WO2020222374A1 - 난수생성장치 및 그 생성방법 - Google Patents

난수생성장치 및 그 생성방법 Download PDF

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WO2020222374A1
WO2020222374A1 PCT/KR2019/012416 KR2019012416W WO2020222374A1 WO 2020222374 A1 WO2020222374 A1 WO 2020222374A1 KR 2019012416 W KR2019012416 W KR 2019012416W WO 2020222374 A1 WO2020222374 A1 WO 2020222374A1
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WO
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random number
surface roughness
electrical signal
generator
substrate
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PCT/KR2019/012416
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English (en)
French (fr)
Inventor
천성우
Original Assignee
주식회사 피에스디엘
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00—Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F7/58—Random or pseudo-random number generators
    • G06F7/588—Random number generators, i.e. based on natural stochastic processes

Definitions

  • the present invention relates to a random number generating apparatus and a method for generating the same, and more particularly, to a random number generating apparatus and a method for generating a random number based on the random roughness of space.
  • random number an array of unpredictable random numbers; random number refers to a number that is randomly extracted within a defined range, and a random number should not be assured of the next value.
  • the security system set as a pseudo-random number has the disadvantage that it can be easily hacked by making it easy to predict and censor generated random numbers in the near future due to the rapid development of computer performance (for example, the emergence of supercomputers). .
  • One technical problem to be solved by the present invention is to provide a random number generator and a method for generating random numbers based on disordered surface roughness.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a random number generating apparatus and a method for generating a random number having excellent security.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is to provide an apparatus for generating a random number having mobility and a method for generating the same.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a random number generating apparatus and a method for generating a random number at a high speed.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a random number generating apparatus and a method for generating random numbers having excellent qualitative completeness.
  • the technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above-described technical problem.
  • an apparatus for generating a random number includes: an electric signal generator configured to generate an electric signal depending on the surface roughness of the object based on the surface roughness of the object; And a random number generator that generates a random number based on the electric signal generated by the electric signal generator.
  • the electric signal generator may generate different electric signals according to a contact input depending on a surface roughness of the object.
  • the electric signal generator may generate different electric signals according to a stroke direction of the contact input.
  • the electrical signal generator may generate electrical signals different from each other in response to a contact pressure of the object.
  • the electric signal generator may be portable.
  • the electrical signal generator includes a plurality of fillers that deform according to a contact input of the object, a first substrate having flexibility, a second substrate facing the first substrate, and the first It may include at least one surface roughness sensor made of a variable resistance layer provided between the substrate and the second substrate.
  • the resistance of the variable resistance layer may decrease.
  • the at least one surface roughness sensor may be provided in an array along a surface direction of the electrical signal generator.
  • the electrical signal generator may include a surface roughness sensor comprising a light emitting unit emitting light toward a target surface and a light receiving unit receiving light reflected by the target surface.
  • a method of generating a random number includes: generating an electric signal for generating an electric signal depending on a surface roughness of an object; And generating a random number based on the electric signal generated by the electric signal generator.
  • the random number generating apparatus and the random number generating method according to an embodiment of the present invention may generate a random number based on an irregular surface roughness.
  • a random number generated according to the random number generating apparatus and the random number generating method according to an embodiment of the present invention may have excellent security.
  • the random number generating apparatus may have portability and/or mobility.
  • the random number generation apparatus and the random number generation method according to an embodiment of the present invention may generate a random number at a high speed (a speed of 1 Gbps or more).
  • the random number generation apparatus and the random number generation method according to an embodiment of the present invention can generate a high-quality random number.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a random number generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining a random number generation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 3 and 4 are views for explaining an electric signal generator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view for explaining a random number generator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a method of generating a random number according to an embodiment of the present invention.
  • 7 to 12 are detailed diagrams for explaining a random number generation method according to an embodiment of the present invention.
  • 13 to 17 illustrate examples of manufacturing and using a random number generator according to an embodiment of the present invention.
  • 18 to 20 are views for explaining an electric signal generator according to a modified example of the present invention.
  • first, second, and third are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component. Accordingly, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment.
  • first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment.
  • second component in another embodiment.
  • Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment.
  • 'and/or' is used to mean including at least one of the elements listed before and after.
  • connection is used to include both indirectly connecting a plurality of constituent elements and direct connecting.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a random number generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a random number generator may include an electrical signal generator 110 that generates an electrical signal depending on the roughness of an object based on the roughness of an irregular surface. have.
  • the electrical signal generator 110 may generate an electrical signal depending on a surface roughness in a contact or non-contact manner with an object.
  • the surface roughness may be understood as a concept including at least one of a roughness of a surface provided in the electric signal generation unit 110 and/or a surface roughness of an object itself.
  • an electrical signal may be generated in consideration of not only surface roughness, but also contact pressure and stroke direction. For example, even if the physical contact is made with the same pressure, objects with different surface roughness may cause different electrical signals to be generated. For another example, even if an object having the same surface roughness is brought into contact, different electrical signals may be generated according to the contact pressure. For another example, even if a contact is made with the same pressure by an object having the same surface roughness, different electric signals may be generated according to the stroke direction.
  • the stroke direction may mean a change in the contact direction from a contact start point to a contact end point.
  • the random number generator 180 may generate a random number based on the electric signal generated by the electric signal generator 110. That is, the random number generator 180 is capable of converting a disordered electrical signal generated by the electrical signal generator 110 based on the disordered surface roughness into a random number.
  • FIGS. 3 and 4 are diagrams for explaining an electric signal generation unit according to an embodiment of the present invention.
  • the electric signal generator 110 may be formed of an array of surface roughness sensors 120.
  • four surface roughness sensors 120 may be arranged in the X direction and four in the Y direction. This is for convenience of description, and the direction and number of arrays are not limited thereto.
  • the surface roughness sensor of the area indicated by A in FIG. 2 is assumed, but is not limited thereto.
  • the surface roughness sensor 120 may refer to a sensor that measures a surface roughness in a contact manner with an object.
  • the surface roughness sensor 120 includes at least one of a first substrate 130, a variable resistance layer 132, a second substrate 140, and a filler 142. It can be done by doing.
  • each configuration will be described.
  • the first substrate 130 may function as a support substrate.
  • the first substrate 130 may be made of a rigid material or a flexible material.
  • the first substrate 130 may be made of polyethylene terephthalate (PET) or polydimethylsiloxane (PDMS).
  • a variable resistance layer 132 may be provided on the first substrate 130.
  • the variable resistance layer 132 may be made of a material whose resistance is variable according to an applied pressure.
