ISO 21434·UN R155, 보안 부팅·HRoT·HSM·TEE·PUF 등 요구

취약한 CAN 버스 등 보완, CAN FD 기반 상위 보안 메커니즘 중요

현대 차량에는 약 1억 줄의 코드가 포함될 수 있으며, 이는 커넥티드 및 자동화 자동차 시스템의 소프트웨어 복잡성이 증가하고 있음을 보여준다. 차량이 단순히 도로 위를 달리는 금속 덩어리로 제조된다는 인식은 이미 오래전에 시대에 뒤떨어진 것이 됐다. 자동차 분야에서 소프트웨어의 비중이 커지면서 현대 차량의 공격 표면도 확대됐고, 커넥티드 차량 플랫폼은 사이버 위협 행위자들의 표적이 되는 경우가 점점 늘고 있다.

그러나 소프트웨어만이 더 이상 사이버 범죄자의 유일한 공격 대상은 아니다. 이제 자동차 하드웨어 시스템에도 사이버보안이 필요하다. 레이저 결함 주입(LFI)과 같은 하드웨어 수준의 공격은 점점 더 많은 관심을 받고 있다. LFI 공격에서는 정밀하게 겨냥된 레이저 펄스를 이용해 반도체 소자 내부에 결함을 유발하며, 이로 인해 명령어가 건너뛰어지거나 인증이 우회되거나 기타 의도하지 않은 동작이 발생할 수 있다. 이러한 공격은 실제로 발생하기 전까지는 가능성이 낮아 보일 수 있다.

이 글에서는 자동차 사이버보안이 왜 소프트웨어뿐만 아니라 하드웨어 구성요소까지 포괄해야 하는지를 살펴본다.

■ 현대 차량의 확대되는 공격 표면 이해

사이버보안이 소프트웨어와 함께 하드웨어까지 포괄해야 하는 이유를 이해하려면, 지난 10년 동안 자동차 산업이 어떻게 변화해 왔는지를 살펴보는 것이 도움이 된다.

자동차 기술이 발전함에 따라 전자제어장치(ECU)의 수가 급증했으며, 각각의 ECU에는 복잡한 코드와 회로가 포함돼 있다. 오늘날 차량에는 차선 유지, 자동 긴급 제동, 적응형 크루즈 컨트롤 및 기타 인지·제어 기능을 포함하는 광범위한 기술 범주인 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)이 일반적으로 적용되고 있다. 이와 함께 자동차의 연결성도 높아지면서 실시간 교통 정보와 메시지를 수신하고 있다. 스마트 시티의 운영 원칙 가운데 하나는 원활한 교통 흐름을 위해 커넥티드 차량들이 서로 협력해야 한다는 것이다. 이러한 시스템 가운데 어느 것이든 사이버공격의 표적이 될 가능성이 있다.

차량 아키텍처가 보다 중앙집중형 및 존(Zone) 기반 설계로 진화함에 따라, 세분화, 격리, 제어된 통신 경로와 같은 원칙의 중요성이 더욱 커지고 있다. 이러한 접근 방식은 사이버보안 구현을 단순화하지만, 침해에 성공할 경우 그 결과는 더욱 치명적일 수 있다.

위협 행위자들은 통신 프로토콜을 악용해 공격을 수행할 수도 있다. 2025년 연구진은 제로클릭 무선 CarPlay 공격 체인을 공개했는데, Bluetooth® 페어링과 iAP2 세션 설정 과정의 취약점을 악용해 Wi-Fi®를 통해 취약한 AirPlay 소프트웨어 개발 키트(SDK) 경로에 접근하고, 영향을 받는 인포테인먼트 시스템을 침해할 수 있는 방식이었다. 2015년에는 두 명의 연구원이 Jeep의 인포테인먼트 시스템을 장악하는 것이 얼마나 쉬운지를 시연했으며, 궁극적으로 조향과 제동 같은 핵심 기능까지 제어할 수 있음을 보여줬다. 차량은 무선(OTA) 소프트웨어 업데이트, 차량 간(V2V) 통신, 그리고 Bluetooth, 셀룰러, Wi-Fi 연결을 사용한다. 이처럼 다양한 연결 방식은 보안을 보장하기 위해 보다 강화된 접근 통제를 필요로 한다.

