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연어 DNA를 활용해서도 위조방지 가능
30년이 걸린 천경자 화백의 미인도 관련 위작 스캔들을 보면 알 수 있듯이, 복제방지 분야에 문외한일 가능성이 큰 예술창작자에게 추가적인 짐을 지우고 있다. 이를 해결하기 위한 전자적 방식보다는 광학적 방식으로 예술가에게 친화적인 방식인 브러시로 바르는 즉시 형성되는 물리적 복제 방지 기능(PUF)의 위조 방지 플랫폼 기술이 필요하다.
우리 대학 화학과 윤동기 교수 연구팀이 연성 소재(Soft material)의 자기조립(Self-assembly) 시 발생하는 무작위 패턴을 이용해 보안․인증 원천기술을 개발했다고 23일 밝혔다.
최근 사물인터넷의 발달로 다양한 전자기기 및 서비스가 인터넷으로 연결되어 신기능 창출이 가능하게 되는 동시에 개인의 프라이버시를 침해하는 위조 기술도 발달되어 그 피해를 입는 사례가 빈번하게 보고되고 있다. 그에 따라 더욱 강력하고 높은 보안성을 갖춘 위조 방지 기술에 대한 요구가 꾸준히 증가하고 있다.
연구팀이 개발한 이번 연구는 두 종류의 연성 소재가 자기조립되는 과정에서 자발적으로 발생하는 무작위 패턴을 활용해 사람의 지문과 같이 복제 불가능한 보안 기능을 할 수 있다는 것으로, 보안 분야의 전문가가 아니라도 마치 그림을 그리듯이 위조 방지 기술을 구현할 수 있다는 측면에서 큰 의의를 갖는다. 연구팀은 두 가지 방법을 개발했다.
첫 번째 방법은 액정물질을 이용한 것이다. 액정물질이 패턴 기판 속에 갇혀있을 때, 자발적으로 구조체의 대칭 파괴가 발생해 미로와 같은 구조체가 형성된다(그림 1). 오른쪽으로 트인 구조를 0(파랑), 왼쪽으로 트인 구조를 1(빨강)으로 정의하면, 이를 머신러닝을 이용한 객체 인식을 통해 디지털 코드(0과 1)로 변환돼 지문과 같은 역할을 할 수 있다고 연구팀은 확인했다. 본 연구의 경우 기존의 복잡한 반도체 패턴이 필요하지 않고, 핸드폰 카메라 정도의 해상도로 관찰할 수 있기에 비전문가도 사용할 수 있는 획기적인 기술이다. 이들은 기존의 반도체 칩을 이용한 방법에 비해 쉽게 정보를 재구성할 수 있다는 특이점을 가지고 있다.
두 번째 방법은 연어에서 추출한 DNA를 이용한 것이다. 추출된 DNA를 물에 녹여 붓으로 바르게 되면 좌굴 불안정성(Buckling instability)이 발생해 얼룩말의 무늬와 같은 무작위 패턴을 형성하게 된다. 이때, 무작위한 패턴들은 지문의 특징인 능선 끝 (Ridge Ending)과 분기점 (Bifurcation)이 나타나며 이 또한, 0, 혹은 1로 정의하여, 머신러닝을 통해 디지털화를 할 수 있다. 연구팀은 기존에 널리 사용되고 있는 지문 인식 기술을 이 패턴에 적용해 인공지문과 같이 사용했다. 이 방법은 쉽게 붓으로 제작 가능하며 다양한 색을 혼입시킬 수 있으므로 새로운 보안 잉크로 사용될 수 있다.
연구팀이 개발한 보안기술은 간단한 유기 물질만 사용하고 공정이 단순해 저비용으로 쉽게 보안 코드를 제작할 수 있다. 또한, 제조자의 목적에 따라 원하는 모양 및 크기대로 만들 수 있을 뿐만 아니라 같은 방법으로 제작하더라도 형성되는 무작위 패턴은 모두 다르므로 높은 보안 기능을 가능하게 함으로써 무궁무진한 시장성과 잠재력을 가지고 있다.