  • the variable resistance layer 132 may be made of a conductive material including a predetermined void. In this case, when the contact pressure of the object is applied, the voids decrease and the contact area between the conductive materials increases, so that the resistance of the variable resistance layer 132 may decrease.
  • the variable resistance layer 132 may be made of graphene.
  • a second substrate 140 may be provided on the variable resistance layer 132.
  • a plurality of fillers 142 may be provided on the second substrate 140. That is, the first substrate 130, the variable resistance layer 132, the second substrate 140, and the filler 142 may be sequentially stacked in the Z-axis direction of FIG. 3.
  • the pillar 142 may have a width of micro or nano units, and may have a shape protruding from the surface of the second substrate 140 in a Z-axis direction by a predetermined height.
  • the filler 142 may be physically deformed according to any one of a surface roughness, a contact pressure, and a stroke direction of the object.
  • the filler 142 may include a material having a predetermined elasticity, for example, at least one of PET and PDMS.
  • the interval between the fillers 142 may be several micrometers, for example, 1 ⁇ m. As the spacing between the fillers 142 is narrower, the resolution may be improved.
  • the filler 142 may be integrally formed with the second substrate 140.
  • the second substrate 140 may be deformed in conjunction with the physical deformation of the filler 142.
  • the second substrate 140 may also include at least one of PET and PDMS.
  • the variable resistance layer 132 provided between the first substrate 130 and the second substrate 140 may also be deformed. That is, the contact input of the object is transmitted to the variable resistance layer 132 through the filler 142 and the second substrate 140, and accordingly, the resistance of the variable resistance layer 132 may be changed.
  • a plurality of the pillars 142 may be provided on the second substrate 140, and the width, height and/or shape may be set so that each elastic modulus is different.
  • the width of the pillar 142 may become thicker toward the X-axis direction. Accordingly, even when there is a contact input having the same surface roughness and the same contact pressure, the resistance of the variable resistance layer 132 may be different from each other.
  • the change in resistance of the variable resistance layer 132 may be measured by the router 122 and the electrode 124 connected to the router 122.
  • the router 122 and the electrode 124 may be provided at the same level as the variable resistance layer 132.
  • One end of the router 122 may be provided by being electrically connected to both ends of the variable resistance layer 132, and the other end of the router 122 may be electrically connected to the electrode 124. Accordingly, a change in resistance of the variable resistance layer 132 according to a contact input of an object through the electrode 124 may be measured.
  • the router 122 and the electrode 124 may also be formed of graphene.
  • the width, thickness, and graphene concentration of the router 122 and the electrode 124 may be controlled to have higher conductivity than the variable resistance layer 132.
  • the structure of the electrical signal generator 110 according to an embodiment of the present invention has been described above. The description has been made on the assumption that the electric signal generation unit 110 indicated by A of FIG. 2 is assumed, but it goes without saying that the remaining 15 electric signal generation units 110 of FIG. 2 may also have a corresponding structure. Accordingly, as shown in FIG. 2, 16 electrical signal generators 110 may be provided in the center, and electrodes electrically connected to each of the electrical signal generators 110 may be provided at an edge portion.
  • the first substrate 130 may be prepared.
  • a first mask having openings corresponding to shapes of the router 122 and the electrode 124 may be positioned on the first substrate 130.
  • a first graphene solution dissolved in a DMF (dimethylformamide) solvent may be prepared.
  • the prepared first graphene solution may be spray coated on the router and the electrode position through the first mask.
  • a mask having an opening corresponding to the shape of the variable resistance layer 132 may be positioned on the first substrate 130.
  • the prepared second graphene solution may be spray coated on the position of the variable resistance layer through the second mask. Accordingly, the router 122, the electrode 124, and the variable resistance layer 132 may be formed.
  • the second substrate 140 may be prepared.
  • a plurality of micro-pillars 142 may be formed on the second substrate 140.
  • a filler 142 may be formed on one surface of the second substrate 140 through an etching process.
  • the filler 142 may be formed on one surface of the second substrate 140 through a molding process.
  • the prepared second substrate 140 may be coupled to the first substrate 130 on which the router 122, the electrode 124, and the variable resistance layer 132 are formed so that the filler 142 is exposed to the outside. have.
  • the electric signal generation unit 110 has been described above.
  • a random number generator 180 according to an embodiment of the present invention will be described.
  • FIG. 5 is a view for explaining a random number generator according to an embodiment of the present invention.
  • the random number generator 180 may generate a random number through a resistance change value based on a surface roughness of an object in the electrical signal generator 110.
  • the random number generator 180 may include at least one of a preprocessor 182, a converter 184, a signal processor 186, and a random number generator 188.
  • the preprocessor 182 may obtain a resistance change value from the electric signal generator 110 and remove noise.
  • the pre-processing unit 182 may designate a resistance range of the Y-axis, for example, and level it.
  • the converter 184 may digitize the analog result value of the preprocessor 182.
  • the signal processing unit 186 may generate a least significant bit (LSB) of digital values from the converter 184.
  • LSB least significant bit
  • the random number generator 188 may generate a random number RN based on a result value from the signal processing unit 186.
  • the random number generator 188 may generate a random number (RN) according to a predetermined random number generation algorithm.
  • the random number generating apparatus 100 has been described with reference to FIGS. 1 to 5.
  • a random number generation method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 12. It goes without saying that the random number generation method according to an embodiment of the present invention may be implemented by the above-described random number generation apparatus 100.
  • FIGS. 7 to 12 are detailed diagrams for explaining a random number generation method according to an embodiment of the present invention.
  • a method for generating a random number includes an electrical signal generation step (S110) of generating an electrical signal depending on a surface roughness of an object; And a random number generation step S120 of generating a random number based on the electrical signal generated by the electrical signal generator.
  • S110 electrical signal generation step
  • S120 random number generation step
  • a predetermined object may come into contact with the surface roughness sensor 120.
  • the predetermined object is not limited to the object, and in the following, a finger and a pen are assumed for convenience of description.
  • an object Obj1 which is a finger, may try to contact the surface roughness sensor 120 in the T1 direction.
  • the thickness of the variable resistance layer 132 before the object's contact input may be the initial thickness D1.
  • the random number generator 180 may periodically obtain a resistance change value of the variable resistance layer 132 through an electrode 124 electrically connected to the variable resistance layer 132.
  • the resistance of the variable resistance layer 132 may be a maximum value.
