런던 남서부 지역에 거주한다면, 템스강둑을 따라 형성된 가로수길인 테딩턴(Teddington)으로 진입할 수 있다. 무해한 지역인 테딩턴에서 영국의 가장 독특한 보안 프로그램을 발견할 수 있다. 바로 더 뛰어난 회복성을 갖춘 새로운 영국의 시간 측정 방법을 개발 중인 정부 산하 연구 기관인 ‘국제 시간 센터(National Timing Centre, NTC)’이다.
영국은 지난 수십 년간 세계 다른 국가와 마찬가지로 우주 궤도를 도는 위성이 보내는 신호인 세계 내비게이션 위성 시스템(GNSS)에 의존해, 정확한 시간을 확인했다. GNSS 신호는 모바일 네트워크와 에너지 그리드, 인터넷의 기반을 제공한다. 전 세계 인구가 사용하는 스마트폰과 노트북을 포함한 일상 속 수많은 스마트 기기에 시간을 알려주는 역할을 한다. 그러나 GNSS 자체에 장애가 발생하거나 시스템 전체가 망가져 심각한 여파가 이어질 것이라는 우려의 목소리가 커지는 상황이다. GNSS 신호 장애가 5일간 이어질 때의 영국 경제 손실 금액은 총 52억 파운드(61억 5,000만 달러)로 추산된다.
2017년, 영국 정부가 공식 발행한 독자적 보고서는 정확한 시간 측정이나 GNSS 신호의 정확한 시간 측정 기능 제공 역할의 중요성을 무시하는 일이 매우 심각하다고 선언했다. 이어서 자연 간섭과 의도적인 간섭 때문에 발생하는 GNSS의 취약성을 제대로 이해하지 못했다고 덧붙여 전하며, 영국에 정확한 시간 측정 회복성 강화 단계를 권고했다.
NTC 프로그램 국장 레온 로보(Leon Lobo)는 “인간의 시간 의존성과 시간의 눈에 보이지 않는 유용성 모두 디지털 인프라 전 영역에 걸쳐 급속도로 증가하고 있다”라고 말했다. 그러나 지금도 영국은 취약한 시스템을 바탕으로 시간 측정 결과를 제공한다. 바로 2020년, NTC 프로그램이 출범한 이유이다.
스마트폰이 탑승 예약을 마친 기차표의 출발 시간과 현재 시간을 동시에 똑같이 보여주는 일은 과거에는 상상할 수 없던 일이다. 그러나 GNSS 신호 덕분에 모두 한 번에 확인하는 것이 가능해졌다. GNSS 신호는 여러 위성 집단을 통해 전송한다. 신호는 코드화된 메시지를 전송해 각각의 위성과 위치, 다양한 원자시계를 통해 생성하는 안정적인 시간 기록, 시간 측정의 황금 표준을 제공한다. 시간은 특정 원자의 진동을 집계하여 측정한다. 시간 측정에 활용하는 원자는 일관성이 높고 안정적이다. 즉, 시간 측정 시 유동적인 요소에는 거의 의존하지 않는다는 의미이다. 일례로, 미국 항공우주국(NASA)의 원자시계는 1,000만 년이 지나도 정확성을 유지한다.
위성보다 수천 km 아래에 있는 지구에서 GNSS 수신기로 신호를 받으면, 신호 전송과 수신 시간 차이를 측정해, 신호를 전송한 위성과의 거리를 계산할 수 있다. 라디오 신호의 속도가 알려졌기 때문이다. 신호를 받은 수신기는 최소 4개의 위성이 보낸 신호를 받을 수 있다. 그리고 미터 단위로 정확한 위치를 측정하고, 마이크로초 격차로 현지 시각도 파악할 수 있다.
GNSS 신호로 측정한 시간 데이터는 스마트폰이나 차량 내부 내비게이션 시스템 등 소형 칩 크기 수신기를 장착한 기기 무엇이든 채택할 수 있다. GNSS는 초기 위성 발사 이후에는 저렴하다. 더 정확한 시스템을 지역적으로 구축할 수는 있으나 일반적으로 GNSS는 실제 현지 원자시계가 없더라도 세계 단위로 정확한 원자시계를 전달할 수 있다. 그러므로 전 세계 수십억 인구가 매일 사용하며, 응급 구조와 항공, 농작물 수확 등 정확한 시간이나 위치가 필요한 광범위한 서비스의 중추가 된다.
측량 기술 전문가 개빈 쉬록(Gavin Schrock)은 “GNSS 사용은 가장 저렴한 비용으로 정확한 시간을 확보할 방법이다. 무료이며, 세계 어디서나 활용할 수 있기 때문이다. 아무것도 없는 곳에서 컴퓨터 네트워크를 설치하고자 한다면, GNSS로 빠른 속도로 손쉽게 정확한 시간을 확인할 수 있다”라고 설명했다.