윤동기 교수는 “이번 연구들은 자기조립 시 발생하는 자연의 무작위성을 있는 그대로 받아들여 제조자조차 복제할 수 없는 인간의 지문과 같은 역할을 하는 패턴을 제작한 것ˮ이라며, “이러한 아이디어는 자연계에 존재하는 수많은 무작위성을 보안 시스템에 적용할 수 있는 기술의 초석이 될 수 있다ˮ고 설명했다.
한편, 두 연구는 모두 국제 학술지 어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)에 “1Planar Spin Glass with Topologically-Protected Mazes in the Liquid Crystal Targeting for Reconfigurable Micro Security Media”와 “2Paintable Physical Unclonable Function Using DNA”의 이름으로 5월 6일과 5일 자에 각각 게재됐다.
1박건형, 최윤석, 권석준*, 윤동기* / 2박순모†, 박건형†, 윤동기* : 공동 제1 저자, * 교신저자.
한편 이번 연구는 과학기술정보통신부-한국연구재단의 지원을 받은 멀티스케일 카이랄 구조체 연구센터, BRIDGE융합연구개발사업, 함께달리기사업, 삼성미래기술육성사업 등의 지원을 받아 수행됐다.
2023.05.23 조회수 13336 -
김상욱 교수, 2014년도 나노 연구 국무총리표창 수상
우리 학교 신소재공학과 김상욱 교수가 2일 서울 코엑스에서 열린 ‘2014년도 나노코리아(NANO KOREA 2014)’에서 연구혁신부문 나노연구 국무총리표창을 받았다.
2004년 KAIST에 부임한 김 교수는 고분자와 탄소나노소재 등 연성소재의 분자조립을 이용해 다양한 형태의 초미세 나노 구조를 제어하는 연구에 대한 업적은 물론 이 분야의 학문적 발전 및 실용화 기술 개발에도 크게 기여한 업적을 인정받았다.
김상욱 교수는 블록공중합체라는 고분자의 분자 배열을 조절해 대면적에서 초미세 나노패턴을 형성하는 새로운 분자조립제어기술을 세계최초로 개발해 기존 리소그래피 공정을 보완할 수 있는 새로운 반도체 나노기술을 개발하는데 성공했다.
이와 함께 탄소나노튜브와 그래핀 등의 탄소나노소재를 분자 수준에서 조립해 새로운 형태의 3차원 탄소 나노 소재를 개발하는데 성공했으며 탄소 소재에 화학적 도핑 공정을 통해 태양전지나 에너지 소자 등에 폭넓게 응용될 수 있는 새로운 나소 소재 공정을 개발하기도 했다.
김상욱 교수는 현재까지 총 124 편의 국제 논문을 발표했으며 그 중에는 네이처(Nature) 1편, 사이언스(Science) 1편, 네이처 머티리얼스(Nature Materials) 1편, 네이쳐 커뮤니케이션즈(Nature communications) 1편, 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials) 18편, 나노레터스(Nano Letters) 9편 등 국제적인 최우수 논문을 다수 포함하고 있다.
최근에는 탄소나노소재의 연구 업적을 인정받아 어드밴스드 머티리얼스의 25주년 기념 리뷰 논문을 초청받는 영예를 안기도 했다. 그 외 국제특허는 16건, 국내 특허 48건을 출원·등록했다.
김 교수는 2010년 KAIST 학술상, 제13회 젊은과학자상 등을 잇따라 수상한 바 있으며, 2014년 3월부터는 KAIST 지정 석좌교수로 임명돼 연구 활동을 지속하고 있다. 최근에는 미래창조과학부와 한국연구재단에서 선정하는 이달의 과학기술자상 6월 수상자로 선정되기도 했다.
2014.07.02 조회수 15764