  • the object Obj1 which is a finger, may press and contact a predetermined filler 142. Accordingly, the filler 142 is physically deformed, the deformation of the filler 142 causes local deformation of the second substrate 140, and the variable resistance layer ( The thickness of 132) can be changed from D1 to D2. Accordingly, since the electrical path increases instead of the pores of the graphene decrease, the resistance of the variable resistance layer 132 may decrease. In this case, when the contact pressure of the object Obj1, which is a finger, presses and contacts, the thickness of the variable resistance layer 132 may be varied accordingly. Accordingly, the random number generator 180 may recognize a resistance change and generate a new random number corresponding thereto.
  • the shape of the four pillars 142 is changed by the object Obj1, which is a finger, but this is for convenience of explanation, and the interval between the pillars 142 is 1 ⁇ m and the width is several microns.
  • the object Obj1 having an area of 1 mm 2 .
  • the number of fillers 142 to be deformed and the degree of deformation of the fillers 142 may vary depending on the shape and depth of the fingerprint corresponding to the surface roughness of 1 mm 2 .
  • a pen-in object Obj2 having a surface roughness different from that of a finger may try to contact the surface roughness sensor 120 in the T2 direction.
  • the thickness of the variable resistance layer 132 before the object's contact input may be again the initial thickness, D1.
  • the object Obj2 which is a pen may press and contact a predetermined filler 142. Accordingly, the filler 142 is physically deformed, the deformation of the filler 142 causes local deformation of the second substrate 140, and the variable resistance layer ( 132) thickness can be changed from D1 to D3.
  • the degree of change in the thickness of the variable resistance layer 132 may be greater than that of a finger. Accordingly, even in the case of contacting the filler 142 with the same pressing contact pressure as the finger with the pen, the degree of reduction in resistance of the variable resistance layer 132 may be different. This is because their surface roughness and the like are different. Therefore, different random numbers may be generated depending on which object is pressed and contacted with the filler.
  • a stroke may be performed in the direction T3.
  • the random number generation unit 180 may select a specific surface roughness sensor among each surface roughness sensor, and may generate a random number through a combination of resistances measured by these surface roughness sensors.
  • 13 to 17 illustrate examples of manufacturing and using a random number generator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 shows a photograph of the manufactured filler 142.
  • the scale is 200um. As shown in FIG. 13, it can be seen that a micro-sized filler is formed.
  • the random number generator according to an embodiment has a size small enough to be gripped with one hand and has flexibility. Accordingly, it can be seen that the random number generator according to an embodiment is portable.
  • FIG. 15 is a photograph showing the surface roughness of an arbitrary object
  • FIG. 16 shows a voltage change at an electrode that occurs when a filler surface is contacted through the object shown in FIG. 15, and
  • a random number may be generated based on an inherent surface roughness of an object. Further, the pressure at which the object contacts the filler, the stroke direction, and even the elastic modulus of the filler and the substrate may affect the resistance change of the variable resistance layer. Accordingly, the random number generated by the user can have excellent security. This is because it is not possible to hack all of the surface roughness of the object to be used by the user, the contact pressure, the stroke direction, the filler and even the elastic modulus of the substrate. Therefore, the random number generation apparatus according to an embodiment of the present invention can provide excellent security.
  • the random number generating apparatus and the random number generating method according to an embodiment of the present invention it is possible to generate a random number depending on space rather than time. If random numbers are generated based only on time, more time must be administered to increase the quality or quantity of random numbers. However, according to an embodiment, since it depends on a space called disordered surface roughness, in order to increase the quality or quantity of random numbers, it can be solved by increasing a sensor measuring the surface roughness of the space. That is, the generation time of the random number can be drastically reduced, and as shown in the production example above, the advantage of being portable can be maintained.
  • the random number generating apparatus and the random number generating method according to an embodiment of the present invention are based on surface roughness, the implementation of the apparatus may be simplified.
  • the conventional quantum technology-based random number generation has little portability and mobility in that the implementation of the device is complex and the volume is considerably large.
  • the random number generator according to an embodiment may be mounted on a portable device such as a smartphone located at the center of the fourth industrial revolution.
  • the electrical signal generator includes a contact type surface roughness sensor, but hereinafter there is a difference in that it includes a non-contact type surface roughness sensor.
  • a description will be made focusing on the roughly divided configurations.
  • 18 to 20 are views for explaining an electric signal generator according to a modified example of the present invention.
  • a surface roughness sensor 150 may be included.
  • the light-emitting unit 152 may provide the emission light L1 toward the target surface Obj3, and the light-receiving unit 154 may receive the reflected light L2 reflected from the target surface Obj3.
  • the light receiving unit 154 may receive reflected light L2 in an amount corresponding to the surface roughness.
  • the light receiving unit 154 may generate an electric signal based on a surface roughness based on the amount of reflected light L2.
  • the surface roughness sensor 150 according to the modified example may also be provided in an array form as needed.
  • the electrical signal generated by the surface roughness sensor 150 may be provided to the above-described random number generator 180. Accordingly, the random number generator 180 may generate a unique random number.
  • the surface roughness sensor 150 according to the modified example may be provided in a vehicle.
  • a surface roughness sensor 150 may be provided on one side of a vehicle to face a driving surface.
  • the random number generator 180 may generate a unique random number.
  • the vehicle may generate its own vibration during startup. Accordingly, even when the vehicle is stopped, the directing angle of the outgoing light L1 is changed by the vibration generated by the vehicle itself. Accordingly, the light receiving unit 154 receives the reflected light L2 that varies according to the surface roughness. Accordingly, the random number generator 180 may generate a unique random number.
  • FIG. 20 another modified example of the surface roughness sensor 150 shown in FIG. 19 can be confirmed.
  • the surface roughness sensor 150 described with reference to FIG. 19 was mounted on one side of the floor surface of the vehicle to obtain the surface roughness of the driving surface.
  • the surface roughness sensor 150 shown in FIG. 20 it may be provided on one side of the vehicle tire, for example, in the groove of the tread of the vehicle tire tread. Furthermore, a plurality of surface roughness sensors 150 may be provided along the circumferential direction of the tire. As shown in FIG. 20, the surface roughness sensor 150 may include light emitting units 152a1, 152b1, 152c1 and light receiving units 154a1, 154b1, and 154c1 along the circumferential direction of the ground plane. Accordingly, the surface roughness of the driving surface can be obtained at all times regardless of the environment in which the tire and the driving surface are grounded.
  • a plurality of light emitting units and light receiving units may be provided in the width direction of the tire. That is, as shown in FIG. 20, light emitting units 152a2, 152b2, 152c2 and light receiving units 154a2, 154b2, 154c2 may be further arranged in the tread groove of the tire.
