* 최신 ICT 이슈 I. AI 칩을이용한아이폰 X 얼굴인증, AI 를악용한공격대응이관건 애플이차세대하이엔드모델인 아이폰 X( 텐 ) 에서지문인증을빼고얼굴인증기술인 페이스 ID(Face ID) 를발표하였음. 카메라를향해얼굴을보이는것만으로인증을하는기술은지문인증보다안전성이높고편리한방법으로평가받고있으며, 이번에애플이도입함에따라단번에보급확산이진행될수있는교두보를마련하였음. 페이스 ID는인공지능 (AI) 프로세서를이용해이미지인식기능을강화했는데, 같은맥락에서 AI를악용한고도의공격에대응할것을요구받고있음 애플의차세대아이폰모델 3 기종발표회에서가장관심을모은것은최상위모델인 아이폰 X(10) 의얼굴인식기능을이용한 페이스 ID(Face ID) 였음 주모델은기기의전면을모두수퍼레티나 HD 디스플레이 (Super Retina HD Display) 로채워홈버튼을없앤아이폰 X(10) 이었고, 아이폰 7 과 7 플러스의후속모델로는시리즈순서에맞게아이폰 8 과 8 플러스가발표되었음 이중아이폰 X 는 페이스 ID(Face ID) 기능을갖추고있어카메라로얼굴을비춰장치잠금해제를할수있으며, 아이폰 8 과달리지문인식장치를아예없애애플페이로지불을할때도기존의 터치 ID(Touch ID) 대신 페이스 ID 기능을이용해야함 최신스마트폰의추세는전면디스플레이를극대화하는것이며아이폰 X 도이흐름을수용했는데, 이렇게하려면홈버튼에담았던지문인식스캐너의위치를옮겨야할필요가있었음 < 자료 > CNET [ 그림 1] 아이폰 X 의얼굴인증 페이스 ID 발표회전에는터치 ID 기능을디스플레이안에포함한다거나삼성전자갤럭시 S8 처럼스마트 * 본내용과관련된사항은산업분석팀 ( 042-612-8296) 과최신 ICT 동향컬럼리스트박종훈집필위원 (soma0722@naver.com 02-576-2600) 에게문의하시기바랍니다. ** 본내용은필자의주관적인의견이며 IITP 의공식적인입장이아님을밝힙니다. 32 www.iitp.kr
최신 ICT 이슈 폰후면으로이동시킨다는루머가있었으나, 애플은터치 ID 기능을아예빼는선택을하였음 삼성전자가제품매뉴얼에 얼굴인증은지문이나 PIN 등에비해안전성이낮다 고기재함으로써얼굴인증을보안이아니라편의성과재미를위해설계한것임을드러낸반면, 애플은지문인식없이페이스 ID 만으로애플페이를이용하게하여보다과감한입장을취한것임 이는얼굴인식기능이시장에서아직대세가아닌상황에서애플이기술력과자신감을바탕으로과감한결단을내린것으로볼수있으며, 대신아이폰 8 과 8 플러스에는기존터치 ID 를그대로유지시켜페이스 ID 에거부감이있는소비자를위한선택지도남겨두었음 얼굴인증기술은기본적으로이용자의형상변화에도대응해야하는과제를안고있는데, 이를위해애플은기계학습 (Machine Learning) 을이용한이미지비교방식을채택했음 페이스 ID 를사용하기위해서는사전에얼굴을등록해야하는데, 터치 ID 가사용자의여러손가락지문을등록하거나다른사람의지문을등록할수있었던것에비해페이스 ID 는오직하나의얼굴만등록할수있고, 다른얼굴을등록하려면이전에등록된얼굴을삭제해야함 아이폰 X 는 트루뎁스카메라 (TrueDepth Camera) 라는특수카메라를탑재하고있는데, 얼굴을등록할때트루뎁스카메라의도트프로젝터 (Dot Projector) 에서 3 만개의점이얼굴에투사되고이를적외선카메라 (Infrared Camera) 에서읽어들여얼굴의 3D 맵을생성하게됨 이정보들은프로세서내의스토리지인시큐어인클레이브 (Secure