쌍둥이의 홍채도 다르다

[산업일보]
홍채는 각막과 수정체 사이에서 동공을 둘러싸고 있는 둥근 막으로, 생후 18개월 쯤 완성된 후 거의 변하지 않는다고 의학계에 알려져 있다. 인체 내부조직 중 외부에서 보이는 유일한 조직으로 눈꺼풀, 눈썹, 망막에 의해 보호된다. 또한 망막과 달리 눈의 표면에 위치하므로, 안구 내 질병에 영향을 받지 않고 눈의 충혈에도 영향이 없다. 홍채인식 기술은 이러한 홍채를 이용해 사용자를 인증하는 기술이다.

국내 생체인식 기술의 메카인 연세대 생체인식 연구팀은 “한 사람의 홍채는 266개의 측정 가능한 특징을 가지며, 두 홍채가 서로 일치할 확률은 약 1078 분의 1로, 같은 사람일지라도 왼쪽과 오른쪽이 다르고, 같은 유전자 구조를 가진 일란성 쌍둥이 경우에도 서로 다르다”며 “동공괄약근, 동공산대근, 교원질 섬유, 자율신경환, 동공주름 등으로 엉켜있으며, 착색과 함께 홍채의 무늬를 만들어 낸다”고 설명한다.

홍채의 이와 같은 고유성은 타 생체 인식보다 고난도의 개발 기술이 필요하기에 상용화가 더디나, 오인식률을 크게 낮출 수 있는 강점을 가진다.
그에 더해 직접 홍채를 기계에 부착해야 하는 번거로움이 없는 비접촉성의 편리함과 변별력이 뛰어난 정확성이 어우러져 그 신뢰도는 꾸준히 높아지고 있다.


환경 변화 대응한 기술 개발 급선무

1987년 미국의 안과의사인 Leonard Flom과 Aran Safir가 홍채 패턴의 고유성을 밝히고 그 기술에 관한 원천 특허를 등록한 것이 홍채인식 기술 역사의 시작이었다. 현재 사용하는 알고리즘의 기반은 1994년 영국의 John G. Daugman 교수가 홍채 패턴을 256 Byte로 코드화 할 수 있는 Gabor Transform 기반의 영상 신호처리 알고리즘이다.

홍채 인식 기술의 핵심은 각기 다른 홍채 영상을 알고리즘을 이용해 코드로 변환시켜 데이터화하는 것으로, 홍채를 식별하는 과정은 크게 홍채 영상획득 부분과 홍채인식 부분으로 나뉜다.
홍채 영상획득 부분에서 홍채인식에 적합한 품질의 눈 영상을 획득한 후, 홍채인식 부분에서 획득된 눈 영상으로부터 홍채 영역을 추출, 홍채 특징 추출, 홍채 코드 생성, 특징 정합 (Matching)등을 수행해 홍채 인식의 과정이 이루어진다.

과정을 간단히 살펴보면 동공과 홍채의 경계에 해당하는 홍채 내부 경계와, 공막(Sclera)과 홍채의 경계에 해당하는 홍채 외부 경계를 검출해 ‘홍채 영역을 추출’한 후, 홍채영역에 나타나는 무늬 패턴의 특징을 추출해 홍채 무늬 패턴의 그레이(gray) 값의 변화를 반영하는 ‘홍채 특징 추출’을 거친다.

그 후, ‘홍채 코드 생성’단계에서 홍채 코드의 저장과 비교를 위해 추출된 홍채의 특징을 일정한 형태로 부호화(Encoding)한다. 홍채를 이용한 개인 식별은 비교되는 두 홍채 코드의 유사도(Similarity)를 이용해 이루어지는 것이다.




유사도를 측정하는 방법을 ‘특징 정합’이라 하며, 유사도 측정방법은 특징 추출방법과 매우 밀접하다. 두 홍채 사이의 유사도 값이 미리 선정된 임계값 (Threshold)이상이 되면 동일인으로 판정하고, 임계값 이하가 될 경우는 서로 다른 사람이라고 판단하게 되는 것이다.

