UWB 디지털 키가 릴레이 공격을 막는 건 거리를 시간으로 재기 때문입니다

BLE·NFC 디지털 키가 신호 세기로 근접을 짐작하다 릴레이 공격에 뚫린 이유와, UWB가 비행시간으로 실제 거리를 재 중계 지연을 걸러내는 원리를 기술적으로 정리합니다.

정현진(Hyunjin Jeong) · 2026-07-24 · 10분 분량

주차장에 세워 둔 차의 스마트키는 분명 집 안 현관 옷걸이에 걸린 외투 주머니 속에 있었습니다. 그런데 새벽에 차 문이 열렸고 시동까지 걸린 채 사라졌습니다.

이런 일은 도시 괴담이 아니라 2011년에 이미 실차로 재현된 공격입니다. 스위스 취리히 연방공대(ETH Zürich) 연구팀은 8개 제조사의 차량 10종을 실험해, 열쇠가 최대 50m 떨어진 벽 너머에 있는데도 문을 열고 시동을 거는 데 성공했습니다.¹

같은 수법이 현관 스마트락과 스마트폰 디지털 키에도 그대로 통합니다. 폰은 집 안에 있는데 문 앞의 누군가에게 열립니다. 여기서 하나의 질문이 나옵니다. 폰은 분명 안에 있는데 문은 왜 열렸을까요.

한 줄 요약 BLE·NFC 디지털 키가 뚫린 건 암호가 약해서가 아니라 ‘가까움’을 신호 세기로 짐작했기 때문입니다. 세기는 중계기로 얼마든지 살려 보낼 수 있어, 열쇠가 멀리 있어도 바로 옆인 것처럼 통과합니다. UWB는 이 판정을 빛의 속도로 왕복 시간을 재는 문제로 바꿔, 중계가 반드시 남기는 지연을 걸러 냅니다.

집 안 소파의 폰으로 현관문이 열리는 릴레이 공격의 원리

릴레이 공격(중계 공격, relay attack)은 멀리 있는 열쇠의 신호를 중간에서 이어 붙여, 열쇠가 바로 옆에 있는 것처럼 속이는 수법입니다.

장면으로 그리면 이렇습니다. 한 사람은 현관문 앞에 서고, 다른 한 사람은 집 안 소파에 놓인 폰 근처에 섭니다. 두 사람이 든 중계기 한 쌍이, 문이 폰을 부르는 신호와 폰이 답하는 신호를 실시간으로 서로에게 넘겨 줍니다. 문 입장에서는 폰이 바로 앞에 있는 것과 구별되지 않습니다.

중요한 건 이게 개념 실험이 아니라는 점입니다. 취리히 연방공대 실험에서는 차에서 열쇠로 가는 한 방향 신호만 이어 붙여도 공격이 성립했고, 열쇠와 차의 실제 거리는 벽 너머 최대 50m까지 벌어져 있었습니다.¹ 장비도 특별하지 않았습니다. 값싸고 작게 만들 수 있는 물리계층 중계기 한 쌍이면 충분했습니다.²

이 글이 답하려는 질문은 하나입니다. 똑같이 무선인데 UWB(초광대역) 디지털 키에서는 왜 이 수법이 통하지 않는가. 답은 근접을 판정하는 방식이 근본에서 다르기 때문인데, 그 차이를 하나씩 풀어 보겠습니다.

BLE·NFC 키는 거리를 재는 게 아니라 세기로 짐작합니다

먼저 뚫리는 쪽의 구조를 정확히 봐야 합니다.

BLE(저전력 블루투스) 기반 디지털 키는 수신 신호 세기, 곧 RSSI(신호 세기, received signal strength indication)로 ‘가깝다’를 판정합니다. 신호가 세게 잡히면 가깝다고 보는 방식입니다. NFC(근거리 무선통신)는 애초에 통신이 성립하는 거리 자체가 수 cm로 좁아, 통신이 되면 곧 근접이라고 봅니다.

여기서 함정이 생깁니다. 신호 세기는 거리를 직접 잰 물리량이 아니라, 거리가 멀수록 신호가 약해진다는 성질을 빌린 대리 지표일 뿐입니다. 그래서 중계기로 신호를 이어 붙이면서 세기만 살려 보내면, ‘가까움’ 판정을 그대로 통과시킬 수 있습니다.

취리히 연방공대 연구팀은 이 문제의 뿌리를 한 문장으로 정리했습니다. 차가 확인하는 것은 ‘올바른 열쇠가 물리적으로 가까이 있는가’가 아니라 ‘올바른 열쇠와 통신이 되는가’이며, 통신이 된다는 사실을 근접의 증거로 가정한다는 뜻입니다. 그리고 이 가정은 적대적 상황이 아닐 때만 참이라고 못 박았습니다.³

세기와 시간을 비교해 보면 약점이 분명해집니다. UWB 인증기관인 FiRa 컨소시엄(FiRa Consortium)은 이 방식이 더 안전한 이유를, 신호 세기를 위조하는 것보다 시간을 위조하는 것이 어렵기 때문이라고 설명합니다.⁴ 세기는 증폭하면 그만이지만, 시간은 그렇게 다루기 어렵습니다.

