Ch.3 전자파 정보 누설

3.1 서론

 

인터넷으로 대표되는 정보통신 네트워크 기술 및 무선과 결합된 정보통신기술의 비약적인 발전은 정보화 사회를 가속화 시켜 우리의 일상생활 뿐만 아니라 정보의 창조 및 활용에 많은 변화를 가져왔다. 정보통신기술의 이러한 편리함에 반하여 해킹이나 컴퓨터 바이러스, 도청 등 정보화 사회의 진전에 따른 여러 가지 부정적인 정 보화 문제에 노출될 가능성도 커지고 있다. 정보통신기술 사회의 발달은 많은 장점이 있는 반면에 국제적인 해커나 테러 조직들에게 중요한 정보를 노출시킬 우려도 증가하고 있으므로 보이지 않는 정보 노출에 대한 대책 마련이 필요하게 되었다.

현재의 국제 정세와 국가 안보 및 국방 문제를 거론할 때, 통신과 전산망은 보호 되어야 할 가장 중요한 핵심 사항 중의 하나이다. 따라서 정보통신망 상에서의 정보 누설에 대한 연구와 실제적인 보안 기술의 적용은 매우 중요하다.

일반적으로 정보의 누설은 통신망 중 일부에서 도청을 통하여 이루어지고 있다.

이러한 문제점을 개선하기 위해 많은 보안 장치들이 사용되고 있는 것이 사실이다.

하지만, 최근 들어 전산망으로부터 예기치 못한 잡음을 감지하여 원본 데이터로 복 호화 하는 기술이 발달되어 전도성 노이즈나 방사성 노이즈도 보안 대책에 반드시 고려해야 할 사항으로 지적되고 있다.

네트워크 상의 해킹이나 컴퓨터 바이러스는 흔적이 남으므로 대책을 강구할 수 있으나, 정보처리 장치로부터 누설되는 전자파 노이즈는 도청 당한 사실을 알 수 없 으며 전자파 노이즈에 의한 정보누설은 도청 방지를 위한 암호화가 불가능하므로 이와 같은 전자파 노이즈가 가장 큰 문제점으로 인식되고 있다.

전기전자정보처리 장치 및 시스템으로부터 방출되는 미약한 전자파 노이즈를 도청하여 정보를 해독하는 스파이 행위 또는 역으로 도청으로부터 보호하기 위한 회피 기술을 총칭하여 TEMPEST(Transient Electromagnetic Pulse Surveillance Technology) 라고 한다. 이미 미국과 같은 선진국은 이러한 복사성 노이즈를 이용한 도청에 대한 대책으로 사용 장비에 대한 규제를 법적으로 마련하여 활용하고 있다. 정보통신 기기 및 관련 납품 업체들은 기존의 EMC 규격보다 엄격한 도청으로부터 안전한 전자 장비 평가 기술이라는 TEMPEST 규격을 만족해야 한다. 그러나 이러한 규격은 그 국가의 도청 방지에 대한 기술적 보안 문제로 인하여 공개되지 않고 있다. 본 장에서는 이러한 TEMPEST에 관련된 내용을 설명하고자 한다.

 

 

3.2.1 노이즈에 의한 정보 누설

 

정보처리장치의 대표적인 기기인 컴퓨터를 예로 들어 설명해 보자. 중앙처리장치 즉, CPU(Central Procesing Unit)는 컴퓨터의 두뇌라고 할 수 있으며 수많은 트랜지스터의 집합체이다. CPU의 구조는 RAN과 더불어 반도체로 만들어지며 트랜지스터는 전기적인 스위칭 소자이므로 수많은 스위칭 소자가 동작을 하면서 전자파를 발생시킬 수 있다. 기억장치로는 RAM(Random Access Memory), 하드디스크 드라이브 등이 있으며, 하드디스크 드라이브는 견고한 금속 케이스로 쌓여 있고, 그 안에 금속 디스크 가 여러 장 들어 있다. 이 금속 디스크를 플래터(Platter)라고 한다. 플래터의 중심에는 회전축인 스핀들이 있고, 이 스핀들을 돌리는 스핀들 모터가 있다. 일반적으로 모 터가 동작하면 모터의 코일에 전류가 흐르므로 주위에 자기장이 발생한다. 또한 모터의 브러시 부분에는 접촉의 단락 반복에 의해 전자파가 발생한다.

입력장치로는 키를 누르면 키 끝에 있는 접점이 전기적 신호를 보내 동작하게 되는 키보드와 마우스, 조이스틱 등이 있다. 키의 두 금속 접촉부분에서는 접촉할 때마 다 전자파가 발생한다. 마우스도 전기적 신호가 발생되면 전류가 흐르게 되므로 전자파 노이즈가 발생하게 된다. 최근에는 전자파 노이즈의 발생이 적은 옵토메카니칼 마우스가 많이 사용된다.