  • the surface roughness sensor 150 is provided in the tread groove of the tire, it may be possible to obtain the surface roughness of the driving surface in an environment in which the distance to the driving surface is minimized according to the rotation of the tire.
  • embodiments of the present invention described above can be applied to various fields requiring random numbers.
  • embodiments of the present invention may be applied to a smartphone, and may be applied to medical devices, autonomous vehicles, various IoT devices, fintech OTPs, blockchains, etc. through which personal medical information is communicated in real time.

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 난수생성장치는, 대상체의 표면 거칠기에 기반하여, 상기 대상체의 표면 거칠기에 의존하는 전기 신호를 생성하는 전기 신호 생성부 및 상기 전기 신호 생성부에서 생성된 전기 신호에 기반하여, 난수(random number)를 생성하는 난수 생성부를 포함할 수 있다.

Description

난수생성장치 및 그 생성방법
본 발명은 난수생성장치 및 그 생성방법에 관련된 것으로 보다 구체적으로는 공간의 무질서한 거칠기를 기반으로 난수를 생성하는 난수생성장치 및 그 생성방법에 관련된 것이다.
개인의 보안은 날이 갈수록 중요해지고 있다. 개개인의 일상생활의 기본 정보는 휴대용 전자기기에 저장되어 있으며, 고지서 등을 웹 메일을 통하여 받아보고 있으며, 공인인증서를 통하여 중요 개인 정보에 접근하며, OTP를 통하여 계좌의 돈을 입·출금하고 있기 때문이다.
4차 산업 시대에 진입함에 있어, 보안의 중요성은 더 커질 것으로 전망된다. 그렇기에 보안의 핵심적인 요소인 난수의 중요성도 커지고 있다. 위키백과에 따르면, 난수(예측할 수 없는 무작위의 수 배열; random number)란 정의된 범위 내에서 무작위로 추출된 수를 일컬으며, 난수는 누구라도 그 다음에 나올 값을 확신할 수 없어야 한다.
통신에 있어서 보안성은 중요한 요소이며, 4차 산업 시대에는 기기 간 통신(Internet of Things)이 획기적으로 증가할 것으로 예상되기 때문에, 과거에 비해 난수의 필요성이 큰 폭으로 증가할 것으로 예상되고 있다.
보안 시스템의 보안체계를 유지하기 위해서는 난수가 반드시 필요하며, 지금까지는 컴퓨터 소프트웨어가 발생시키는 의사(가짜) 난수를 이용하여 보안체계를 구축하였다. 이러한 의사 난수 방식은 난수를 매우 쉽게 초고속으로 생성할 수 있다는 장점 때문에 대부분의 난수 생성 장치 및 시스템에 도입되어 왔다.
그러나, 의사 난수로 설정된 보안 체계는 컴퓨터 성능의 급격한 발전(예를 들어 슈퍼컴퓨터의 등장 등)으로 가까운 미래에는 생성된 난수를 외부에서 예측 및 검열이 용이해짐으로서 쉽게 해킹 당할 수 있다는 단점을 가지고 있다.
이러한 한계를 극복하고 4차 산업 시대의 보안을 위하여, 최근 전 세계 연구·개발자들은 누구도 예측할 수 없는 물리적인 현상들에서 난수를 생성하기 위한 물리(진짜) 난수 발생 장치의 개발을 지속적으로 수행하고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 무질서한 표면 거칠기를 기반으로 난수를 생성하는 난수생성장치 및 그 생성방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 우수한 보안성을 가지는 난수를 생성하는 난수생성장치 및 그 생성방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 이동성을 가지는 난수생성장치 및 그 생성방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 빠른 속도로 난수를 생성하는 난수생성장치 및 그 생성방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 질적 완성도가 우수한 난수를 생성하는 난수생성장치 및 그 생성방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 기술적 과제에 제한되지 아니한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 난수생성장치는, 대상체의 표면 거칠기에 기반하여, 상기 대상체의 표면 거칠기에 의존하는 전기 신호를 생성하는 전기 신호 생성부; 및 상기 전기 신호 생성부에서 생성된 전기 신호에 기반하여, 난수(random number)를 생성하는 난수 생성부를 포함하여 이루어질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전기 신호 생성부는, 상기 대상체의 표면 거칠기에 의존하는 접촉식 입력에 따라 서로 다른 전기 신호를 생성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전기 신호 생성부는, 상기 접촉식 입력의 스트로크 방향(stroke direction)에 따라 서로 다른 전기 신호를 생성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전기 신호 생성부는, 상기 대상체의 접촉 압력에 서로 다른 전기 신호를 생성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전기 신호 생성부는, 휴대 가능할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전기 신호 생성부는, 상기 대상체의 접촉 입력에 따라 변형을 일으키는 다수의 필러가 마련되며, 유연성을 가지는 제1 기판, 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 마련되는 가변 저항층으로 이루어진 적어도 하나의 표면 거칠기 센서를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 필러가 변형하는 경우, 상기 가변 저항층의 저항이 감소할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 표면 거칠기 센서는, 상기 전기 신호 생성부의 면 방향을 따라 어레이로 마련될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전기 신호 생성부는, 대상 면을 향하여 광을 발광하는 발광부 및 상기 발광된 광이 상기 대상 면에 의하여 반사된 광을 수광하는 수광부로 이루어진 표면 거칠기 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 난수생성방법은, 대상체의 표면 거칠기에 의존하는 전기 신호를 생성하는 전기 신호 생성 단계; 및 상기 전기 신호 생성부에서 생성된 전기 신호에 기반하여 난수를 생성하는 난수 생성 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 난수생성장치 및 난수생성방법은, 무질서한 표면 거칠기를 기반으로 난수를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 난수생성장치 및 난수생성방법에 따라 생성된 난수는 우수한 보안성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 난수생성장치는 휴대성 및/또는 이동성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 난수생성장치 및 난수생성방법은, 고속(1Gbps 이상의 속도)으로 난수를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 난수생성장치 및 난수생성방법은, 양질의 난수를 생성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 난수생성장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 에에 따른 난수생성장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 신호 생성부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 난수 생성부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 난수생성방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 내지 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 난수생성방법을 설명하기 위한 구체적인 도면이다.
도 13 내지 도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 난수생성장치의 제작 예 및 사용 예를 도시한다.
도 18 내지 도 20은 본 발명의 변형 예에 따른 전기 신호 생성부를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 형상 및 크기는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 난수생성장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 난수생성장치는, 무질서한 표면의 거칠기에 기반하여, 대상체의 표면 거칠기에 의존하는 전기 신호를 생성하는 전기 신호 생성부(110)를 포함할 수 있다.
