'아이폰X·갤노트8', '생체인식 2.0'시대

[아이뉴스24 김문기기자] 스마트폰 생체인식이 보다 다양해지고 보편화되고 있다. 지문으로 시작됐던 모바일 생체인식은 홍채를 넘어 안면인식까지 전이된 모양새다. 바야흐로 생체인식 2.0 시대가 도래했다.

올해 하반기 전략 스마트폰이 삼성전자 갤럭시S8과 애플 아이폰X, LG전자 V30 등은 각각 모바일 생체인식 솔루션을 품고 있다. 갤럭시S8은 홍채을 앞세우고 있으며, 아이폰X는 안면인식을 지원한다. V30은 기존 지문인식을 그대로 이용한다.

생체인식은 지문뿐만 아니라 홍채와 목소리, 정맥, 얼굴 등 사용자의 신체 일부분을 활용한다. 사용자를 인증하고, 인증 정보를 이용해 그 다음 단계까지 나아갈 수 있다.

생체인식은 도난이나 위조가 어렵다는 장점을 갖고 있다. 개인화된 스마트폰에게는 사용자의 신체정보를 활용하는 방식이 편의성과 보안성이라는 두 마리 토끼를 잡을 수 있는 해결책이다. 여러 서비스의 연계 관문으로써 활용할 수 있다는 점에서의 편의성, 개별 정보로 거의 평생 동안 변하기 않기에 보안성도 높다.

시장조사기관 트랙티카에 따르면 전세계 생체인식 기술 시장은 지난 2015년 20억달러(한화 약 2조2천240억원)에 그쳤지만 연평균 25.3%씩 성장해 오는 2024년 149억달러(한화 약 16조5680억원)에 이를 것으로 예상된다. 2020년까지 모바일 생체인증기술이 적용된 스마트폰 디바이스는 48억대에까지 확대된다.

이러한 생체인식은 횡과 종으로 진화 발전하고 있다. 모바일이 소화할 수 있는 생체정보 습득 능력이 보다 다양해지는 한편, 각각의 생체인식 기술도 고도화되고 있는 상황이다.

◆ 안면인식 : 2D → 3D

아이폰X에 도입된 '페이스ID'는 안면을 인식하는 보안 솔루션이다. 안면인식이 새로운 생체인증 방식은 아니다. 과거부터 지속적으로 도입돼 왔다. 물론 과거와는 다르다. 세대를 구분하자면 기존 방식은 1세대 2D 방식, 페이스ID는 2세대 3D 방식으로 나눠볼 수 있다.

1세대 모바일 안면인식은 지난 2011년 구글이 스마트폰 운영체제인 안드로이드 2.3 진저브레드와 태블릿용 3.0 허니콤을 통합하면서 내놓은 4.0 아이스크림샌드위치(ICS)에 ‘페이스언락’이라는 명칭으로 도입됐다. 패턴과 핀번호만 쓰이던 스마트폰 잠금해제 방식에서 얼굴인식이 도입돼 세간의 관심이 집중됐다.

페이스언락은 얼굴 윤곽이나 눈, 코, 입의 간격, 코의 높낮이 등을 파악해 기존 데이터베이스와 비교 인증하는 방식이다. 당시 놀라운 기능이기는 했으나 낮은 인식률과 접근성으로 외면 받았다. 얼굴 각도나 조명 변화, 수염 또는 얼굴 표정에 따라 인식이 되지 않기도 했고, 사진으로도 잠금이 풀리는 위험성을 드러냈다.

이후에도 안면인식 기술은 꾸준히 고도화 과정을 거쳤다. PC 진영에서는 인텔이 리얼센스를 통해, 마이크로소프트는 헬로를 통해 안면인식 기능을 선보였다. 다만, 발열과 전력효율 등으로 인해 스마트폰에서는 도입이 활발치 않다.

삼성전자는 올해 초 출시된 갤럭시S8 시리즈와 하반기 갤럭시노트8에 정확도를 높인 안면인식 기능을 적용했다. 전면 카메라와 소프트웨어 알고리즘으로 안면을 2D 방식으로 인식해준다.

다만, 정확도만 좀 더 높아졌을뿐 보안성은 지문과 홍채 대비 떨어진다. 삼성전자도 이에 대해 안면인식은 편의성을 위해서 적용했을뿐 높은 보안이 필요할 때는 지문과 홍채를 쓸 것을 권하고 있다. 안면인식으로 삼성페이를 이용할 수 없게끔 조치돼 있다.

애플은 한단계 더 나아갔다. 3D 안면인식을 통해 정확도와 보안성을 획득했다. 페이스ID는 하드웨어로써는 트루뎁스 카메라 시스템과 A11 바이오닉칩, 뉴럴엔진 등이 상호 연관돼 있으며, 안면인식 소프트웨어 알고리즘이 동시에 구동하는 방식이다.

