초록 ▼

□ 연구개요
Post Covid-19 시대 비대면 ‘금융’ ‘원격의료’ ‘재택근무’에서부터 ‘자율주행’, ‘스마트팩토리’ 등에 이르기까지, 초연결시대를 앞둔 현 시점에서 해킹으로부터 안전한 보안기술의 개발은 매우 중요하며 시급한 이슈 중 하나임. 본 연구에서는 공액분자의 멀티스케일 자기조립 랜덤분포를 이용한 신개념 반도체 지문 소재를 개발하고, 이를 기반으로 차세대 하드웨어 기반 암호화 기술인 물리적 복제불가능 (Physical Unclonable Function, PUF) 광전자소자 기반 고난이도 암호화 기술로의 응용 가능성

□ 연구개요
Post Covid-19 시대 비대면 ‘금융’ ‘원격의료’ ‘재택근무’에서부터 ‘자율주행’, ‘스마트팩토리’ 등에 이르기까지, 초연결시대를 앞둔 현 시점에서 해킹으로부터 안전한 보안기술의 개발은 매우 중요하며 시급한 이슈 중 하나임. 본 연구에서는 공액분자의 멀티스케일 자기조립 랜덤분포를 이용한 신개념 반도체 지문 소재를 개발하고, 이를 기반으로 차세대 하드웨어 기반 암호화 기술인 물리적 복제불가능 (Physical Unclonable Function, PUF) 광전자소자 기반 고난이도 암호화 기술로의 응용 가능성을 제시하고 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
- 공액분자/고분자 블렌드 기반 멀티스케일 랜덤 미세구조 반도체 지문 소재 개발
: diF-TESADT:PVK 블렌드 기반 반도체 지문 개발 성공
: Randomness=0.5, uniqueness= 0.495 (달성도 100%)
- 공액분자/고분자 블렌드 기반 멀티스케일 랜덤 미세구조 반도체 지문 기반 PUF 응용 가능 단위소자 특성 평가
: FE mobility (cm²/Vs) > 0.1, Ion/off : ≥ 104 (달성도 100%)
- 공액분자 멀티스케일 랜덤 미세구조 기반 반도체 PUF 어레이 소자 구현 및 reconfigurable 특성 평가
: Uniqueness 0.4953 (±0.0434), Randomness 0.5097 (ideal=0.5) (달성도 100%)
- 안정성이 향상된 공액분자/고분자 블렌드 멀티스케일 랜덤 미세구조 기반 반도체 PUF 어레이 소자 구현
: 80 ℃ 상대습도 70%, 24hr후 BER 2.4% (달성도 100%)
- 멀티스케일 공통 랜덤성 갖는 소재 기반 소자의 생성 암호화 key 보안 특성 평가
: 평가 min-entropy≥0.9, NIST SP800-22A randomness test를 통과 (달성도 100%)
- PUF 기반 메시지 암호화 / 복호화 알고리즘 개발
: 64-bit 길이의 비밀키 중 bit-flip error 1 bit 이하 발생 확인 (달성도 100%)
- Reconfigurable Optoelectronic PUF를 위한 Chiroptical 공액분자기반 반도체 소재 개발
: 신규 chiroptical 공액분자 2종 합성 성공
: 원편광 흡광 dissymmetry factor =0.04 (달성도 100%)
- Chiroptical 공액분자기반 Optoelectronic PUF 구현을 위한 기초소자 구현
: 원편광 광전류 dissymmetry factor= 1.97, photoresonsivity = 218 A/W (달성도 100%)

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
언택트 환경 중심의 디지털 전환이 가속화되면서, 디지털 보안의 중요성이 대두되고 있음. 보고에 따르면 전 세계의 connected IoT 기기의 숫자는 2020년 기준 110억 개로 추산되며, 2025년까지 300 억개를 초과할 것으로 예상됨. 현재 PUF 소자 개발 연구는 해외에서 주요 연구성과를 발표하고 있으며, 특이성을 가지는 다양한 나노소재를 활용하여 PUF 기본 특성에서부터 바이오/제약분야로의 응용까지 폭넓은 가능성을 제시하고 있으나, 국내 연구는 미흡한 상황임. 본 과제에서 제안하는 reconfigurable optoelectronic PUF 기술은 기존과 차별화된 보안기술 확보로 관련 기술 국가 경쟁력을 강화하는데 기여할 수 있을 것이라 기대됨. 또한 데이터 보안 산업은 향후 성장 가능성이 매우 큰 산업으로 전문 인력 양성이 필요한 분야임. 현재는 소프트웨어 중심을 전문인력이 양성되고 있으나, 본 연구 사업에 참여하는 연구인력은 향후 하드웨어 소자 영역까지 전문지식을 갖춘 보안 전문 인력으로 성장할 것으로 예상됨. 더불어 본 연구를 통해 개발되는 chiral 공액분자 반도체는 최근 차세대 정보 전달 기술로 주목받고 있는 chiral optoelectronics 기술에도 응용이 가능한 소재로, 분자구조와 chirality 전달 메커니즘 관련 연구는 학술적으로 광전소재의 이해를 넓히는데 기여할 수 있을 것이라 기대함.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 2.1. 공액 분자/고분자 블렌드 기반 멀티스케일 랜덤 미세구조 반도체 지문 소재 개발 ... 5
• 2.2. 공액 분자/고분자 블렌드 기반 멀티스케일 랜덤 미세구조 반도체 지문 기반 PUF 응용 가능한 단위소자 특성 평가 ... 6
• 2.3. 공액 분자 멀티스케일 랜덤 미세구조 기반 반도체 PUF 어레이 소자 구현 및 reconfigurable 특성 평가 ... 7
• 2.4. 안정성이 향상된 공액 분자/고분자 블렌드 멀티스케일 랜덤 미세구조 기반 반도체 PUF 어레이 소자 구현 ... 8
• 2.5. 멀티스케일 공통 랜덤성 갖는 소재 기반 소자의 생성 암호화 key 보안 특성 평가 ... 9
• 2.6. PUF 기반 메시지 암호화/복호화 알고리즘 개발 ... 10
• 2.7. Reconfigurable Optoelectronic PUF를 위한 Chiroptical 공액분자 기반 반도체 소재 개발 ... 11
• 2.8. Chiroptical 공액분자기반 Optoelectronic PUF 구현을 위한 기초소자 제조 및 평가 ... 13
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 15
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 15
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 3) 목표 달성 수준 ... 15
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 16
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 16
• 6. 자체점검표 ... 17
• 7. 참고문헌 ... 17
• 끝페이지 ... 33