정보통신기술이 발달한 현대 사회는 하루에도 수많은 데이터가 웹에서 생성과 삭제를 반복하고 있습니다. IT 컨설팅 기업 IDC(International Data Corporation)는 2025년에는 하루 평균 463,000,000GB(Gigabyte)의 데이터가 생성 될 것으로 예측하였으며,이를 1년 단위로 계산하면 170ZB(Zettabyte)로10년 전인 2015년과 비교하면 17배 증가한 수치로 기관 및 기업 등에서 보유하고 있는 개인 또는 민감 정보들까지 포함하면 하루에 생성되는 데이터는 그 보다 훨씬 방대한 양일 것입니다.

이러한 정보들은 AI와 빅데이터를 활용하여 산업계 그리고 개인의 맞춤 생활에 활용되는데,이러한 정보들을 원활하게 활용하기 위해 지난해 데이터 3법(개인정보 보호법, 신용정보의 이용 및 보호에 관한 법률, 정보통신망 이용촉진 및 정보보호 등에 관한 법률)이 개정되었고, ‘민감 정보 처리’, ‘가명 정보 처리 및 활용’, 가명 정보 결합’ 등과 같이 민감 정보 처리에 대한 관심이 높아지고 있습니다.

특히 데이터 3법 개정 내용 중 하나인 ‘비식별화’는 비식별화 조치시 발생할 수 있는 보안 이슈들에 대한 관심이 높아지면서 4세대 암호라 불리는 ‘동형암호(同形暗號,Homomorphic Encryption, HE)’에 대한 관심이 높아지고 있습니다.

복호화 후 연산이 필요했던 기존 대칭키, 공개키와는 달리 동형암호는 암호화 난이도가 높은 격자 기반암호(lattice problem)의 한 종류로 평문의 데이터를 암호화한 후 복호화 없이 연산이 가능한 암호기술로 암호문 상태에서 통계, 검색, 기계 학습 등이 가능하다는 것이 큰 장점이며, 암호화 상태에서 데이터의 연산이 가능하기 때문에 유‧노출 문제가 발생하더라도 원본 데이터(평문)는 알 수 없어 보안성이 매우 우수합니다.

최초의 동형 암호는 1978년, Rivest, Adleman과 MIT의 Laboratory for Computer Science의 Director 였던 Dertouzos 가 공동으로 저술한 논문 RAD78에서 처음 소개되었지만 속도가 매우 느리고 암호문의 크기가 수십 배 커지는 단점이 있어 실제 상용화하기에는 부족함이 많았지만 2009년 IBM 연구원이었던 Craig Gentry (현재 Algorand Foundation의 연구원)가 “완정동형암호(A FULLY HOMOMORPHIC ENCRYPTION SCHEME)” 논문을 발표하면서 동형암호는 다시 주목받기 시작하였습니다.

동형암호는 2019년 국제표준 ISO/IEC 18033-6:2019으로 제정되었으며 현재까지 원천기술을 보유한 곳은 IBM, MicroSoft, Massachusetts Institute of Technology (MIT), 프랑스, 서울대학교(천정희 교수팀)가 있고, 천정희 교수팀(크립토랩)이 개발한 근사연산 동형암호 알고리즘 HEAAN(Homomorphic Encryption for Arithmetic of Approximate Numbers)은 유리수 간의 근사 연산을 지원하는 동형암호화 라이브러리로 TTA표준(TTAK.KO-12.0347)으로 등록 되었으며, HEAAN는 4세대 동형암호라 불리고 있습니다.

전문가들은 동형암호는 의료, 금융 외에도 그동안 민감정보를 다루기 어려웠던 블록체인과 양자컴퓨팅 분야에 활용될 것으로 이야기하고 있으며, 데이터활용 분야에서도 다양한 형태로 활용될 것이며, Gartner “Homomorphic Encryption for Data Sharing with Privacy” 보고서에서는 현재 완전동형암호화를 필요로 하는 프로그램의 예산은 1% 미만이지만 2025년까지 최소 20%이상 증가할 것으로 예측 하였습니다.

또한 바이오정보를 동형암호 기술로 암호화할 경우 복호화 과정 없이 암호문 상태로 데이터를 비교하기 때문에 다양하게 활용되는 있는 바이오 인증의 보안성도 강화될 것으로 보입니다.

실세 상용 사례로는 2020년 6월 코리아크레딧뷰로(KCB)는 국내에서 개발한 동형암호 혜안(HEaaN)을 활용하여 국민연금공단 데이터와 KCB 신용데이터를 결합‧분석하는데 성공하였습니다.

출처 및 참고 자료

• IBM makes a new leap with Fully Homomorphic Encryption(IBM, https://www.ibm.com/blogs/research/2020/12/fhe-progress-milestones)

• A FULLY HOMOMORPHIC ENCRYPTION SCHEME(Craig Gentry, https://crypto.stanford.edu/craig/craig-thesis.pdf)

• 4세대 암호, '동형암호'를 소개합니다!(과학기술정보통신부 블로그, https://m.blog.naver.com/with_msip/221517757125)

• KISA REPORT 2020 vol.6(https://www.kisa.or.kr/jsp/common/downloadAction.jsp?bno=158&dno=417&fseq=1)

• HEAAN Github(HEAAN Github, https://github.com/snucrypto/HEAAN)

• HEAAN(Wikipidia, https://en.wikipedia.org/wiki/HEAAN)