兩者槍과 兩者防牌의 對決[정우성의 未來科學 엿보기]

東亞日報
入力 2021年 5月 24日 03時 00分

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영화 ‘이미테이션 게임’에서 영국의 천재 수학자 앨런 튜링은 제2차 세계대전 중에 독일군 암호 ‘에니그마’를 풀어 연합군의 승리에 기여했다. 사진 왼쪽의 기계가 암호해독기 ‘봄’이다. 영화사 하늘 제공 — 映畫 ‘이미테이션 게임’에서 英國의 天才數學者 앨런 튜링은 第2次世界大戰中에 獨逸軍暗號 ‘에니그마’를 풀어 聯合軍의 勝利에 寄與했다. 寫眞 왼쪽의 機械가 暗號解讀器 ‘봄’이다. 映畫社 하늘 提供

요즘 携帶電話는 指紋認識을 넘어, 얼굴을 알아보고 잠금 畵面을 풀어준다. 以前에는 네 자리의 祕密番號를 눌렀다. 이 携帶電話의 잠금을 풀려면 0000에서 9999까지의 數字를 모두 넣어보면 된다. 卽祕密番號數字의 組合이 萬個에 不過하다. 집이나 事務室의 門에 많이 使用하는 자물쇠도 마찬가지다.

數字로 構成된 暗號는 時間만 있으면 結局 푼다. 今方 풀 수 있는지, 아니면 죽을 때까지 試圖해도 答을 찾지 못할 만큼 數字의 組合이 많은지 差異가 있을 뿐이다. 暗號를 뚫으려는 槍과 달리, 侵入者를 막으려는 防牌는 暗號를 풀기 어렵게 만들어야 한다. 數字에 더하여 文字까지 使用하면, 携帶電話의 잠금을 풀기 위해 試圖해야 할 境遇의 數가 크게 늘어난다.

暗號는 잠겨 있는 携帶電話나 門을 여는 데에만 使用하지 않는다. 祕密通信에도 活用된다. 스파르타나 로마가 戰爭에서 敵에게 들키지 않기 위해 暗號를 使用하여 命令을 傳達했다는 記錄이 있다. 主로 이 時期에는 文字를 다른 文字로 바꾸는 式이었다. 假令 알파벳 ‘A’는 두 글字 뒤의 ‘C’로 바꾸고, ‘C’도 亦是 두 글字 뒤의 ‘E’로 바꾸는 式이다.

戰爭의 歷史를 가장 크게 바꾸어놓은 暗號는 第2次世界大戰 때 獨逸이 使用한 에니그마이다. 傳達하고 싶은 文章을 入力하면, 여러 個의 톱니바퀴가 돌아가며 文字를 바꾼다. 그런데 文字만 바꾸는 게 아니라, 文字 바꾸는 法則까지 톱니바퀴가 每瞬間 바꿔버린다. 로마에서는 ‘A’가 無條件 ‘C’로 바뀌었지만, 에니그마는 每番公式에 따라 다른 文字로 바꿨다. 戰爭初期 에니그마를 解釋하지 못한 聯合軍이 束手無策으로 當했다. 하지만 톱니바퀴의 方程式을 푼 뒤에는 獨逸軍의 움직임을 훤하게 꿰뚫어봤다. 暗號를 만들고 푸는 過程 모두에 複雜한 修飾이 動員되었다. 現代의 暗號는 더욱 複雜해져서 슈퍼컴퓨터를 動員해야 할 만큼 精巧하다.

携帶電話의 祕密番號에는 0부터 9까지, 銃 열 個의 數字가 使用된다. 손가락이 열 個人 탓이다. 하지만 컴퓨터는 다른 方式으로 數字를 理解한다. 回路에 電氣가 흘러서 電球가 켜지면 1, 꺼지면 0의 손가락이다. 그래서 電氣가 흐르는 導體와 그렇지 않은 不導體가 아니라, 導體와 不導體의 中間性質을 갖는 半導體를 使用하여 必要에 따라 電氣를 흘렸다가 끊는다. 하나의 電球는 0 또는 1 中 하나만 標示한다. 그런데 아주 작은 微視의 物質世界로 들어가면, 日常과는 全혀 다른 兩者(quantum)力學의 法則이 適用된다. 여기에서는 0과 1의 狀態를 同時에 表現하는 것이 可能하다.