이러한 배경에서 국제표준화기구(ISO) 21434, 유엔 유럽경제위원회(UNECE) 자동차기준조화세계포럼(WP.29), 유엔 규정 제155호(UN R155)와 같은 산업 표준 및 규제 프레임워크는 보다 강력하고 표준화된 자동차 사이버보안의 필요성을 반영한다. 그러나 이러한 규제는 단순히 소프트웨어를 강화하는 것에만 국한되지 않는다. 하드웨어 역시 보안 부팅의 무결성을 지원하고 변조 방지 기능을 제공해야 한다.

■ 하드웨어 계층에서 자동차 시스템 보호하기

제조업체는 차량의 하드웨어와 소프트웨어 구성요소를 모두 보호하기 위해 다각적인 접근 방식을 사용해야 한다.

하드웨어 보안에 사용되는 여러 방법 가운데 하나는 하드웨어 신뢰 루트(Hardware Root of Trust, HRoT)다. HRoT는 보안 부팅을 제공하고, 기반 펌웨어의 무결성을 검증하며, 민감한 암호화 키를 저장한다. 하드웨어 보안 모듈(Hardware Security Module, HSM)은 전자 부품에 내장된 전용 암호화 코프로세서로, 키를 생성하고 저장하며 안전한 인증 기능을 제공할 수 있다. 이러한 모듈은 키 저장과 암호화 연산을 주 애플리케이션 처리 환경으로부터 격리하기 때문에 민감한 정보가 노출될 가능성을 줄이고 전체 보안 아키텍처를 강화할 수 있다.

다른 방법들은 보안을 강화하기 위해 데이터 처리 영역을 물리적으로 분리한다. 예를 들어, 신뢰 실행 환경(TEE)은 주 프로세서 내부에 격리된 처리 환경으로, 대부분의 일반적인 동작이 접근할 수 없는 영역에서 핵심 기능을 안전하게 보호한다. 데이터 분류 방식에서는 데이터가 민감도 수준에 따라 그룹화된다. 이와 유사하게, 네트워크 세분화는 데이터를 서로 다른 보안 제어가 적용되는 그룹으로 나눈다.

또 다른 방법인 물리적 복제 방지 기능(PUFs)은 전자 부품 제조 과정에서 발생하는 고유한 미세 차이를 활용해 이러한 차이를 검증하는 통신을 가능하게 한다. 예를 들어 특정 하드웨어에 입력 전압을 인가하면 실리콘 칩의 미세한 차이로 인해 고유한 방식으로 응답한다. 이와 다른 응답은 비정상적인 것으로 식별될 수 있다.

자동차 사이버보안은 차량 내부 네트워킹을 보호하는 데에도 초점을 맞추고 있다. 차량 시스템 내부의 전통적인 통신 방식인 컨트롤러 영역 네트워크(CAN) 버스는 중앙 컴퓨터 없이도 수백 개의 마이크로컨트롤러가 서로 통신할 수 있도록 한다. 그러나 이 시스템은 버스에 연결된 어떤 노드든 다른 모든 노드에 메시지를 보낼 수 있고, 모든 노드가 기본적으로 신뢰된다는 점 때문에 보안 측면에서 취약한 것으로 알려져 있다.

컨트롤러 영역 네트워크 유연 데이터 전송률(CAN FD)과 같은 새로운 방식은 기존 CAN보다 더 높은 데이터 전송률과 더 큰 페이로드를 지원한다. CAN FD 자체가 본질적으로 암호화나 인증 기능을 제공하는 것은 아니지만, 확장된 페이로드와 대역폭을 통해 상위 계층의 보안 메커니즘을 지원할 수 있다.

■ 미래를 향한 가속

차량이 더욱 소프트웨어 정의형으로 전환되고 연결성이 높아짐에 따라, 효과적인 자동차 사이버보안은 보안 부팅, TEE, 보호된 차량 내 통신 아키텍처와 같은 하드웨어 지원 보안 메커니즘이 소프트웨어 제어 및 규제 준수 프레임워크와 함께 작동하는 방식에 점점 더 의존하게 될 것이다.

※ 저자 소개

포니마 압뜨(Poornima Apte)는 엔지니어 출신의 작가로, 로보틱스, AI, 사이버보안, 스마트 기술 및 디지털 전환 분야의 B2B 콘텐츠를 전문으로 한다. 트위터에서는 @booksnfreshair 계정을 통해 만나볼 수 있다.