Enclave) 에암호화하여저장되며, 페이스 ID 사용시광원역할을하는 플러드일루미네이터 (Flood Illuminator) 에서적외선이투사되고, 이를적외선카메라가읽어들여등록된얼굴맵과비교하여인증을수행함 페이스 ID 는광원으로적외선을사용하기때문에외부빛의조건에관계없이어두운곳에서도정확하게얼굴을인증할수있는장점이있음 반면, 얼굴인증은이용자의상태가변화하는것에대응해야하는과제를안고있는데즉, 머리도트프로젝터적외선카메라플러드일루미네이터 < 자료 > iphone tricks [ 그림 2] 트루뎁스카메라의구조 ( 좌 ) 와페이스 ID 의 3D 스캐닝포인트 ( 우 ) 정보통신기술진흥센터 33
카락이나수염이자라거나안경을착용하여등록된얼굴이미지와달리보일경우에도이용자가불편하지않게본인확인을할수있어야함 이문제해결을위해애플은기계학습기법을이용한이미지비교방식을채택했으며, 알고리즘에대한기계학습을통해등록된얼굴형상이머리와수염을기르고안경을쓰면어떻게천천히변화하는지를인식할수있게하는것임 다양한조건을사전에학습시켜둠으로써이용자의형상이바뀌더라도정밀하게판정할수있게한것이며, 또한얼굴을 3D 로비교함으로써사진을통해서는인증받을수없게하였음 페이스 ID 에기계학습이적용되었다는것은카메라의차별적성능이이제광학센서가아니라인공지능 (AI) 에의해결정되고있음을다시한번보여줌 트루뎁스카메라는셀카 (Selfie) 를찍을때특수효과를내는데도사용할수있으며, 인물사진조명 (Portrait Lighting) 이라불리는기능을이용하면스튜디오에서촬영할때처럼마치빛을조정한것같은효과를얻을수있음 자연조명 (Natural Light) 옵션을선택하면자연광아래에서촬영한효과를, 스튜디오조명 (Studio Light) 옵션을선택하면밝은조명아래촬영한효과를얻을수있으며, 칸투어조명 (Contour Light) 옵션은얼굴의요철을돋보이게하여극적인인상을만들며, 무대조명 (Stage Light) 옵션은배경을검게 < 자료 > Apple 처리해얼굴을부각시킬수있음 트루뎁스카메라는스테레오카메라여서객 [ 그림 3] 인물사진조명의다양한옵션체를 3D 로파악하므로인물과배경을구분할수있고, 여기에 AI 가사람의얼굴을파악해얼굴부위에빛을쬐어특수효과를만들어내는것이며, 메인카메라에도 인물사진조명 기능이탑재되어위의옵션들을사용할수있음 카메라는전통적으로광학센서가차별화요인이었지만, 지금은포착한이미지를 AI 를통해얼마나깨끗이처리할수있는지가중요해지고있으며, 아이폰의카메라는 소프트웨어정의카메라 (Software-Defined Camera) 라는소프트웨어가성능을좌우함 트루뎁스카메라를이용하면움직이는이모티콘인 애니모지 (Animoji) 를만들어전달할수있는데, 카메라는얼굴의 50 개지점의움직임을파악해이를이모티콘캐릭터와매핑하는데, 가령놀란표정을지으면캐릭터도놀라는모양이됨 34 www.iitp.kr
최신 ICT 이슈 애니모지를이용해영상메시지를보내면, 표정을모방한캐릭터가음성과함께아이메시지 (imessage) 로상대방에게전달되며, 캐릭터는고양이, 돼지, 닭등 12 개가제공되고있음 애니모지외에도트루뎁스카메라는스마트한아이폰이용을지원하며, 사용자의시선을인 < 자료 > Howtoisolve 식해화면을보고있는등아이폰을사용중이라판단하면슬립모드로전환되어화면이꺼 [ 그림 4] 아이폰 X 의애니모지메시지기능지는일이없도록하고알람이나전화벨소리를낮추는등똑똑한도우미역할도수행함 이러한신형아이폰의기계학습과이미지처리를지원하는것이 AI 프로세서인 A11 Bionic( 바이오닉 ) 인데, 이프로세서는 뉴럴엔진 (Neural Engine) 을탑재하고있으며, 그. 