구글이 개발한 양자컴퓨터에 활용된 ‘시커모어’칩. — 구글이 開發한 量子컴퓨터에 活用된 ‘詩커모어’칩.

兩者컴퓨터는 電球가 0과 1을 適當히 組合한 重疊의 狀態로 情報를 處理한다. 그리고 가장 마지막 出力의 段階에 이르러 0 또는 1 中 하나의 狀態로 結果를 보여준다. 卽電球 하나가 表現할 수 있는 情報의 量이 늘어난다. 여기에 더하여 兩者컴퓨터의 電球는 얽혀 있다. 서로의 情報를 參照하여 電球를 켤지 끌지 決定한다. 그래서 兩者컴퓨터는 보다 많은 情報를 더욱 빨리 計算한다.

이러한 兩者技術은 槍과 防牌 모두가 活用한다. 團地 톱니바퀴 몇 個가 들어있던 에니그마가 거의 無限에 가까운 톱니바퀴로 發展한다. 한便 무척 빠른 兩者컴퓨터는 複雜하게 組合된 暗號의 方程式도 재빨리 計算해낸다. 尖端技術이 서로 맞부딪혀 끝장 戰爭을 하는 셈이다. 果然 뚫느냐, 막느냐의 싸움은 끝이 있는 것일까?

兩者技術은 國家安保와도 맞물려 여러 國家와 글로벌 企業이 硏究에 邁進하고 있다. 얼마 前 구글은 슈퍼컴퓨터가 1萬年 걸릴 計算을 200秒 만에 끝내는 量子技術開發에 成功했다고 發表했다. 하지만 아직 量子暗號와 解讀器가 當場世上에 登場할 水準은 아니다. 구글이 發表한 技術은 특정한 問題에 制限的으로 量子컴퓨터를 適用한 것이다. 卽 다른 問題는 아직 200秒 만에 풀 수 없다.

第2次世界大戰에서 使用했던 에니그마에는 다른 祕密이 숨겨져 있다. 이 技術은 硏究開發에 宏壯히 많은 財源이 投入되었다. 그리고 使用하는 데에도 相當한 돈이 必要했다. 모든 部隊에 에니그마가 一時에 普及되어야만 一絲不亂한 情報傳達이 可能하다. 戰爭이 길어지며 에니그마의 톱니는 더욱 複雜해진다. 그때마다 다시 새로운 機械를 만들어 普及했다. 兩者技術亦是 앞으로 相當한 投資와 努力이 있어야 한다.

暗號라는 건 完璧하지 않다. 이 世上에 뚫리지 않는 暗號란 없다는데, 全혀 意外의 方式으로 暗號를 解體할 수도 있다. 에니그마가 活躍하던 大西洋反對쪽 太平洋에서는, 美國이 인디언을 暗號病으로 活用했다. 이들이 쓰는 말은 少數의 通譯甁을 除外한 美軍과 日本軍 모두에게 外界語였다. 日本軍은 戰爭이 끝날 때까지 이 暗號의 正體를 알지 못했다. 아파트 大門의 數字 자물쇠에 高壓의 電氣를 흘려서 無用之物로 만들기도 했고, 아예 大門을 떼어내고 들어가는 方法도 있다. 마스크가 日常化된 요즘, 얼굴을 認識해서 잠금 畵面을 풀어주는 携帶電話가 마스크 쓴 얼굴도 알아보기 始作했다. 그런데 눈매가 닮은 子息이 마스크를 쓰고 父母의 携帶電話를 바라보면, 잠금 畵面은 脈없이 解除된다. 뚫느냐, 막느냐의 다툼은 언제 끝날지, 어디로 튈지도 모르는 戰爭이다.

정우성 포스텍 産業經營工學科敎授

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