상기 전기 신호 생성부(110)는 대상체와 접촉식 또는 비-접촉식으로 표면 거칠기에 의존하는 전기 신호를 생성할 수 있다. 여기서 표면 거칠기라 함은, 전기 신호 생성부(110)에 마련된 표면의 거칠기 및/또는 대상체 자체의 표면 거칠기 중 적어도 하나를 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.
상기 전기 신호 생성부(110)가 접촉식 전기 신호 생성부인 경우, 표면의 거칠기 뿐 아니라, 접촉 압력, 스트로크 방향을 더 고려하여 전기 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 물리적인 접촉이 동일한 압력으로 이루어진다고 하더라도 표면 거칠기가 다른 대상체는 서로 다른 전기 신호 생성을 야기할 수 있다. 다른 예를 들어, 표면 거칠기가 같은 대상체의 접촉이 이루어졌다고 하더라도 접촉 압력에 따라, 서로 다른 전기 신호 생성을 야기할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 동일한 표면 거칠기를 가진 대상체에 의하여 동일한 압력으로 접촉이 이루어졌다고 하더라도 스트로크 방향에 따라, 서로 다른 전기 신호 생성을 야기할 수 있다. 여기서 스트로크 방향이라 함은, 접촉 시작 시점에서 접촉 종료 시점까지의 접촉 방향의 변화를 의미할 수 있다.
상기 난수 생성부(180)는 상기 전기 신호 생성부(110)에서 생성된 전기 신호에 기반하여, 난수를 생성할 수 있다. 즉, 상기 난수 생성부(180)는 상기 전기 신호 생성부(110)에서 무질서한 표면 거칠기에 기반하여 생성된 무질서한 전기 신호를, 난수로 변환할 수 있는 것이다.
이하 각 구성에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 에에 따른 난수생성장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 신호 생성부를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 신호 생성부(110)는, 표면 거칠기 센서(120)들의 어레이로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 표면 거칠기 센서(120)는 X 방향으로 4개, Y 방향으로 4개 배열될 수 있다. 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 어레이의 방향 및 개수가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 이하에서, 설명의 편의를 위하여 도 2의 A로 표시된 영역의 표면 거칠기 센서를 상정하여 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 표면 거칠기 센서(120)는 대상체와 접촉식으로 표면 거칠기를 측정하는 센서를 의미할 수 있다. 보다 구체적인 설명을 위하여, 도 3을 참조하면, 상기 표면 거칠기 센서(120)는 제1 기판(130), 가변 저항층(132), 제2 기판(140) 및 필러(142) 중 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다. 이하 각 구성에 대하여 설명하기로 한다.
상기 제1 기판(130)은 지지 기판의 기능을 수행할 수 있다. 상기 제1 기판(130)은 리지드한 소재로 이루어질 수도 있고, 유연한 소재로 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 상기 제1 기판(130)은 Polyethylene terephthalate (PET)으로 이루어질 수도 있고, Polydimethylsiloxane (PDMS)로 이루어질 수도 있다.
상기 제1 기판(130) 상에는 가변 저항층(132)이 마련될 수 있다.
상기 가변 저항층(132)은 가해지는 압력에 따라 저항이 가변하는 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 가변 저항층(132)은 소정의 공극(void)을 포함하는 전도성 소재로 이루어질 수 있다. 이 경우, 대상체의 접촉 압력이 인가되는 경우 공극이 줄어들고 전도성 소재 간의 접촉 면적이 증가하므로 가변 저항층(132)의 저항이 감소할 수 있다. 이를 위하여, 상기 가변 저항층(132)은 그래핀으로 이루어질 수 있다.
상기 가변 저항층(132) 상에는 제2 기판(140)이 마련될 수 있다. 상기 제2 기판(140) 상에는 다수의 필러(142)가 마련될 수 있다. 즉, 도 3의 Z 축 방향으로 제1 기판(130), 가변 저항층(132), 제2 기판(140) 및 필러(142) 순서대로 적층될 수 있다.
상기 필러(142)는 마이크로 또는 나노 단위의 폭을 가질 수 있으며, 상기 제2 기판(140)의 표면으로부터, Z 축 방향으로 소정 높이 돌출된 형상을 가질 수 있다. 상기 필러(142)는 대상체의 접촉이 있는 경우, 대상체의 표면 거칠기, 접촉 압력, 스트로크 방향 중 어느 한 인자에 따라 물리적으로 변형할 수 있다. 이를 위하여, 상기 필러(142)는 소정의 탄성을 가지는 소재 예를 들어, PET, PDMS 중 적어도 하나의 소재를 포함하여 이루어질 수 있다.
일 예에 따르면 상기 필러(142) 간의 간격은 수 마이크로미터 예를 들어, 1um 일 수 있다. 상기 필러(142) 간의 간격이 좁을수록 분해능이 향상될 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 필러(142)는 상기 제2 기판(140)과 일체로 형성될 수 있다.
상기 제2 기판(140)은 상기 필러(142)의 물리적인 변형에 연동하여 같이 변형할 수 있다. 이를 위하여, 상기 제2 기판(140)도 PET, PDMS 중 적어도 하나의 소재를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 제2 기판(140)이 물리적으로 변형하는 경우, 상기 제1 기판(130)과 상기 제2 기판(140) 사이에 마련된 가변 저항층(132)도 변형할 수 있다. 즉, 대상체의 접촉 입력은, 필러(142), 제2 기판(140)을 거쳐 가변 저항층(132)으로 전달되며, 이에 따라, 가변 저항층(132)의 저항이 변할 수 있는 것이다.
일 예에 따르면, 상기 필러(142)는 상기 제2 기판(140) 상에 복수 개 마련되되, 개개의 탄성 계수가 다르도록 폭, 높이 및/또는 형상이 설정될 수 있다. 예를 들어, X 축 방향으로 갈수록 필러(142)의 폭이 두꺼워질 수 있다. 이로써, 같은 표면 거칠기 및 같은 접촉 압력을 가지는 접촉 입력이 있는 경우에도, 가변 저항층(132)의 저항은 서로 달라질 수 있다.
상기 가변 저항층(132)의 저항 변화는 라우터(122) 및 라우터(122)에 연결된 전극(124)에 의하여 측정될 수 있다. 보다 구체적인 설명을 위하여 도 2 및 도 4를 참조하면, 가변 저항층(132)과 동일한 레벨에 라우터(122) 및 전극(124)이 마련될 수 있다. 상기 라우터(122)의 일 단은 상기 가변 저항층(132)의 양 단에 전기적으로 연결되어 마련될 수 있고, 상기 라우터(122)의 타 단은 상기 전극(124)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라 상기 전극(124)을 통하여 대상체의 접촉 입력에 따른 가변 저항층(132)의 저항 변화가 측정될 수 있는 것이다.