이를 통해 데이터베이스에 저장된 홍채 코드와 식별을 위해 입력된 홍채의 비교가 이루어져 홍채 인식이 이루어진다. 비교 결과는 대상 코드 사이의 인정(Accept), 거부(Deny), 인식 거부(Reject) 세 가지의 유사성 판단 과정을 거쳐, 식별이 이루어진다.

이러한 인식 과정은 주위 조도의 변화나, 카메라와 얼굴 사이의 거리 변화, 카메라 광축과 눈의 불일치 등으로 인해 홍채 부분이 획득된 영상에서 항상 동일한 위치에 존재하지 않는다는 점 등의 주의가 요구된다. 주위 환경에 따라 달라지는 동공의 크기, 눈 영상 전체가 사용자의 위치에 따라서 회전될 수도 있다. 따라서 홍채인식의 정확성을 높이기 위해서는 이와 같은 현상을 반드시 해결해야 한다고 전문가들은 강조한다.


상용화 초기 … 기술 개발 가능성 풍부

현재 홍채 인식 기술은 미국의 아이리디안(IRIDIAN)이 독보적인 위치에서 개발과 연구를 선도하며, 원천기술을 세계적으로 제공하고 있다.
국내 홍채인식의 상용화는 미흡한 단계이지만, 최근 몇몇 회사들을 중심으로 홍채 인식 상용화가 시도되고 있다.

아이리스는 홍채 영상을 알고리듬을 이용해 데이터화하는 소프트웨어를 개발, 이 기술에 대한 국내 특허를 출원했다.

세텍스테크놀로지는 암호화 모듈을 내장한 홍채인식 장치를 개발했으며, 알파엔지니어링은 홍채인식을 이용한 출입통제장치 등을 개발했다.

(주)아이리텍은 홍채의 변화 및 동공의 움직임까지 파악할 수 있는 기술을 개발했다.

가격 등 뛰어넘어야 할 산 많아

현재 홍채 인식 기술의 상용화 실적은 미흡하다.
CCTV 시스템이 주류를 이루고 있는 출입통제 시스템과 영국의 소수 기업에서 실용화 하고 있는 ATM기(자동 예금 인출․예입 장치), 두 분야에 머물고 있는 상황으로, 조금씩 늘어가고 있는 국내 신기술에도 불구, 정작 실용화하기까지는 넘어야할 산이 높다.

전문가들은 그 중에서도 가장 큰 문제가 되는 것이 ‘가격‘이라고 전한다.
홍채의 영상을 추출할 수 있는 고성능 카메라는 가격이 1천만 원 정도로 고가이기에, 대중화되기에 어려움이 많다. 따라서 홍채 인식 기술은 첨단 군사시설, 연구소, 금고 등 특수한 분야부터 실용화 될 것으로 예상되고 있다.

또한 홍채는 눈을 판별해주는 카메라의 줌(ZOOM) 역할이 필수적이므로 기기의 크기가 커지며, 원거리(1m 이상)에서 홍채 패턴을 획득하기 어렵다는 점, 움직이는 상태에서 홍채 패턴 획득이 불가능하다는 점, 조명의 반사, 안경, 콘택트렌즈 등에 의한 왜곡의 문제, 정확한 동공의 중심점 찾기가 어렵다는 점 등의 단점을 극복해야 할 것이라고 입을 모은다.

결국 홍채인식 기술의 이러한 단점들을 극복해야만 발전 대로에 순탄히 들어설 수 있다며, 전문가들은 홍채 인식은 다양한 인식 기술의 융합과 응용이 우선시 돼야 한다고 주장한다. 또한 공인된 검증기관과 표준화 작업에 대한 연구, 인증시간 단축, 사용성 제고 등과 같은 과제를 함께 풀어나가야 할 것이라고 덧붙였다.



미디어다아라 김민수 기자(kms@daara.co.kr)