암호가 강해도 소용없던 이유는 릴레이가 내용이 아니라 위치를 속이기 때문입니다

흔한 오해부터 풀어야 합니다. ‘암호가 강하면 안 뚫린다’는 생각입니다.

릴레이 공격자는 메시지를 풀어 읽거나 위조하지 않습니다. 정당한 두 단말이 주고받는 정당한(암호화된) 대화를, 물리계층에서 통째로 이어 붙일 뿐입니다. 취리히 연방공대 연구팀의 중계기는 신호를 해석하지도 수정하지도 않고, 중계 특유의 지연만 더했습니다.²

그래서 챌린지-리스폰스 인증이나 롤링코드가 아무리 완벽해도 릴레이는 따로 성립합니다. 원논문은 중계기가 변조 방식·프로토콜·강한 인증·암호화의 존재와 완전히 무관하며, AES나 RSA 같은 강한 암호를 쓰는 시스템도 여전히 취약하다고 명시합니다.⁵ 열쇠와 문이 물리적으로 가깝다는 전제 자체가 무너지기 때문입니다.

방어선이 어디에 있어야 하는지가 여기서 드러납니다. 릴레이는 대화의 내용이 아니라 두 단말의 위치 관계를 속이는 공격이므로, 막는 층도 암호가 아니라 거리를 증명하는 층이어야 합니다. 취리히 연방공대 연구팀도 안전한 시스템이라면 차와 열쇠가 물리적 근접을 안전하게 검증해야 한다고 결론짓고, distance bounding(거리 한정)에 기반한 새 방식을 제안했습니다.³

이 거리 한정이라는 개념 자체는 1993년 유로크립트(EUROCRYPT '93)에서 처음 제시된 것으로 거슬러 올라갑니다.⁶ 핵심 발상은 단순합니다. 거리는 암호로 증명하는 것이 아니라, 메시지가 오가는 왕복 시간의 상한으로 증명한다는 것입니다.

UWB는 빛의 속도로 왕복 시간을 재서 실제 거리를 만듭니다

UWB(초광대역)가 근접을 판정하는 방식은 세기 추정과 완전히 다릅니다.

원리는 ToF(비행시간, time-of-flight)입니다. 신호가 두 기기 사이를 날아가는 데 걸린 시간에 빛의 속도를 곱하면 거리가 나옵니다. UWB 칩 제조사 Qorvo의 기술 문서는 이 방식이 cm 단위 정밀도의 거리 측정을 가능하게 한다고 설명합니다.⁷ FiRa의 용어 안내도 초등학교에서 배운 ‘거리 = 속도 × 시간’ 공식 그대로, 그 속도가 무선 신호가 이동하는 빛의 속도라고 풀어 놓습니다.⁸

이게 가능한 물리적 토대는 펄스의 폭입니다. UWB 펄스는 폭이 약 2나노초에 불과해, 벽이나 물체에 반사된 신호가 뒤섞여도 도착 시각을 또렷하게 집어낼 수 있습니다.⁹ 시각을 정밀하게 집어낼 수 있으니, 그 시각으로 거리를 정밀하게 계산할 수 있습니다.

이제 왜 중계 지연을 숨길 수 없는지가 물리로 설명됩니다. 전파는 빛의 속도로 이동합니다. 빛은 1나노초에 약 30cm를 나아가므로, 거꾸로 1m는 약 3.3나노초에 대응합니다. 여기서 계산해 보면, 중계기가 신호를 받아 다시 쏘는 데 드는 처리 시간은 절대 0이 될 수 없어 왕복 시간은 늘어나는 방향으로만 움직입니다.

숫자로 보면 더 선명합니다. 취리히 연방공대 연구팀은 거리가 왕복 비행시간에 곧바로 비례한다는 점을 짚으면서, 30m 케이블로 신호를 중계하면 응답이 빛의 속도로 전파한다고 가정해도 왕복 시간에 약 250나노초의 지연이 더해진다고 계산했습니다.¹⁰ 검증하는 쪽 입장에서 이 지연은 ‘열쇠가 더 멀리 있다’로만 읽힙니다. 세기와 달리 시간은 공격자가 원하는 방향으로 줄일 수가 없습니다.

두 방식의 차이를 한눈에 정리하면 이렇습니다.

