과 연어 DNA를 활용한 이 두 가지 방법은 간단하고 저렴한 방법으로 높은 보안성을 제공하며 일반인들도 쉽게 접근할 수 있습니다. 또한 이 연구는 자연계에 존재하는 무작위성을 활용하여 보안 시스템에 적용할 수 있는 새로운 전략을 제시하며 이 기술의 확장성과 가용성은 다양한 분야에서의 시장성과 잠재력을 가지고 있습니다. 이러한 연구성과는 전자기기와 서비스의 관련 산업 분야뿐만 아니라 예술 창작자들의 복제방지에도 도움이 되어 넓은 범위의 보안을 강화할 것으로 기대되며 미래 보안 시장에서 이 연구가 기반이 될 수 있을 것입니다.