필립 쉴러 애플 글로벌 마케팅 수석 부사장은 "다른 사용자에 의해 터치ID가 잠금해제될 확률은 5만분의 1 수준이다. 하지만 페이스ID의 경우에는 무려 100만분의 1수준의 확률을 가지고 있다"고 보안에 상당한 자신감을 보였다.

트루뎁스 카메라 시스템에는 3D 안면인식을 위한 적외선 카메라와 조명기, 근접센서, 주변광센서, 스피커, 전면 카메라, 닷 프로젝터 등이 배치됐다.

이들은 각자 맡은 역할대로 사용자의 안면을 인식한다. 3만개 이상의 보이지 않는 IR점을 얼굴에서 찾아낸다. 적외선 이미지와 도트 무늬가 얼굴의 수학적 모델을 만드는데 일조한다. 알고리즘을 통해 구현된 3D 안면은 뉴럴엔진 네트워크를 통해 보안 영역으로 전송된다. 저장된 모든 얼굴 정보는 사용자의 개인정보 보호를 위해 클라우드로 이관되지 않고 하드웨어 칩 어딘가에 숨는다.

애플의 공개된 관련 특허들을 살펴보면 이미 수년전부터 페이스ID를 개발해오고 있었던 것으로 판명된다. 심도 측정을 통해 안면을 인식하는 관련 특허는 이미 지난 2012년 특허 신청돼 있기도 했다.

애플은 그간 독일 소프트웨어업체 메타이오, 이스라엘 얼굴인식업체 리얼페이스, 마이크로소프트 키넥트센서 기술 개발업체 프라임센스, 플라이바이미디어 등 관련 벤츠들을 인수한 바 있다.

앞서 배포된 iOS를 살펴보면 사진 앱에서 얼굴만을 뽑아 각 인물별로 정렬해주거나, 인물 사진 등에서 정확하게 인물의 얼굴을 짚어내는 등 이미 관련 기술들이 하나씩 상용화되기도 했다.

애플의 페이스ID는 내년 안드로이드 진영에서도 꽃 필 전망이다. 퀄컴은 최근 하이맥스와 함께 저전력 액티브 3D 심도 감지 카메라 시스템 개발 및 상용화를 위한 공동 협력을 발표했다. 퀄컴의 스펙트라 기술과 하이맥스의 광학 기술이 만나 내년 1분기 결실을 맺을 것으로 관측된다.

퀄컴의 스펙트라 플랫폼에는 홍채인증 모듈과 활성 및 수동 심도 감지 모듈을 포함하는 트리플 카메라 모듈을 구성할 수 있게끔 지원한다. 스냅드래곤 기반에서 홍채 및 3D 안면인식을 기본적으로 지원할 수 있게 된다.

◆ 지문인식 : 버튼 → 베젤 → 화면

지문인식은 타 생체인식 대비 가장 빠르게 스마트폰에 도입됐다. 2011년 2월 출시된 모토로라 아트릭스는 오션텍의 지문인식 솔루션이 적용된 최초의 지문인식 스마트폰으로 기록됐다. 다만 낮은 접근성과 인식률, 활용성 등으로 외면 당했다.

지문이 본격적으로 부상한 때는 2년 후인 2013년부터다. 국내서는 팬택이 가장 먼저 지문인식폰인 베가 LTE-A를 출시했다. 크루셜텍의 스와이프 방식의 지문인식 솔루션이 내장됐다. 센서에 손가락을 문질러 인증하는 방식이다.

뒤 이어 애플이 아이폰5S 지문인식 솔루션 터치ID를 내놨다. 오션텍과 보안칩 업체 아덴텍을 인수한 애플은 그간 꾸준한 연구개발 끝에 손가락 지문 자체의 면적을 읽어내는 에어리어 방식을 도입했다.

삼성전자도 2014년 갤럭시S5에 시냅틱스의 지문인식 기술을 적용시켰다. 시냅틱스는 지문인식벤처인 벨리디티센서를 인수해 관련 기술 개발을 진행해오고 있었다. 갤럭시S5에도 밸리디티센서 솔루션이 탑재됐다.

지문인식은 중국 제조업체들이 적극적으로 도입을 활성화해 빠르게 확산됐다. 화웨이와 BBK, 레노버, 지오니, 오포, 비보, 샤오미 등이 지문인식 기능을 도입했다.

지문인식은 지문을 읽을 수 있는 면적이 필요하다. 따로 두기보다는 홈버튼이나 전원버튼에 주로 겹쳐 탑재됐다. 후면에 스캐너만 위치시키거나 베젤 위에 넣는 경우도 몇몇 발견된다.

하지만 최근 풀화면 디스플레이 트렌드가 부상하면서 특정 면적이 아닌 디스플레이 상에서 지문인식이 가능할 수 있는 차세대 기술이 가시화된 상황이다. 업계에서는 화면에서의 지문인식이 갤럭시노트8과 아이폰X에서 상용화될 것으로 기대됐지만 기술상의 어려움으로 차기 제품으로 밀려난 상황이다.