시간도 속일 수 있지 않느냐는 반문은 STS가 막습니다

기술 배경이 있는 독자라면 바로 반문할 것입니다. 다음에 올 신호를 미리 예측해서 앞당겨 쏘면, 도착 시각을 당겨 거리를 짧게 만들 수 있지 않느냐는 것입니다.

먼저 거리 한정의 요체를 정확히 봐야 합니다. 응답은 신호를 받아 처리하고 되쏘는 데 걸리는 물리적 하한 시간보다 빨리 도착할 수 없습니다. 옥스퍼드 대학 아카이브에 실린 2010년 USENIX Security 논문은, 신호를 1나노초 안에 받아 처리하고 되쏘는 시스템을 실제로 구현했고, 이런 하한 덕분에 악의적인 응답자가 실제보다 가깝게 속일 수 있는 폭이 약 15cm에 그친다는 것을 실증했습니다.¹¹ 응답 지연을 마음대로 0에 가깝게 만들 수 없다는 뜻입니다.

그럼 ‘미리 앞당겨 쏘기’는 왜 막힐까요. UWB가 거리 한정을 실제로 구현하는 장치가 STS(스크램블드 타임스탬프 시퀀스, scrambled timestamp sequence)이기 때문입니다. STS는 비밀키로 만든 암호학적 난수를 실어 나르는 물리 신호입니다. FiRa 백서는 secure ranging(보안 거리 측정)을, 측정 거리가 항상 실제 물리 거리의 상한이 되도록 보장하는 거리 한정으로 정의하고, 이 성질이 바로 STS 신호로 구현된다고 설명합니다.¹²

여기서 ‘앞당겨 쏘기’가 막히는 이유가 나옵니다. 동적 STS에서는 암호 자료가 신호 슬롯마다 바뀌므로, 키를 모르는 제3자는 다음에 올 시퀀스를 예측하거나 나중에 재생하기가 어렵습니다.¹³ 위협 모델에서도 공격자는 STS 난수 생성기를 시딩하는 값을 전혀 모른다고 가정합니다. 다음 펄스를 알 수 없으니, 도착 시각을 통제해 당기는 방식이 통하지 않습니다.

바꿔 말하면 이 방어는 저지연으로 설계된 채널과 예측 불가능한 타이밍 신호가 함께 있어야 성립합니다. 시각을 늦추는 방향(더 멀게 보이기)은 물리가 막고, 시각을 당기는 방향(더 가깝게 보이기)은 암호가 막는 셈입니다.

자동차에서 검증된 방식이 현관으로 넘어오고 있습니다

이 메커니즘은 먼저 자동차 디지털 키에서 표준으로 자리 잡았습니다.

자동차 연결 표준화 기구인 CCC(Car Connectivity Consortium)는 2021년 4월 21일 디지털 키 3.0 규격을 발표했습니다. 구조는 두 단계입니다. 차와 폰이 먼저 BLE로 디지털 키를 인증하고, 그다음 UWB로 secure ranging 세션을 열어 기기 위치를 정확히 측정합니다.¹⁴ 폰을 가방이나 주머니에 둔 채로 문에 다가가면 열리는 방식이 이렇게 나옵니다.

‘UWB가 릴레이 공격을 막는다’는 것도 이 기구의 공식 문서에 그대로 적혀 있습니다. CCC 백서는 UWB 비행시간 측정이 신호 증폭에 기반한 릴레이 공격을 막으며, 이 보호를 secure ranging이라 부른다고 명시합니다. 이 정밀도는 IEEE 802.15.4z 표준의 HRP UWB 방식을 최적화해 얻었고, 거리 측정에 쓰이는 키는 공격 창을 줄이기 위해 12시간마다 만료되도록 설계했습니다.¹⁵

같은 조합이 이제 현관 스마트락 표준으로 넘어오고 있습니다. 국제 표준화 단체 CSA(Connectivity Standards Alliance)의 접근제어 표준 Aliro는 통신 방식으로 NFC(13.56MHz), BLE(2.4GHz), 그리고 기본적으로 채널 9(7.75~8.25GHz)에서 동작하는 UWB를 함께 정의합니다.¹⁶ 특정 제조사에 묶이지 않은 벤더 중립 표준이라는 점이 핵심입니다.

2026년 2월 26일 발표된 Aliro 1.0은 이 역할 분담을 더 또렷하게 못 박았습니다. NFC는 문에 대는 탭 방식, BLE는 사용자가 먼저 여는 원거리 방식, 그리고 BLE와 UWB를 함께 쓰는 끊김 없는 hands-free 인증을 각각 정의합니다. 적용 범위에는 사무실과 공동주택은 물론, 통신망이 없는 지하 주차장과 엘리베이터까지 들어갑니다.¹⁷ 차키에서 검증된 방식이 같은 원리로 현관 문턱을 넘고 있는 셈입니다.