이름에서알수있듯이 AI 처리에특화되어있음 뉴럴엔진은기계학습처리전용엔진으로사람이나물건이나장소등을빠르게파악하는기능을통해페이스 ID 와애니모지의처리를지원하고있으며, 이와동시에애플은 AR( 증강현실 ) 의이미지처리속도도이엔진을통해가속화하고있음 이처럼 AI 를기반으로한페이스 ID 기능에대해애플이상당한자신감을보이고있긴하지만, 아무래도인증관련기술이다보니보안침해가능성에대한우려도제기되고있음 페이스 ID 가확산되려면안전성에대한소비자의확신이전제가되어야하며, 애플은얼굴인증에대한공격방법이영화에종종사용되는페이스마스크 (Face Mask) 가될것으로보고이에대한철저한실험을했다고함 페이스마스크는출연자의얼굴을 3D 로카피한후이를마스크로재구성하는것인데, 애플은실제로할리우드에서페이스마스크를만들어페이스 ID 의인정정밀도를벤치마크하였음 여기에도기계학습기법이사용되어인간의얼굴과페이스마스크를구분하도록알고리즘을교육시켰다고하며, 이러한나름의연구개발성과를바탕으로애플은페이스 ID 의오인식률이 100 만분의 1 이하라자신한것으로보임 그러나사진이나마스크로는페이스 ID 가뚫리지않는다는애플의주장에대해일부보안전문가들은 3D 촬영기술의발전이나 3D 프린터기술의발전으로실제얼굴과거의흡사한 3D 얼굴모형을얼마든지만들어낼수있다는점을간과할수없음을지적하고있음 실제로최근 VR( 가상현실 ) 이나인공지능 (AI) 을이용하여 3D 로얼굴을구성하는기술들이발표되고있어얼굴인증메커니즘의신뢰성을보다확실히해야할필요성이높아지고있음 정보통신기술진흥센터 35
< 자료 > Department of Computer Science, University of North Carolina [ 그림 5] 노스캐롤라이나대학연구팀의 VR 을이용한사진이미지의 3D 재구성프로세스 얼굴인증과관련한흥미로운연구성과발표는 2016 년부터시작되었으며, 노스캐롤라이나대학의연구팀은페이스북과인스타그램에게재된얼굴사진을 3D 로재구성하는방법을공개했음 연구팀은대상자의얼굴사진을여러장모아얼굴의구조를 3D 로재구성한뒤, 3D 구조에피부의색상과질감을더하고다양한표정을추가한다음 VR 디스플레이로표현하였음 연구논문에따르면 3D 로재구성한얼굴의 VR 을얼굴인증시스템에입력하고인증에성공했으며, 현재스마트폰보안에이용되고있는 5 개얼굴인식앱을대상으로테스트를실시하였음 테스트결과 5 개의앱중하나를제외하면 55~85% 의성공률을보였으며, 이런결과를토대로연구팀은현재의얼굴인증메커니즘을개선할필요가있다고어필하였음 연구팀이애플의페이스 ID 를대상으로테스트할지의여부는아직알려지지않고있으며, 트루뎁스카메라가얼굴을 3D 로감지할수있어아이폰 X 에무단으로접근할수없을것으로보이긴하지만만약 VR 로표현된얼굴을 3D 프린터로출력하면상황은달라질지모름 실제로독일의보안솔루션기업인 시큐리티리서치랩 (Security Research Labs) 은얼굴의 3D 이미지를 3D 프린터로생성하여얼굴인증시스템을테스트하는연구를진행하고있음 이기업은피험자의 3D 얼굴형상을가지고마이크로소프트의얼굴인증시스템인 헬로 (Hello) 에서인증받는데성공했다고하며, 아이폰 X 가정식출시되면페이스 ID 의보안성을검증하는작업을시작할것이라고함 얼굴인증과관련한가장최근의흥미로운연구로는영국노팅엄대학과킹스턴대학연구팀이발표한 1 장의얼굴사진에서인공지능을이용하여 3D 로얼굴을구성 하는기술임 36 www.iitp.kr