화면상 지문인식은 투명화와 투과율이 관건이다. 디스플레이 패널 위 또는 아래 위치해야 하기 때문이다. 아래로 가려면 투과율이, 위로 올라가려면 투명화가 뒷받침돼야 한다.

지문인식 업계 관계자는 "디스플레이에서 지문인식을 구현하려면 투명화, 투과율, 패널두께 등 고려해야 할 요소들이 많다. 이러한 요소들은 설계부터 균형이 잡혀야 한다"고 설명했다.

지문인식센서의 경우 물리적으로 완전 투명화가 어렵다. FPC나 시냅틱스, 구딕스 등이 패널 아래 위치한 투과율 높은 센서 개발에 박차를 가하고 있다. 크루셜텍은 패널 위에 올릴 수 있는 DFS 솔루션을 공개했다.

최근 부상하고 있는 곳은 퀄컴과 비보다. 퀄컴도 초음파 방식의 지문인식 솔루션인 센스ID를 보유하고 있다. 지난 6월 28일 중국 상해에서 열린 모바일월드콩글레스(MWC) 2017에서 비보의 엑스플레이6를 커스텀화해 퀄컴의 2세대 센스ID를 시연한 바 있다.

퀄컴의 2세대 센스 ID 솔루션은 OLED 패널을 탑재했을 경우 1천200미크론(1.2mm)까지 투과가 가능하다. 화면지문 인식이 가능한 수준까지 올라온 셈이다. 금속이나 유리의 경우에는 최대 800미크론에서 650미크론까지 소화할 수 있다.

비보는 올해 연말 출시할 계획인 엑스플레이7에 퀄컴의 2세대 센스ID를 적용할 것으로 알려졌다. 만약 상용화가 가능하다면, 화면상 지문인식 스마트폰으로 최초 타이틀을 거머쥐게 된다. 내년에는 삼성전자가 갤럭시S9을 통해 애플은 차기 아이폰을 통해 화면상 지문인식 기능을 추가할 것으로 예상된다.

이와는 달리 보안성을 높이기 위한 작업도 병행되고 있다. 지문을 인식할 때 사용자의 심박이나 체내 혈류 등을 감지해 손가락의 진위 여부를 파악하는 방식으로 안티스푸핑 기술로 불리고 있다.

◆ 홍채인식 : 전용 카메라 → 셀피 통합

홍채인식은 삼성전자가 갤럭시노트7이 첫 도입하면서 부상한 모바일 생체인증 방식이다. 지문보다 보안성이 더 뛰어난 것으로 알려졌다.

시장조사기관 테크나비오(Technavio)에 따르면 전세계 홍채인증 시장은 지난해부터 오는 2020년까지 연평균 21%의 성장률을 이룰 것으로 관측된다. 주로 스마트폰에 탑재되는 홍채스캐너를 통해 구현된다.

홍채인증은 동공확장을 조절하는 빗살무늬 모양 근육 패턴을 적외선 카메라로 스캔해 추출한 정보로 인증하는 방식이다. 사용자 노화 여부에 따른 문제가 없고 안구질환도 걱정없다. 쌍둥이에게도 변별력을 갖는다. 통계학적으로는 DNA보다 뛰어나다는 평가를 받는다.

갤럭시노트7에 적용된 홍채인증 방식은 우선적으로 하드웨어 측면에서 적외선 LED와 홍채인식 전용 카메라가 전면에 배치되고 내부적으로는 소프트웨어 알고리즘과 삼성 자체 보안 솔루션인 녹스가 함께 구동되는 방식이다.

홍채인식 전용 카메라는 적외선 LED를 광원으로 사용해 사용자의 홍채 영역을 찾고 이를 디지털 정보로 바꿔준다. 이 정보는 녹스를 통해 기기 내 트러스트존에 암호화돼 저장된다.

삼성전자는 전면 상단에 각각 떨어져 있었던 홍채인식 카메라와 전면 카메라를 통합 모듈화해 갤럭시S8에 안착시켰다. 카메라는 각각 장착되기는 했으나 기판에 하나로 엮어서 내부 공간을 절약했다.

홍채인식의 다음 허들은 하드웨어 상의 난제다. 홍채인식과 셀피 촬영을 위해 각각 구분돼 있는 두 개의 카메라가 아니라 하나의 카메라에서 홍채와 셀피 촬영이 가능하게끔 설계하는 것이 목표다. 내부 공간 절약뿐만 아니라 전력효율 등에서 이점을 얻을 수 있다.

업계 관계자는 "홍채와 셀피를 하나의 카메라에서 소화하려면 중간에 필터를 어떤 방식으로 겹쳐 넣을 지가 관건이다. 조만간 상용화된 기술을 만나 볼 수 있을 것"이라고 설명했다.