출력장치에는 모니터, 프린터 등이 있으며, 모니터는 전자총에서 발생한 전자빔이 스크린에 코팅된 형광물질을 발광시켜 데이터를 표현하는 장치이다. CRT 모니터는 가속된 전자다발을 형광물질이 칠해진 스크린에 충돌해서 빛을 낸다. 이때 갑자기 감속되는 전자들에 의해 X-선 영역의 전자파가 발생한다. 대부분 스크린 내에서 흡 수되지만 상당한 양의 전자파가 방출된다. LCD(Liquid Crystal Display) 모니터는 형광등과 동일한 구조를 가지는 Back light라는 발광장치를 사용하고 색을 표현할 때도 일반 셀로판지와 유사한 Color Fiter를 사용한다. 따라서 LCD 모니터는 CRT 모니터 에 비교하여 TEMPEST의 관점에서는 매우 유리하다.

멀티미디어 장치에는 동영상, 컴퓨터 음악 등 멀티미디어 기능을 보완해 주는 장치인 사운드 카드, 그래픽 카드, CD.ROM 드라이브, 그리고 모뎀 등이 있는데, CDROM 드라이브에도 동작 모터와 헤드 이동 모터, 그리고 CD를 회전시키는 스핀

들 모터가 있다. 이들 모터는 곧 전자파 노이즈의 발생원이 된다.

이상에서 살펴본 것처럼 모든 전자장치는 대기 중으로 전자파 노이즈를 방사하며 정보처리 신호가 실린 전자파 노이즈는 바로 정보유출의 주요한 누출원이 될 수 있다. 전기 에너지를 공급 받아 동작하는 모든 전기 전자정보처리 장치는 노이즈가 발생되며, 이러한 노이즈는 도선을 따라서 전달되는 전도성 노이즈(전도성 장해 전자 파, Conducted Emission, CE)와 공간으로 방출되는 방사성 노이즈(복사성 장해 전자 파, Radiated Emission, RE)로 대별할 수 있다. TEMPEST에 관련되는 중요한 전자파 노이즈는 공간으로 방출되는 복사성 장해 전자파이다. 가장 많이 사용되고 있는 정 보처리 장치로서 개인용 컴퓨터의 경우 전자파 노이즈가 발생하는 부분은 표 3.1과 같다. 표 3.1의 전자파 노이즈 발생원 중에서 (1)을 제외한 나머지는 모두 전자파 노 이즈에 의한 정보 누설원으로 생각할 수 있다.

 

 

 

 

3.2.2 노이즈 전달경로에 따른 정보 누설

 

전자파장해 문제가 성립하기 위해서는 잡음원, 잡음경로, 장해원이 동시에 존재해야 한다. 잡음원은 자연잡음 노이즈와 인위적 잡음 노이즈가 있다. 그 리고 복사성 노이즈에 대한 잡음경로는 공기이고 전도성 노이즈에 대한 잡음경로는 도전성 물질이다.

 복사성 장해 전자 파는 주로 30 MHZ 이상의 주파수에서 발생하는 장해로 기기의 클럭 신호, 스위칭 전원, 발진 신호에 의해 방출된 전자파에 의해 발생한다. 복사 방출된 노이즈는 주로 신호라인에 유도되어 기기내로 들어오거나 전원 라인으로 유기되는 경우가 대부분 이다. 복사성 감응은 장해 전자파가 공간을 통해 전달되어 기기에 직접 장해를 끼치 는 것에 대한 내성을 나타내고 있으며 통신 및 방송 전파와 정전기 방전이 가장 큰 장해원이 된다. 정전기 방전은 직접 방전이 아니고 간접 방전이 주요한 장해원이다.

전도성 장해는 주로 30 MHZ 이하의 주파수에서 발생하는 장해로 전원선 및 신호선을 통해 유입된다. 전도성 방출의 발생원으로는 스위칭 전원에서 발생하는 장해 전자파, 기기 클럭 신호가 외부에 누설하는 경우, 발진회로에서 누설하는 장해 전자파, 스위치의 개폐 시에 발생하는 장해 전자파 등이 있다. 전도성 감응은 도선을 따라 유 입되는 전기 노이즈에 대한 내성을 나타내며 장해 요인은 전력설비에 의한 장해가 가장 많고, 그 다음이 낙뢰, 정전기 방전, 통신 및 방송전파 등에 의한 장해가 많이 일어난다.

그림 3.3은 EMC의 구성요소와 결합경로에 따른 정보누설을 나타내고 있다. 공간 으로 방출되는 복사성 장해전자파는 주로 30 MHZ. 이상의 주파수에서 발생하는 전자 파 장해로 기기의 클러 신호, 스위칭 전원, 발진 신호에 의해 방출된 전자파에 의해 발생한다. 신호선 등의 도선을 통하여 전달되는 전도성 장해전자파는 복사성 장해전 자파가 주로 신호라인에 유도되어 기기 내로 들어오거나 또는 전원 라인으로 유기되 는 경우가 대부분이다. 이러한 장해 전자파의 결합경로는 정보누설의 근원이 된다.