같을 확률 10억분의 1$ 얼굴 인식보다 빠르고 저렴

신체의 특정 부분으로 본인을 인증하는 생체인식에서 현재 가장 많이 쓰이는 게 손가락 지문이다. 주민센터에서 인감증명서를 떼는 일부터 첨단기기인 휴대폰과 노트북, 자동차 등에 이르기까지 지문인식을 이용한 개인식별 기능이 제공되고 있다. 생체인식은 변하지 않는 개인의 신체적 특징을 이용, 신원을 확인한다는 점에서 높은 신뢰도를 갖는다. 비밀번호와 보안카드 번호처럼 잊어버릴 위험도 없고 신체 일부분을 활용한다는 점에서 편의성도 갖췄다. 지문은 타인과 같을 확률이 10억분의 1에 불과하다. 생체인식에 활용되는 얼굴, 홍채 등에 비해 검증 속도가 빠르고, 인식장치의 비용이 적게 든다는 점에서 산업 전반에서 가장 광범위하게 활용되고 있다.

촬영 방식 따라 크게 세 종류

광학식 촬영은 거의 사라져

현재 스마트폰엔 정전용량식

지문 굴곡따라 다른 전압 발생

새롭게 주목받는 초음파 방식

장비 비싸 아직은 잘 안쓰여

기원전 7000년부터 사용된 지문인식 지문은 신분확인 수단으로 이미 기원전 7000년경 중국과 아시리아 등지에서 사용됐다. 

당시 도공들은 자신이 제작한 도자기에 표식을 남기려고 도자기를 굽기 전 표면에 지문을 이용한 진흙 도장을 남겼고, 당대 중국의 고대 문서들엔 작성자의 엄지손가락 지문이 찍혔다. 지문에 대한 과학적인 연구는 1800년대 중반에야시작됐다. 

이 시기 연구에서 지문의 가장 중요한 특징 두 가지가 발견됐다. 사람들 사이에서 동일한 형태를 지닌 손가락 지문이 발견된 적이 없고 지문의 형태는 평생 변하지 않는다는 점이다.

1892년 아르헨티나 경찰관인 후안 부체티크가 두 아들을 살해한 범인 프란시스카 로하를 검거할 때 지문을 이용함으로써 세계 최초로 지문이 범죄수사에 활용됐다.

지문인식기술은 이후 범죄수사 분야에 주로 이용되다가 1960년대 후반 지문을 전자적으로 기록할 수 있는 자동화 시스템인 ‘라이브스캔(Live-Scan)’이 개발돼 산업 전반에서 상업적으로 쓰이는 길이 열렸다. 

자동 지문인식 방법 도입 이전엔 지문을 인식하고 분류하는 것이 지문인식 전문가에 의해 수작업으로 진행돼 데이터 처리량에 한계가 있었기 때문이다.

지문은 땀샘이 융기돼 일정한 흐름을 띤 형태다. 지문은 땀샘이 돌기돼 튀어나온 부분인 융선(ridge), 융선과 융선 사이 오목한 부분인 골(valley)로 크게 구분된다. 여기에 융선이 끊어지는 단점과 갈라지는 분기점, 융선 회전의 끝부분인 중심점, 융선의 흐름이 세방향에서 모아지는 삼각주 등이 있다.

지문인식기술은 이 같은 특징을 기준으로 융선 사이 또는 분기점 간의 거리, 분기점과 단점의 개수 등을 지문 인식센서로 추출해 정보로 저장한다. 지문으로 신원을 식별할 때는 지문 특징들의 일치 여부를 점수로 계산, 이 점수가 미리 산정된 임계값을 만족할 경우 동일인으로 판정한다.

센서의 변화로 지문인식 발전 지문인식기술의 역사는 지문 정보를 처리하는 방식의 변화로 발전돼 왔다.

정보의 원천인 지문은 변하지 않는 만큼 이를 활용하기 위한 센서가 다양하게 발달해 온 것이다. 지문인식은 지문을 촬영하는 방식에 따라 크게 △광학식 △정전용량식 △초음파 방식 등이 있다.

가장 오래된 기술은 광학식이다. 광원에서 빛을 쏴 반사된 이미지를 카메라나 광학 스캐너로 촬영한다.