일 예에 따르면, 상기 라우터(122) 및 상기 전극(124)도 그래핀으로 이루어질 수 있다. 다만 상기 라우터(122) 및 상기 전극(124)은 상기 가변 저항층(132) 보다 높은 전도성을 가질 수 있도록, 폭, 두께, 그래핀 농도가 제어될 수 있다.
이상 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 신호 생성부(110)의 구조를 설명하였다. 도 2의 A로 표기된 전기 신호 생성부(110)를 상정하여 설명하였으나, 도 2의 나머지 15개 전기 신호 생성부(110)도 대응하는 구조를 가질 수 있음은 물론이다. 이에 따라 도 2에 도시된 바와 같이, 16개의 전기 신호 생성부(110)들이 중심부에 마련되고, 테두리 부분에 각각의 전기 신호 생성부(110)와 전기적으로 연결된 전극들이 마련될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 신호 생성부(110)의 제조방법이 설명된다.
먼저 제1 기판(130)이 준비될 수 있다. 상기 제1 기판(130) 상에, 라우터(122) 및 전극(124)의 형상에 대응하는 개구가 형성된 제1 마스크가 위치될 수 있다. 또한, DMF(dimethylformamide) 용매에 용해된 제1 그래핀 용액이 준비될 수 있다. 상기 준비된 제1 그래핀 용액은 상기 제1 마스크를 통하여 라우터 및 전극 위치에 스프레이 코팅될 수 있다. 이후, 상기 제1 기판(130) 상에 가변 저항층(132)의 형상에 대응하는 개구가 형성된 마스크가 위치될 수 있다. 상기 준비된 제2 그래핀 용액은 상기 제2 마스크를 통하여 가변 저항층 위치에 스프레이 코팅될 수 있다. 이로써, 라우터(122), 전극(124), 가변 저항층(132)가 형성될 수 있다.
한편 제2 기판(140)이 준비될 수 있다. 상기 제2 기판(140) 상에는 다수의 마이크로 필러(142)가 형성될 수 있다. 상기 제2 기판(140)이 PET로 이루어진 경우, 식각 공정을 통하여 상기 제2 기판(140)의 일 면에 필러(142)가 형성될 수 있다. 이와 달리, 제2 기판(140)이 고 유연성을 가지는 PDMS로 이루어진 경우, 몰딩(molding) 공정을 통해, 제2 기판(140)의 일 면에 필러(142)가 형성될 수 있다.
상기 준비된 제2 기판(140)은, 상기 필러(142)가 외부로 노출되도록, 상기 라우터(122), 전극(124), 가변 저항층(132)가 형성된 제1 기판(130)에 결합될 수 있다.
이상 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 신호 생성부(110)를 설명하였다. 이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 난수 생성부(180)를 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 난수 생성부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 난수 생성부(180)는, 상기 전기 신호 생성부(110)에서 대상체의 표면 거칠기에 기반한 저항 변화 값을 통하여 난수를 생성할 수 있다. 이를 위하여, 상기 난수 생성부(180)는 전처리부(182), 컨버터(184), 신호 처리부(186) 및 난수 생성기(188) 중 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 전처리부(182)는 상기 전기 신호 생성부(110)로부터 저항 변화 값을 획득하고, 노이즈를 제거할 수 있다. 또한 상기 전처리부(182)는 예를 들어, Y 축의 저항 범위를 지정하고, 이를 평준화할 수 있다.
상기 컨버터(184)는 상기 전처리부(182)의 아날로그 결과 값을 디지털화할 수 있다.
상기 신호 처리부(186)은 상기 컨버터(184)로부터의 디지털 값 중 LSB(least significant bit)를 생성할 수 있다.
상기 난수 생성기(188)는 상기 신호 처리부(186)로부터의 결과 값에 기반하여 난수(RN)을 생성할 수 있다. 상기 난수 생성기(188)는 미리 정해진 난수 생성 알고리즘에 따라 난수(RN)을 생성할 수 있다.
이상, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 난수생성장치(100)를 설명하였다. 이하 도 6 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 난수생성방법을 설명하기로 한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 난수생성방법이 상술한 난수생성장치(100)에 의하여 구현될 수 있음은 물론이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 난수생성방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 7 내지 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 난수생성방법을 설명하기 위한 구체적인 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 난수생성방법은 대상체의 표면 거칠기에 의존하는 전기 신호를 생성하는 전기 신호 생성 단계(S110); 및 상기 전기 신호 생성부에서 생성된 전기 신호에 기반하여 난수를 생성하는 난수 생성 단계(S120)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이하 각 단계에 대하여 상술하기로 한다.
단계 S110
상기 표면 거칠기 센서(120)로 소정의 대상체가 접촉할 수 있다. 소정의 대상체는 그 대상에 제한은 없으며, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 손가락과 펜을 상정하기로 한다.
도 7을 참조하면, 손가락인 대상체(Obj1)이 T1 방향으로 표면 거칠기 센서(120)와 접촉하려고 할 수 있다. 대상체의 접촉 입력 전의 가변 저항층(132)의 두께는 초기 두께인 D1일 수 있다. 예를 들어, 난수 생성부(180)는 주기적으로 상기 가변 저항층(132)과 전기적으로 연결된 전극(124)를 통하여 상기 가변 저항층(132)의 저항 변화 값을 획득할 수 있다. 상기 가변 저항층(132)의 두께가 D1 인 경우, 상기 가변 저항층(132)의 저항은 최대 값일 수 있다.
이 후 도 8을 참조하면, 손가락인 대상체(Obj1)가 소정의 필러(142)를 누름 접촉할 수 있다. 이에 따라 필러(142)가 물리적으로 변형하게 되고, 상기 필러(142)의 변형은 상기 제2 기판(140)의 국부적인 변형을 야기하고, 제2 기판(140)의 변형에 의하여 가변 저항층(132)의 두께가 D1에서 D2로 변형할 수 있다. 이에 따라 그래핀의 공극이 줄어드는 대신 전기적 경로가 증가하므로 가변 저항층(132)의 저항이 감소할 수 있다. 이 때, 손가락인 대상체(Obj1)가 누름 접촉하는 접촉 압력이 변하는 경우, 가변 저항층(132)의 두께는 그에 상응하여 가변할 수 있다. 이에 따라, 상기 난수 생성부(180)는 저항 변화를 인식하여, 그에 상응하는 난수를 새로이 생성할 수 있는 것이다.
