컴퓨터 없이 종이 두 장 겹치면 암호 풀리는 '시각 암호학' 원리.jpg

요약 컴퓨터나 별도의 복호화 연산 프로그램 없이, 사람의 맨눈과 투명 필름만으로 암호를 푸는 '시각 암호학(Visual Cryptography)' 기술이 흥미로운 과학 원리로 주목받고 있습니다. 이 방식은 1994년 유명 수학자인 모니 나오르(Moni Naor)와 아디 샤미르(Adi Shamir)가 고안한 암호화 기법입니다. 기본 원리는 비밀 메시지를 두 장의 반투명 레이어로 쪼개어 인쇄하는 것입니다. 각 장에는 언뜻 무작위 노이즈처럼 보이는 검은 픽셀들만 불규칙하게 흩뿌려져 있어서, 종이 한 장만 가지고는 원래의 비밀 메시지나 이미지를 전혀 알아낼 수 없습니다. 하지만 두 장의 투명 필름을 빛에 비추어 정확한 위치에 겹쳐 놓으면, 투과하는 빛의 간섭 효과(수학적인 불리언 OR 연산)를 통해 숨겨져 있던 글자나 그림이 눈앞에 마법처럼 나타납니다. 이 기법의 핵심은 원본 이미지의 흑백 픽셀을 더 작은 2x2 서브픽셀 4개로 쪼개어 분배하는 방식에 있습니다. 원본 픽셀이 검은색일 경우, 4개의 서브픽셀 중 2개씩을 각각 서로 엇갈리게 칠해 두 레이어에 무작위로 배분합니다. 이렇게 하면 두 장이 합쳐졌을 때 4개 서브픽셀이 모두 채워져 완전한 검은색이 됩니다. 반대로 원본 픽셀이 흰색일 경우, 두 레이어 모두 동일한 위치의 2개 서브픽셀만 칠해둡니다. 합쳤을 때 절반만 검은색이 되어 빛이 통과하므로 옅은 회색 음영을 띱니다. 원본보다 대비는 다소 떨어지지만, 사람의 눈으로 글씨를 읽기에는 충분한 명암 차이가 생기게 됩니다. 어느 한 장의 필름만 가진 사람은 2x2 픽셀 뭉치가 상대편 필름과 동일한 패턴인지 반대 패턴인지 확률상 전혀 알 수 없어 완벽한 보안이 유지됩니다. 나아가 이를 응용하면 암호를 2장이 아닌 n장으로 나누어 특정 인원수 이상이 모여 필름을 겹쳐야만 비밀이 드러나도록 설계하는 다자간 보안 체계도 구현할 수 있습니다.