UWB도 만능은 아니며 완벽 차단이 아니라 공격 비용을 급격히 올립니다

여기서 균형을 잡아야 합니다. UWB가 릴레이를 ‘물리적으로 불가능하게’ 만든다고 말하면 과장입니다. 정확한 표현은 공격의 비용과 난도를 급격히 올린다는 데 있습니다.

물리계층 자체를 파고든 연구가 있습니다. 2022년 USENIX Security에서 발표된 ‘Ghost Peak’ 연구는, IEEE 802.15.4z HRP UWB에 대해 암호 자료를 전혀 몰라도 실제 12m 거리를 스푸핑상 0m로 줄이는 데 성공했습니다. 성공 확률은 최대 4%, 장비는 65달러짜리 기성품이었습니다.¹⁸ 시뮬레이션이 아니라 애플 U1 칩과 NXP·Qorvo 칩이 실제로 물린 환경에서 재현됐고, 연구진은 이 결과를 해당 제조사들에 책임 공개했습니다.¹⁹

다만 이 수치는 반대로 읽을 여지도 함께 담고 있습니다. 같은 논문은 성공 확률 4%가 단발 측정에 기대는 시스템을 속이기에는 충분하다고 하면서도, 전형적인 오수용률이 출입 통제에서 100만 번에 한 번, 모바일 결제에서는 그보다 훨씬 낮은 수준이라, 위조 측정이 실제로 받아들여지기까지 며칠에서 몇 년이 걸린다고 밝혔습니다.²⁰ 반복·다중 측정과 낮은 문턱값으로 실사용 안전 마진을 크게 확보한다는 뜻입니다.

보안이 UWB 자체에서 나오지 않는다는 점도 분명히 해야 합니다. FiRa 백서에 따르면 신호를 암호화하고 인증하고 키를 파생하는 과정은 미국 표준기술연구소(NIST)가 승인한 표준에 기대며, 그 바탕이 되는 키 자료는 조작에 강한 시큐어 엘리먼트에서 조달됩니다.²¹ 페어링과 암호 계층이 받쳐 주지 않으면 UWB의 거리 측정도 보호되지 않습니다. UWB는 인증을 대신하는 것이 아니라 그 위에 얹히는 한 겹의 물리계층 방어입니다.

모든 UWB 측정이 안전한 것도 아닙니다. STS에는 정적 방식과 동적 방식이 있는데, 정적 방식은 라운드마다 암호 자료를 재사용해 측정 정확도만 높일 뿐 어떤 보안도 보장하지 않습니다.²² 릴레이와 거리 축소에 대한 저항은 슬롯마다 암호 자료가 바뀌는 동적 방식으로 올바로 구현했을 때만 성립합니다.

범위를 벗어나는 지점도 짚어 둡니다. UWB 칩을 실은 폰과 스마트락은 아직 널리 퍼지지 않았고 원가·전력 부담이 따르는 편입니다. 또한 재밍이나 측파일 결함, 소프트웨어 취약점, 크리덴셜 탈취 같은 공격면은 릴레이와는 별개의 문제로, UWB 거리 측정이 답을 주는 영역이 아닙니다.

뚫린 문제의 핵심은 가까움을 세기로 짐작했다는 것입니다

정리하면 이렇게 됩니다.

BLE·NFC 디지털 키가 릴레이 공격에 뚫린 건 암호가 약해서가 아닙니다. ‘가까움’을 신호 세기로 짐작했기 때문이고, 세기는 중계기로 얼마든지 살려 보낼 수 있는 값이기 때문입니다. FiRa가 이 대비를 한 문장으로 요약합니다. 시간을 위조하는 것이 신호 세기를 위조하는 것보다 어렵다는 것입니다.⁴

UWB가 막는 방식은 판정의 축을 바꾸는 데 있습니다. ‘가까움’을 세기로 짐작하는 문제에서, 빛의 속도로 왕복 시간을 재 실제 거리를 산출하는 문제로 옮긴 것입니다. 측정 결과가 항상 실제 물리 거리의 상한이 되도록 보장하므로, 중계가 반드시 남기는 지연은 ‘더 멀다’로만 계산되어 걸러집니다.²³

그리고 이건 특정 제품 하나의 기능이 아니라, 자동차의 CCC 디지털 키에서 현관의 CSA Aliro로 이어지는 표준 계층의 전환입니다.¹⁷ 무선 인증이 신호의 세기가 아니라 신호가 오간 시간을 재기 시작했다는 것, 그 한 줄이 이 변화의 요점입니다.

스마트락 도입이나 교체를 검토한다면 통신 방식과 인증 계층을 함께 보는 편이 안전합니다. SafeLock도 현장 상담과 시공을 함께 합니다.

참고 문헌