참고로, 도 8에서는 손가락인 대상체(Obj1)에 의하여 4개의 필러(142)가 형상 변화한 것으로 도시되었으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 필러(142) 간의 간격이 1um이고 그 폭이 수 마이크로미터 사이즈인 경우, 1mm2 면적의 대상체(Obj1)에 의하여 수 만개의 필러(142)가 변형할 수 있음은 물론이다. 이 때, 1mm2 면적의 표면 거칠기에 상응하는 지문의 형상 및 깊이에 의하여, 변형하는 필러(142)의 수 및 필러(142)의 변형 정도가 달라질 수 있음은 물론이다.
한편, 도 9를 참조하면, 손가락과 다른 표면 거칠기를 가지는, 펜인 대상체 (Obj2)이 T2 방향으로 표면 거칠기 센서(120)와 접촉하려고 할 수 있다. 대상체의 접촉 입력 전의 가변 저항층(132)의 두께는 다시 초기 두께인 D1일 수 있다.
이 후 도 10을 참조하면, 펜인 대상체(Obj2)가 소정의 필러(142)를 누름 접촉할 수 있다. 이에 따라 필러(142)가 물리적으로 변형하게 되고, 상기 필러(142)의 변형은 상기 제2 기판(140)의 국부적인 변형을 야기하고, 제2 기판(140)의 변형에 의하여 가변 저항층(132)의 두께가 D1에서 D3로 변형할 수 있다. 이 때, 가변 저항층(132)의 두께 변화 정도는 손가락인 대상체보다 클 수 있다. 이에 따라, 펜으로 손가락과 동일한 누림 접촉 압력으로 필러(142)를 접촉하는 경우라 하더라도, 가변 저항층(132)의 저항 감소 정도는 다를 수 있다. 이들의 표면 거칠기 등이 다르기 때문이다. 따라서, 어떤 대상체로 필러를 누름 접촉하는지에 따라 서로 다른 난수가 생성될 수 있는 것이다.
한편, 도 11을 참조하면, 손가락인 대상체 (Obj1)이 필러(142)를 누름 접촉한 상태에서 T3 방향으로 스트로크할 수 있다. 이해의 편의를 위하여 도 12를 참조하면, T3a에서 시작하여 T3b까지 스트로크할 수 있는 것이다. 이 경우, T3a에서 T3b에 대응하는 각각의 표면 거칠기 센서에서 저항 변화가 유도될 수 있다. 이에 따라 난수 생성부(180)는 각각의 표면 거칠기 센서 중 특정 표면 거칠기 센서를 선정할 수 도 있고, 이들 표면 거칠기 센서에서 측정된 저항의 조합을 통하여 난수를 생성할 수 있다.
이상 본 발명의 일 실시 예에 따른 난수생성방법을 설명하였다. 이하, 도 13 내지 도 17을 참조하여 제작 예 및 사용 예를 설명하기로 한다.
도 13 내지 도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 난수생성장치의 제작 예 및 사용 예를 도시한다.
도 13은 제작한 필러(142) 사진을 도시한다. 스케일은 200um이다. 도 13에 도시된 바와 같이 마이크로 사이즈의 필러가 형성됨을 확인할 수 있다.
도 14는 제조된 난수생성장치 사진을 도시한다. 도시한 바와 같이, 일 실시 예에 따른 난수생성장치는 16개의 표면 거칠기 센서가 마련된 경우에도, 한 손으로 파지할 수 있을 정도로 작은 크기를 가지며, 유연성을 가짐을 확인할 수 있다. 이에 따라 일 실시 예에 따른 난수생성장치는 휴대가 가능한 것으로 볼 수 있다.
도 15는 임의의 대상체의 표면 거칠기를 보여주는 사진이고, 도 16은 도 15에 도시된 대상체를 통하여 필러 표면을 접촉한 경우 나타나는 전극에서의 전압 변화를 보여주고, 도 17은 도 16에 도시된 저항 변화에 기반하여 난수 생성부(180)에서 생성한 난수를 도시한다(흑색=1, 백색=0)
이상 설명한 본 발명의 일 실시 예에 따른 난수생성장치 및 난수생성방법에 따르면, 대상체가 가지는 고유의 표면 거칠기에 기반하여 난수가 생성될 수 있다. 또한, 대상체가 필러를 접촉하는 압력, 스트로크 방향 나아가, 필러 및 기판의 탄성 계수까지도 가변 저항층의 저항 변화에 영향을 줄 수 있다. 이에 따라, 사용자가 생성하는 난수는 우수한 보안성을 가질 수 있다. 왜냐하면, 사용자가 사용할 대상체의 표면 거칠기, 접촉 압력, 스트로크 방향, 필러 및 기판의 탄성 계수까지도 모두 해킹할 수는 없기 때문이다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 난수생성장치는 우수한 보안성을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 난수생성장치 및 난수생성방법에 따르면, 시간 보다는 공간에 의존하여 난수를 생성할 수 있다. 만약 시간에만 의존하여 난수를 생성하다면, 난수의 질 또는 양을 늘리기 위해서는 시간이 더 투여될 수 밖에 없다. 그러나, 일 실시 예에 따르면, 무질서한 표면 거칠기라는 공간에 의존하기 때문에, 난수의 질 또는 양을 늘리기 위해서는, 공간의 표면 거칠기를 측정하는 센서를 늘리는 것으로 해결할 수 있다. 즉, 난수의 생성 시간을 획기적으로 줄일 수 있으며, 앞서 제작 예에서도 도시된 바와 같이, 휴대성가 가능하다는 이점이 유지될 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시 예에 따른 난수생성장치 및 난수생성방법은, 표면 거칠기에 기반하기 때문에, 장치의 구현이 간이해질 수 있다. 이에 반해, 종래의 양자 기술 기반의 난수생성은, 장치의 구현이 복잡하고 부피가 상당히 크다는 점에서, 휴대성 및 이동성이 거의 없는 정도였다. 이에 반해, 일 실시 예에 따른 난수생성장치는, 다른 기술과 달리, 4차 산업 혁명의 중심에 위치하는 스마트폰과 같은 휴대성 기기에 장착될 수 있다.
이상 본 발명의 일 실시 예에 따른 난수생성장치 및 난수생성방법에 대하여 설명하였다. 전기 신호 생성부가 접촉식 표면 거칠기 센서를 포함하는 것을 상정하였으나, 이하에서는 비 접촉식 표면 거칠기 센서를 포함한다는 점에서 차이가 있다. 이하 대별되는 구성을 중심으로 설명하기로 한다.
