[e경제뉴스 임명재 기자] 디지털 사진의 변형 여부를 탐지하는 모바일 앱 '카이캐치'(KaiCatch)가 국내서 개발돼 30일 서비스에 들어갔다.
카이스트(KAIST) 전산학부 이흥규 교수 연구팀과 KAIST 창업기업인 디지탈이노텍이 공동으로 개발한 이 기술은 인공신경망을 이용해 사진의 위·변조 여부를 확인할 수 있는 기술이다.
딥페이크(deepfake·AI 영상 합성) 탐지 앱 개발은 국내 최초로, 안드로이드 스마트폰에서 내려받아 사용할 수 있다.
최근 딥페이크 등 각종 위·변조 영상으로 인한 가짜 뉴스, 음란물 제작, 영상 증거 조작 등이 사회적으로 논란이 되고 있다.
그러나 위조 여부를 확인할 수 있는 분석 도구가 없어 전문가의 주관적 판단에 의존해야 했다. 이런 상황에서 이번 모바일 앱 서비스는 일반인들도 손쉽게 디지털콘텐츠 위변조 탐지 기술을 활용할 수 있도록 실용화 단계로 들어섰다는 점에서 의미가 크다.
연구팀이 개발한 기술은 딥페이크 생성 유형에 상관없이 딥페이크 여부를 탐지하기 위해 영상의 미세 변형 신호 흔적과 미세 이상 신호 흔적 탐지 기술을 적용한 신호처리 및 AI기술로 개발됐다.
이러한 핵심 기술들을 사용해, 얼굴 영역의 미세 변형과 코, 입, 얼굴 윤곽 등 얼굴 내 기하학적 왜곡 발생 가능 영역의 이상 신호 흔적을 분석해 딥페이크를 탐지한다.
딥페이크 탐지 기술의 경우, avi 나 mp4 형식의 딥페이크 의심 동영상이 주어지면 개별 프레임으로 자른 뒤 분석하고자 하는 프레임을 이미지로 변환 후 딥페이크 탐지를 수행한다.
동영상 내의 얼굴이 지나치게 작거나(해상도 128×128 이하) 동영상 내 사람 얼굴이 상당 부분 잘린 경우가 아니면 정상적인 탐지가 가능하다.
따라서 동영상의 한 프레임을 잘라 이미지로 만들어 카이캐치 앱에 업로드하면 손쉽게 딥페이크 여부를 확인할 수 있다.
분석 결과는 0에서 100까지의 값으로 표시되며, 숫자가 높을수록 딥페이크일 확률이 높다는 뜻이다.
사진 위변조 탐지 기술의 경우도 마찬가지다. 카이캐치 앱에 해당 이미지를 업로드하면 위변조 분석 결과를 받아 볼 수 있다.
카이캐치는 BMP, TIF, TIFF, PNG 등 무압축, 무손실 압축을 포함해 50여 개의 표준 양자화 테이블과 1,000여 개가 넘는 비표준화된 양자화 테이블에 기반한 JPEG 이미지들도 모두 처리할 수 있다.
사진 위변조가 의심되는 이미지를 업로드하면 해당 이미지를 분석한 결과를 시각화한 두 장의 분석 이미지를 도출하며, 분석 이미지 내에 위변조가 의심되는 특징들이 포함된 주요 영역들이 다른 주변 영역들과 색상이 크게 다르거나, 또는 주요 영역들에만 다양한 색상들이 혼재해 나타나면 해당 영역이 위변조된 것으로 일반인들도 간단하게 판단할 수 있다고 연구팀은 설명했다.
이번에 개발한 모바일용 위변조 탐지 앱 개발은 국내 최초이자 선진국에서도 찾기 어려운 위변조 탐지 앱 서비스 기술이라는 평가다.
이흥규 교수는 "카이캐치는 인공지능과 미세 이상 신호 흔적 분석 기법이라는 첨단 기술을 사용해 다양한 유형의 변형에 대응한 범용성을 가지도록 개발됐다”며 "우리가 예측하지 못하거나 모르는 변형 기법을 사용해도 90% 내외의 높은 신뢰도로 탐지한다”고 말했다.
연구팀은 30여만장의 이미지 데이터, 포렌식 영상 데이터, 딥페이크 실험 영상 자료 등을 인공신경망을 통해 학습해 미세 변형·이상 신호 흔적을 탐지할 수 있는 기술을 개발한 것이다.
주로 사람의 얼굴을 대상으로 하는 딥페이크 기술은 ▲얼굴 교체▲얼굴 재현 ▲얼굴 속성 변환으로 크게 3가지 유형으로 나눌 수 있다.
그중 얼굴 교체와 얼굴 재현은 악의적으로 사용할 때 가짜 뉴스로 사회적 큰 혼란을 일으킬 수 있고 음란물 제작 등에도 악용돼 개인의 인권을 크게 침해할 가능성이 크다. 또 얼굴 속성 변환은 영상 증거를 조작하는데 악용될 수 있다.
카이스트팀이 개발한 기술은 얼굴 영역의 미세 변형이나 코, 입, 얼굴 윤곽 등 얼굴 내 기하학적 왜곡이 발생 가능한 영역에서 이상 신호 흔적을 분석해 딥페이크를 탐지한다.
분석 결과는 0에서 100까지의 값으로 표시되며, 숫자가 높을수록 딥페이크일 확률이 높다는 뜻이다.
이흥규 교수는 "예측할 수 없거나 알려지지 않은 변형 기법을 사용해도 90% 안팎의 높은 정확도로 탐지할 수 있다"며 "애플 iOS 기반 앱도 추가로 출시할 계획"이라고 말했다.