[사진=Unsplash]
GNSS 신호로 측정한 시간은 전체 네트워크의 기기와 시스템 동기화에도 사용해, 대다수 지역별 시간 측정 결과보다 일관성과 정확성이 더 뛰어난 시간 전송을 유지한다. 배터리형 시계와 플러그인 시계, 기계식 시계 모두 서서히 실제 현지 시각으로 서로 변경한다. 각각의 물리적 특성과 기온 변화, 간혹 자기장 간섭 등이 발생하기 때문이다. 일반적인 시계는 1년간 한 시간 이상 시간을 변경한다.
따라서 GNSS 시간을 전송받는 기업과 서비스 모두 시간 측정 결과를 현지 전문 시계 제조사에 공급한 뒤 정확한 시간을 널리 알린다. 고정된 모바일 이동통신 기업은 기지국 간 동일한 시간을 제공하려 한다. 일상 속 기기에 전력을 공급하는 에너지 그리드도 GNSS에 의존해 시간을 동기화한다. 그리드 전 영역의 전력 측정을 꾸준히 이어가고, 네트워크를 통해 전력 흐름을 최적화하기 위한 시간 기록을 제공해야 한다. 모든 시계 간 합의가 있을 때만 가능한 일이다. 금융 서비스 산업도 GNSS 시간 기록에 의존해, 규제 감독을 위해 시간에 따른 명령과 상호작용한다.
미국 국토안보부는 통신이나 에너지, 금융 부문의 정확한 시간 확인 불가능 혹은 시간 기록 전송 장애가 발생한다면, 미국 경제 안보와 공중보건, 안전 등이 취약해질 수 있다고 경고했다. 현대 네트워크의 상호의존성을 고려하면, GNSS는 여러 산업 분야와 애플리케이션에 심각한 문제를 일으킬 수 있는 유일한 장애 발생 지점이 될 수 있다. 산업화된 사회의 거의 모든 측면에 숨겨진 의존성에 피해를 주게 될 것이다.
그러나 GNSS 오류 발생 시 문제는 지금까지 거의 고려하지 않았다. 위성과 함께 자기장 폭풍과 우주 잔해가 발생할 수 있다. 모두 위성 신호 전송을 중단하거나 위성 기능 전체를 마비시킬 수 있다. 이동통신 전문가 울리치 콘(Ulrich Kohn)은 “GNSS 신호가 중단될 수 있는 이유는 여러 가지이다. 실제로 GNSS 신호 중단은 매우 심각한 피해로 이어질 수 있다”라고 말했다.
위성이 전송하는 신호가 취약하므로 GNSS를 활용하는 모든 서비스를 신호 간섭 요소로 의심할 수 있다. 바로 간섭이 발생하면서 신호를 잃게 되는 영역이다. GNSS 신호 장애로 접속 장애가 발생할 수 있는 장비가 갈수록 증가하면서 GNSS 신호 장애 발생 범위와 규모 모두 증가하는 추세이다. 전자 태그 모니터링을 우회할 방법을 찾느라 혈안인 범죄자부터 인증되지 않은 정거장 정보를 숨기려는 운전자까지 GNSS 신호 간섭 원인이 될 수 있다.
저가 트럭 신호 방해 기기 구매 비용은 100달러 미만이지만, 허술하게 제작된 탓에 실제 설계 당시 의도한 것보다 더 심각한 수준으로 신호 전송을 방해할 수 있다. 2009년, 영국 등대 전력 공급 유지를 담당한 갈라테이아(Galatea) 선박에 탑재된 수신기가 1,000분의 1 미만의 휴대전화 전력 공급을 방해했다. 가짜 위치를 표시하는 선박의 전자 차트가 원인이었다. 결국, 자동 조타 장치가 선박을 잘못된 경로로 이동하도록 유도했다.
갈수록 심각해지는 또 다른 문제는 가짜 신호를 지상 기지국의 수신기에 전송하여 정보를 시스템에 전송하는 문제를 일으키는 도청 문제이다. 신호 방해와 마찬가지로 해커 세력과 독재 국가 산하 정보국이 도청할 위험성이 있다. 그러나 놓친 신호보다 가짜 신호를 감지하는 것이 더 어렵다는 점에서 도청이 신호 방해보다 더 위험하다.
