모바일 기기의 지문 스캐너 — 정의, 센서 유형 및 작동 원리

디스플레이 내장(화면 아래) 지문 스캐너

화면 아래 스캐너(In-Display Fingerprint Scanner)는 디스플레이 매트릭스 바로 아래에 통합됩니다. 이러한 스캐너를 탑재한 최초의 상용 기기는 2018년의 vivo X20 Plus UD였습니다. 현재 이 기술은 대부분의 Android 플래그십 및 중급형 모델에서 사용됩니다.

화면 아래 스캐너에는 두 가지 유형이 있습니다: 광학식(빛이 통과하는 OLED 화면에서만 작동)과 초음파식(모든 유형의 디스플레이에서 작동). 광학식 화면 아래 스캐너는 OLED 픽셀 사이의 틈을 통해 손가락을 조명하고 패널 아래의 센서가 반사광을 읽습니다. 스캔 영역은 일반적으로 화면에 녹색 원으로 표시됩니다.

화면 아래 스캐너의 단점은 스캔 영역이 더 작다는 점(광학식 12×8mm, 버튼식 20×10mm)과 센서 영역에 손가락을 정확히 위치시켜야 한다는 점입니다. 초음파식 화면 아래 스캐너(Qualcomm 3D Sonic Gen 2)는 면적이 64mm²이며 정확도 향상을 위해 두 개의 지문을 동시에 지원합니다.

제조업체는 화면 아래 스캐너 개선을 위해 지속적으로 노력하고 있습니다. 2024년 Qualcomm은 스캔 영역을 100mm²로 확장한 3D Sonic Gen 3를 발표했습니다. 이를 통해 화면 하단 절반의 거의 모든 영역을 터치하여 휴대폰을 잠금 해제할 수 있습니다. 광학식 화면 아래 센서의 두 번째로 큰 공급업체인 Goodix는 0.12초의 응답 시간을 달성했습니다. 이는 모든 버튼식 스캐너보다 빠릅니다.

보안 및 위조 방지

지문 스캐너의 보안은 두 가지 요소에 의해 결정됩니다: 위조 지문에 대한 센서의 하드웨어 보호와 저장된 템플릿의 암호화 보호입니다. 라이브니스 감지는 살아있는 조직과 위조물을 구별하는 핵심 기술입니다. 정전식 센서는 전기 전도도를, 초음파식은 피부의 음향 저항을, 광학식(최신 버전)은 모세혈관의 혈류 맥동을 확인합니다.

Kaspersky Lab의 연구에 따르면, 저가형 휴대폰에서 테스트된 광학식 스캐너의 72%가 실리콘 위조 지문에 속았습니다. Apple Touch ID의 정전식 스캐너는 이 공격에 저항력이 있지만, 2017년 Tencent 연구원들은 초박형 3D 프린트 커버를 사용한 공격을 시연했습니다. Qualcomm의 초음파 스캐너는 알려진 어떤 방법으로도 속지 않았습니다.

소프트웨어 수준에서 Android의 최신 구현은 지문 템플릿을 Trusted Execution Environment(TEE) 또는 하드웨어 보안 모듈(Titan 칩 또는 Qualcomm SPU의 StrongBox KeyStore)에 저장합니다. iOS는 Secure Enclave를 사용합니다. 템플릿은 암호화되어 앱에서 접근할 수 없습니다. 이는 Android CDD 및 Apple App Review Guidelines의 필수 요구 사항입니다.

각 제조업체는 자체 방식으로 보호를 구현합니다. Samsung Knox는 지문용 격리 저장소를 갖춘 자체 TrustZone을 사용합니다. Google Pixel은 Titan M2 칩으로 부트로더 수준에서 격리를 제공합니다. Qualcomm Secure Processing Unit(SPU)은 Snapdragon 프로세서의 전용 코어로, 메인 CPU의 참여 없이 생체인식을 처리합니다. NCC Group과 Kryptowire의 독립적인 감사는 세 가지 구현 모두 Android Strong 인증에 충분한 수준의 하드웨어 격리를 제공함을 확인합니다.

사용자는 지문 스캐너가 주로 편의를 위한 수단이지 절대적인 보호가 아님을 기억해야 합니다. 금융 거래 및 중요 데이터 접근에는 지문 또는 얼굴에 비밀번호 또는 하드웨어 토큰을 더한 2단계 인증을 사용하는 것이 좋습니다. 생체인식은 첫 번째 요소로 편리하지만, 공격자와 기밀 데이터 사이의 유일한 장벽이 되어서는 안 됩니다.

코드 예제: Android의 BiometricManager

Android BiometricManager를 사용하면 인증을 호출하기 전에 기기에서 지문 스캐너의 존재 여부와 유형을 확인할 수 있습니다. 이는 생체인식 센서가 없거나 손상된 시나리오를 올바르게 처리하기 위해 중요합니다. 아래는 스캐너 사용 가능 여부를 확인하는 예제입니다.

class FingerprintChecker {

    fun checkSensor(context: Context) {
        val biometricManager =
            context.getSystemService(BiometricManager::class.java)

        val authenticators =
            BiometricManager.Authenticators.BIOMETRIC_STRONG

        when (biometricManager.canAuthenticate(authenticators)) {
            BiometricManager.BIOMETRIC_SUCCESS -> {
                println("스캐너 사용 가능")
            }
            BiometricManager.BIOMETRIC_ERROR_NO_HARDWARE -> {
                println("지문 스캐너가 없음")
            }
            BiometricManager.BIOMETRIC_ERROR_HW_UNAVAILABLE -> {
                println("스캐너를 일시적으로 사용할 수 없음")
            }
            BiometricManager.BIOMETRIC_ERROR_NONE_ENROLLED -> {
                println("등록된 지문이 없음")
            }
        }
    }
}

BIOMETRIC_STRONG 플래그가 있는 canAuthenticate 메서드는 기기에 Class 3 센서(가장 안전함)가 있는지 확인합니다. 화면 아래 스캐너 및 초음파 센서의 경우 Android는 센서가 Strong으로 인증된 경우에만 BIOMETRIC_SUCCESS를 반환합니다. 지문 스캐너가 없는 경우 사용자에게 대체 인증 방법(PIN 코드, 비밀번호 또는 얼굴 로그인)을 제안해야 합니다.