도 18 내지 도 20은 본 발명의 변형 예에 따른 전기 신호 생성부를 설명하기 위한 도면이다.
도 18을 참조하면, 변형 에에 따른 표면 거칠기 센서(150), 발광부(152) 및 수광부(154)를 포함하여 이루어질 수 있다. 발광부(152)는 대상 면(Obj3)을 향하여 출사 광(L1)을 제공하고, 수광부(154)는 대상 면(Obj3)에서 반사된 반사 광(L2)를 수광할 수 있다.
대상 면(Obj3)의 일 부분인 C를 확대하면, 거시적으로 매끈한 표면이라 하더라도 미시적으로는 요철을 가지는 표면일 수 있다. 이에 따라, 수광부(154)에서는 표면 거칠기에 상응하는 양의 반사 광(L2)을 수광할 수 있다. 상기 수광부(154)는 반사 광(L2)의 양에 기반하여 표면 거칠기에 기반하여 전기 신호를 생성할 수 있다.
변형 예에 따른 표면 거칠기 센서(150)도 필요에 따라 어레이 형태로 마련될 수 있음은 물론이다.
상기 표면 거칠기 센서(150)에서 생성된 전기 신호는 상술한 난수 생성부(180)로 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 난수 생성부(180)는 고유의 난수를 생성할 수 있다.
변형 예에 따른 표면 거칠기 센서(150)는 자동차에 마련될 수 있다.
도 19를 참조하면, 변형 예에 따른 표면 거칠기 센서(150)는 주행 면을 향하도록 자동차의 일 측에 마련될 수 있다.
자동차가 주행(T4)에 따라, 주행 면이 변화하기 때문에, 수광부(154)가 수광하는 반사 광(L2)은 주행 면의 표면 거칠기에 상시적으로 변하게 된다. 이에 따라 난수 생성부(180)는 고유의 난수를 생성할 수 있다.
만약, 자동차가 시동은 걸려 있으나, 정지하고 있다고 하더라도, 자동차는 시동 중에, 고유의 진동을 생성할 수 있다. 따라서, 자동차가 정지한 경우라 하더라도, 자동차 자체에서 생성되는 진동에 의하여, 출사 광(L1)의 지향 각도가 달라지게 된다. 이에 따라 수광부(154)는 표면 거칠기에 따라 가변하는 반사 광(L2)을 수광하게 된다. 따라서, 난수 생성부(180)는 고유의 난수를 생성할 수 있다.
도 20을 참조하면, 도 19에 도시된 표면 거칠기 센서(150)의 다른 변형 예를 확인할 수 있다. 도 19를 참조하여 설명한 표면 거칠기 센서(150)는 자동차의 바닥 면의 일 측에 장착되어, 주행 면의 표면 거칠기를 획득하였다.
이와 달리, 도 20을 도시된 표면 거칠기 센서(150)의 변형 예에 따르면, 자동차 타이어의 일 측 예를 들어 자동차 타이어 접지면 트레드의 홈에 마련될 수 있다. 나아가, 표면 거칠기 센서(150)는 타이어의 원주 방향을 따라 복수 개 마련될 수 있다. 도 20에 도시된 바와 같이, 표면 거칠기 센서(150)는 접지면의 원주 방향을 따라, 152a1, 152b1, 152c1의 발광부와 154a1, 154b1, 154c1 수광부를 포함할 수 있다. 따라서, 타이어와 주행 면이 접지하는 환경에 무관하게 항시적으로 주행 면의 표면 거칠기가 획득될 수 있다. 나아가, 타이어의 폭 방향으로도 복수 개의 발광부 및 수광부가 마련될 수 있음은 물론이다. 즉, 도 20에 도시된 바와 같이, 타이어의 트레드 홈에는 152a2, 152b2, 152c2의 발광부와 154a2, 154b2, 154c2 수광부가 더 배열될 수 있다.
표면 거칠기 센서(150)가 타이어의 트레드 홈에 마련되기 때문에, 타이어의 회전에 따라 주행 면과의 거리가 최소화된 환경에서, 주행 면의 표면 거칠기 획득이 가능케 될 수 있다.
이상 설명한 본 발명의 실시 예들은 난수를 필요로 하는 다양한 분야에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예들은 스마트폰에 적용될 수 있으며, 개인의 의료정보가 실시간으로 소통되는 의료기기, 자율주행 자동차, 다양한 IoT 기기, 핀테크 OTP, 블록체인 등에 적용될 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 대상체의 표면 거칠기에 기반하여, 상기 대상체의 표면 거칠기에 의존하는 전기 신호를 생성하는 전기 신호 생성부; 및
    상기 전기 신호 생성부에서 생성된 전기 신호에 기반하여, 난수(random number)를 생성하는 난수 생성부를 포함하는, 난수생성장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전기 신호 생성부는,
    상기 대상체의 표면 거칠기에 의존하는 접촉식 입력에 따라 서로 다른 전기 신호를 생성하는, 난수생성장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 전기 신호 생성부는,
    상기 접촉식 입력의 스트로크 방향(stroke direction)에 따라 서로 다른 전기 신호를 생성하는, 난수생성장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 전기 신호 생성부는,
    상기 대상체의 접촉 압력에 서로 다른 전기 신호를 생성하는, 난수생성장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 전기 신호 생성부는, 휴대 가능한, 난수생성장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 전기 신호 생성부는,
    상기 대상체의 접촉 입력에 따라 변형을 일으키는 다수의 필러가 마련되며, 유연성을 가지는 제1 기판, 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 마련되는 가변 저항층으로 이루어진 적어도 하나의 표면 거칠기 센서를 포함하는, 난수생성장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 필러가 변형하는 경우, 상기 가변 저항층의 저항이 감소하는, 난수생성장치.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 표면 거칠기 센서는, 상기 전기 신호 생성부의 면 방향을 따라 어레이로 마련되는, 난수생성장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 전기 신호 생성부는,
    대상 면을 향하여 광을 발광하는 발광부 및 상기 발광된 광이 상기 대상 면에 의하여 반사된 광을 수광하는 수광부로 이루어진 표면 거칠기 센서를 포함하는, 난수생성장치.
  10. 대상체의 표면 거칠기에 의존하는 전기 신호를 생성하는 전기 신호 생성 단계; 및
    상기 전기 신호 생성부에서 생성된 전기 신호에 기반하여 난수를 생성하는 난수 생성 단계를 포함하는, 난수생성방법.
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