2014년, 러시아의 크림반도 합병 이후 우크라이나로 전송되는 GNSS 신호 차단 이후 우크라이나 전역의 위치와 내비게이션, 시간 서비스가 중단된 것으로 알려졌다. 그리고 2017년, 흑해의 선박 20척이 GNSS 신호 도청 사실을 보고했다. 당시 도청은 선박이 32km 이상 떨어진 육지로 이동하도록 유도했으며, 러시아가 새로운 전자 전쟁을 시험 중이라는 내용이 보도되었다.
콘은 “현재 특정 국가의 해커 조직이 GNSS 신호 방해에 더 큰 관심을 보일 수 있는 지정학적 상황 때문에 GNSS 신호 장애의 위험성이 더 심각해졌다. 따라서 국익에 매우 중요한 애플리케이션이 있다면, GNSS 신호에만 의존하는 것이 좋은 방법은 아니라고 생각한다”라고 설명했다.
NTC가 제시하는 해결책은 GNSS의 대안을 제공하는 독자적 서비스 기관을 설립하는 것이다. GNSS는 테딩턴 시설을 포함해 영국 전역의 보안이 철저한 시설 4곳의 원자시계 네트워크를 침해할 위험성이 있다. 안정성이 완벽한 충격파를 생성하면서 초 단위로 정확성을 제공한다. ‘RETSI(Resilient Enhanced Time Scale Infrastructure)’라는 이름으로 알려진 대안 서비스는 원자시계 네트워크 시설 한 곳에 문제가 발생해도 활용할 수 있다. 로보 국장은 “회복성 생성 경로는 다양하다. 단 한 가지 해결책에 의존하기보다는 다양한 장애 모드를 갖추었다”라고 말했다.
NTC는 RETSI에서 현재 GNSS로 측정하는 시간만큼 정확한 현지 시간을 직접 관리할 예정이다. RETSI는 라디오 신호와 여러 위성, 광케이블을 통해 핵심 서비스로 시간을 전파할 예정이다.
로보 국장은 “더 우수한 회복성은 RETSI가 각각의 시스템이나 중요한 혁신의 원천이나 심장박동과 같은 역할을 할 것”이라고 언급했다. 은행과 이동통신사, 방위산업체, 그리고 시간에 따른 서비스 제공 기업 등 회복성이 뛰어난 시간에 의존하는 기관 모두 RETSI로 전환할 수 있다. RETSI는 더 나아가 새로운 기술 혁신 속도를 높이고, 기업의 신제품 및 서비스 전달이 가능해지도록 지원할 것이다. 예를 들어, 정확하면서 강력한 시간 기록은 스마트 그리드와 스마트 시티, 커넥티드 자율주행 차량의 근간이 될 것이다.
쉬록은 “우수한 인터넷을 갖추면, 인터넷에 애플리케이션을 설치할 수 있다. 훌륭한 시간 네트워크를 갖추었다면, 보급된 시간 애플리케이션을 적용할 수 있다. 이와 같은 중추가 있다면, 기업은 더 나은 서비스를 제공할 수 있다”라고 전했다.
NTC의 작업이 매우 독특한 작업이라는 의미는 전혀 아니다. 세계 다른 국가도 RETSI와 비교할 만한 원자시계의 메쉬 네트워크를 갖추었기 때문이다. 그러나 대부분 GNSS를 안정적으로 사용하기 어려운 지역이나 연구소 단위에만 갖추었다. 일례로, 일본은 지진 위험성 때문에 시간 동기화 센터의 네트워크에 의존한다. 중국과 미국 등 세계 여러 국가에도 비슷한 네트워크가 있다. 그러나 쉬록이 언급한 바와 같이 모두 정확한 시간 커뮤니티와 산업 이외 영역에서 시행하는 사례는 드물다.
RETSI가 2024년 중으로 출시돼, 인터넷을 통해 기본적으로 무료 접근이 가능하면서 광케이블로 가장 확실하면서 정확성이 높은 서비스 제공이 실현될 것이라는 기대가 있다. 로보 국장은 여러 산업에서 정확한 시간 수요가 증가하는 가운데, RETSI가 정확한 시간 이해 방식의 주요 변화 시작점이 될 것으로 확신한다.
로보 국장은 “미래에는 RETSI를 실제로 활용하게 될 것이다. 전력과 수자원, 가스와 마찬가지로 강력한 보안이 적용돼, 100% 확실한 신뢰성과 함께 모든 애플리케이션에 사용할 수 있을 것이다”라고 말했다.
** 위 기사는 와이어드UK(WIRED.co.uk)에 게재된 것을 와이어드코리아(WIRED.kr)가 번역한 것입니다. (번역 : 고다솔 에디터)
![[사진=Unsplash]](/news/photo/202208/4168_5522_4252.jpg)
뉴스레터 신청