예컨대 유리판에 손가락을 얹으면 유리판 바깥 표면에 초점을 맞춘 디지털 카메라가 흑백 사진을 찍는다. 이때 지문에 의해 도장 찍듯 볼록 나온 면이 유리판에 붙어 있으므로 지문만 초점이 맞고 나머지는 흐려지면서 지문의 윤곽선을 추출하는 것이다. 

광학식은 지문인식기술 중 가장 단순하기 때문에 적용하기 쉬워 신원확인장치로 기업, 관공서 등에서 많이 도입했다. 하지만 손에 물이 묻거나 이물질이 있을 경우 오류가 나는 경우가 많다. 이 때문에 요즘은 거의 사용하지 않는다.

현재 산업 분야에서 가장 많이 사용하는 지문인식기술은 정전용량 방식이다. 정전용량식은 전압의 차이를 이용한다. 지문의 단면은 융선과 골의 조합으로 울퉁불퉁하다. 지문인식센서에 미세한 전류를 흘려 주면 전압이 생기는데 센서와 피부가 붙어 있는 곳의 전압이, 센서와 피부가 서로 떨어져 있는 부분의 전압보다 더 작게 생성된다. 이런 차이를 이용해 지문을 구분하는 것이다.

현재 스마트폰은 대부분 정전용량식 지문인식센서를 쓴다. 지문의 굴곡에 따라 인체에 흐르는 전기장의 변화를 감지해 내는 기술로 인식률이 뛰어나고, 설령 타인의 손가락을 잘라 온다 해도 전기장이 나오지 않아 인식이 불가능하다는 점에서 도용하기 어렵다.

광학식보다 장비를 얇게 만들 수 있고 제조원가가 낮다는 장점도 있다.

현대자동차는 최근 정전용량식 지문인식기술을 적용, 세계 최초로 ‘스마트 지문인증 출입ㆍ시동 시스템’을 선보였다. 

자동차 키가 없어도 차 문을 열고 시동을 거는 기술이다 현대차 관계자는 “정전용량 차이를 이용하기 때문에 유리잔에 묻은 지문 등 2차원적 지문을 이용해 위조지문을 만드는 것이 불가능하다”며 “손가락 지문의 상처도 특이 정보로 기록돼 도예가, 요리사 등 지문에 상처가 있는 사람도 이용하는데 무리가 없다”고 설명했다.

초음파 등 새롭게 각광받는 기술 최근 새롭게 주목받고 있는 방식은 초음파를 이용하는 것이다.

인식센서에서 빛 대신 음파를 발사해 돌아오는 시간을 측정, 피부 표피층의 미세한 특징들을 찾아낸다. 음파는 피부를 통과하기 때문에 피부 표면의 이물질에 영향을 받지 않고, 손가락의 혈관을 파악해 복제 지문을 구분하는 것도 가능한 장점이 있다. 

지문을 평면이 아닌 3차원(3D)으로 촬영할 수 있어 지문인식의 정확성도 높다. 다만 초음파 방식은 인증장비가 비싸 아직 널리 사용되진 않는다. 향후 기술 개발로 장비 가격이 인하되면 기존 지문인식 방식들은 모두 초음파 방식으로 변경될 것으로 전망된다.

글로벌 정보기술(IT) 기업들은 ‘디스플레이 지문인식’에도 주목하고 있다. 지금까지 스마트폰 지문인식 과정에서 소비자들은 스마트폰 홈버튼이나 후면에 위치한 지문센서에 손가락을 대야 했던 불편함이 있었다.

디스플레이 지문인식은 이를 해결한다. 스마트폰을 손에 쥐었을 때 보통 엄지 손가락이 스마트폰 전면의 디스플레이에 닿는다는 점에 착안했다. 이 방식은 굳이 센서를 찾아 지문을 댈 필요가 없다. 

다만 스마트폰 화면은 강화유리를 시작으로 빛을 내는 디스플레이까지 겹겹의 층이 있어, 지문 정보가 이를 모두 통과해 센서로 전달되는 게 쉽지 않은 단점이 있다. 

애플은 최근 “디스플레이 지문인식 기술은 스마트폰의 유기발광다이오드(OLED) 디스플레이와 호환성이 좋지 않다”며 “이 시스템을 탑재하지 않을 것”이라고 밝힌 바 있다.

<김현우 기자>

손가락을 대면 지문을 스캔해 정보를 읽어 들인다.  <게티이미지뱅크>