“육안으론 같은 색인데 확대하면 다르네”…빛의 지문으로 보안 강화한다

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유용하 기자

수정 2026-10-08 15:04

입력 2026-10-08 15:04

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세줄 요약

겉색은 같고 확대하면 다른 광학 지문 개발
색 구현 구조와 지문 구조 분리해 간섭 최소화
대면적 제작·내구성 검증으로 상용화 가능성

인공지능(AI) 기술 발달로 보안의 중요성이 점점 커지고 있다. 국내 연구진이 빛의 패턴을 변화시켜 지문처럼 활용할 수 있는 광(光) 보안 기술을 개발해 화제가 되고 있다.

눈에 보이는 색과 숨겨진 ‘빛의 지문’을 하나의 소자에 구현한 원리 GIST 제공 — 눈에 보이는 색과 숨겨진 ‘빛의 지문’을 하나의 소자에 구현한 원리

GIST 제공

광주과학기술원(GIST) 전기컴퓨터공학과, 카이스트 전기및전자공학과 공동 연구팀은 겉보기에는 같은 색을 나타내지만 현미경으로 확대하면 소자마다 서로 다른 빛의 지문을 보여주는 나노 광학 보안소자를 개발했다고 8일 밝혔다. 이 연구 결과는 재료과학 분야 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스’에 실렸다.

기존 광학 보안 기술에서는 눈에 보이는 색을 균일하게 유지하면서 복제하기 어려운 무작위 보안 정보를 구현하기가 쉽지 않았다. 눈에 보이는 색과 무작위 광학 정보가 같은 미세 구조의 영향을 받는 경우가 많아 명확히 차이를 보이는 광학 지문을 만들어 내는 능력을 높일수록 색이 불균일해지고 반대로 색을 균일하게 만들면 광학 지문의 다양성이 떨어지게 된다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 눈에 보이는 색과 숨겨진 광학 지문을 서로 다른 구조가 각각 담당하도록 설계했다. 여러 층으로 쌓아 빛의 반사를 조절하는 ‘적층 캐비티’는 일정한 색을 만들고 구리 나노 입자와 아래쪽 구리층 사이의 작은 틈에서 형성되는 ‘나노갭 캐비티’는 빛을 다르게 산란시켜 소자마다 고유한 광학 지문을 만든다.

연구팀은 두 캐비티를 위·아래로 결합한 ‘다중 캐비티 공진’ 구조를 구현해 두 광학 특성의 상호 영향을 줄였다. 실제로 색을 결정하는 위쪽 산화하프늄(HfO2) 층의 두께를 바꿔 녹색·노란색·주황색·보라색 등 서로 다른 색을 만들었을 때도 숨겨진 광학 지문은 거의 그대로 유지됐다. 연구팀은 구리 입자가 촘촘하면서도 불규칙하게 놓이도록 해 작은 면적에서도 서로 다른 광학 지문이 만들어지도록 했다.

연구팀은 구리와 산화하프늄 등 필요한 물질을 진공 상태에서 차례로 얇게 쌓아 전체 구조를 연속적으로 제작했다. 복잡한 미세 패턴을 일일이 새기는 공정 없이도 대면적에 구현할 수 있게 했다. 연구팀은 지름 약 5㎝ 반도체 웨이퍼 하나에 가로 150개, 세로 150개씩 총 2만 2500개의 광학 보안소자를 제작했다. 웨이퍼 전체는 육안으로 거의 같은 색으로 보였지만 각각의 소자를 현미경으로 관찰하면 서로 다른 무작위 광학 지문이 나타났다. 연구팀은 이 중 500개의 광학 지문을 무작위로 골라 비교한 결과 서로 다른 지문은 뚜렷하게 구별됐으며 같은 지문을 반복해서 측정했을 때는 안정적으로 다시 인식할 수 있음을 확인했다.

연구팀은 강한 물줄기를 최대 5분간 분사한 뒤에도 광학 지문을 다시 판독할 수 있었고 120도 고온에서도 광학 지문이 인증 기준을 유지했다. 또 고온에서 진행한 가속시험 결과를 바탕으로 반사 특성을 기준으로 20도에서 약 10.7년의 수명을 확보할 수 있을 것으로 분석됐다.

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정현호 GIST 교수는 “이번에 개발한 기술은 눈에 보이는 색과 소자마다 무작위로 만들어지는 숨은 광학 정보를 하나의 표면에 함께 구현하면서 간섭을 줄였다는 데 의미가 있다”며 “제품의 외관을 유지하면서 고유한 인증 정보를 함께 넣을 수 있어 위조 방지와 정품 인증을 위한 광학 보안 기술에 활용될 수 있을 것”이라고 설명했다.

유용하 과학전문기자

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