최신 ICT 이슈 컴퓨터비전에서얼굴을 3D 로파악하는것은매우어려운기술이기때문에보통은많은사진을입력하고이들로부터 3D 이미지를재구성하는것이일반적인방법임 이에비해노팅엄대학과킹스턴대학연구팀은 CNN(Convolutional Neural Network) 기술 < 자료 > http://www.cs.nott.ac.uk/~psxasj/3dme/ 을활용, 얼굴사진과본인의 3D 이미지로교육함으로써, 알고리즘이 1 장의얼굴사진 [ 그림 6] 사진 1 장으로얼굴을 3D 로재구성에서 3D 이미지를재구성하는것을가능하게하였음 노팅엄대학이연구성과를기반으로얼굴인증시스템에대한테스트를실시한것은아니지만, 향후 AI 를악용한얼굴인증시스템에대한공격이급증할수있음을시사하고있으며, 아이폰 X 가출시되면페이스 ID 해킹레이스가시작되고애플은다양한도전을받게될것임 얼굴인식이향후인증기술의주류가될지, 아니면이용자의호응과신뢰를얻지못해또다른인증기술이모색될지, 당분간애플페이스 ID 의행보에관심이모일전망 다양한생체인식방식가운데얼굴인증방식은정밀도와활용성이높기때문에향후크게확산될것으로보는전문가들이많으며, 3~5 년후에는인증기술의절반이상이얼굴인증이될것이라는예측도있음 다른생체인식과비교해보면, 목소리인증은콜센터등에서사용되고있지만복제하기가쉬워채택이제한적이며, 이런이유로아마존에코 (Amazon Echo) 등은인증이아닌이용자식별을위해목소리를사용하고있을뿐임 또한, 현재는지문인증이생체인식중가장폭넓게이용되고있지만작은센서로지문을정확하게읽는기술은쉽지않으며, 지문또한복제가가능해보안상우려도있음 이런이유로생체인식에서얼굴인증이주목받고있는것이며, 아이폰 X 가아직정식출시되지않았음에도페이스 ID 는이슈를만들고있고얼굴인증기술의동향과관련해많은관심이쏟아지고있는것임 아이폰 X 와관련해향후또하나주목해야할것은홍채인식 (Iris Recognition) 으로발전할가능성이며, 홍채인식은정밀도가얼굴인식보다높아오래전부터주목받아온방식이지만적외선센서등전용장비가필요하기때문에쉽사리보급이진행되고있지않음 삼성전자의갤럭시노트 7 과노트 8 이홍채인식기능을이미제공하고있긴하지만인증정확도와보안성에대해서는아직평가가정확하지않은상황인데, 아이폰 X 가얼굴인식을위 정보통신기술진흥센터 37
해적외선센서를탑재함에따라향후홍채인증을진행하는것아니냐는루머도나오고있음 비즈니스타이밍포착에천재적인애플이이번에도얼굴인증을대세인증기술로밀어올릴지, 페이스 ID 에대한다양한도전을극복하지못해새로운인증기술을모색하게될지, 아이폰 X 가받아들성적표에벌써부터많은관심이모이고있음 [ 참고문헌 ] [1] India Times, Decoding Apple iphone X s FaceID & How Face Recognition Tech Will Soon Make Passwords Extinct, 2017. 9. 24. [2] Mashable, Warnings AI technology can build your face in 3D using a photo, 2017. 9. 19. [3] Cnet, iphone X: How Face ID works, 2017. 9. 14. [4] Wired, Hackers Trick Facial-Recognition Logins With Photos From Facebook, 2016. 8. 19. 38 www.iitp.kr