손톱만 한 칩이 모뎀을 조종한다 — 셀룰러 IoT의 SIM 신뢰 문제

이미지 출처: The Hacker News

산업용 게이트웨이 한 대를 뜯어 보면 대개 구조가 단순함. 메인 MCU가 있고, 그 옆에 셀룰러 모뎀 모듈이 붙어 있고, 모뎀 옆 슬롯에 SIM 카드가 꽂혀 있음. 우리는 보통 이 셋 중 SIM만은 의심하지 않음. 통신사가 준 카드니까, 그냥 인증서 조각 같은 거니까. 그런데 최근 공개된 연구는 그 전제를 정확히 겨냥함 — 조작된 SIM 카드 한 장이 모뎀 펌웨어 안에서 공격자 코드를 실행시킬 수 있다는 것.

핵심 요약

• SIM은 수동 저장장치가 아니라 자체 CPU와 애플릿을 돌리는 작은 컴퓨터이며, SIM Toolkit 명령으로 모뎀에 능동적으로 지시를 내릴 수 있음
• 악성 SIM이나 원격 OTA 메시지가 모뎀 파서의 결함을 건드리면, 메인 MCU가 눈치채지 못하는 영역에서 코드 실행·위치 추적·트래픽 조작이 가능함
• 방어는 SIM 슬롯 물리 봉인, 모뎀 펌웨어 최신화, SIM 발급·유통 경로 관리, 그리고 모뎀-호스트 사이 통신 로깅에서 시작함

SIM은 저장장치가 아니라 '작은 컴퓨터'임

많은 분들이 SIM을 USIM 정보가 적힌 메모리 조각 정도로 생각하는데, 실제로는 자바카드 런타임이 도는 독립된 보안 프로세서임. 그 위에 애플릿(applet)을 올릴 수 있고, 이 애플릿은 SIM Application Toolkit(STK)이라는 표준 규격을 통해 모뎀에게 명령을 보낼 수 있음. 문자 메시지 보내라, 이 번호로 전화 걸어라, 특정 서버로 데이터 채널 열어라, 화면에 이 문구 띄워라 같은 것들.

여기서 방향이 중요함. 우리는 보통 단말이 SIM에게 물어보는 구조를 상상하는데, STK는 반대로 SIM이 단말에게 시키는 채널임. 즉 SIM은 통신 스택 안에서 명령을 발행할 권한을 원래부터 갖고 있는 부품이었음. 오래된 Simjacker 계열 공격이 S@T Browser 애플릿을 이용해 문자 한 통으로 위치를 빼냈던 것도 같은 뿌리임.

모뎀 안에서 코드가 도는 게 왜 다른 문제인가

이번 연구의 핵심은 한 단계 더 들어간 지점에 있음. SIM이 규격대로 명령을 내리는 수준을 넘어, 모뎀 펌웨어가 SIM 응답을 파싱하는 과정 자체의 결함을 노림. SIM이 돌려주는 TLV 구조나 길이 필드를 규격 밖으로 비틀어 던지면, 파서가 버퍼 경계를 넘고 결국 모뎀 프로세서 위에서 임의 코드가 실행되는 그림이 됨.

모뎀은 대체로 메인 MCU와 분리된 실행 환경임. 리눅스가 도는 게이트웨이라면 호스트에서는 프로세스 목록도, EDR 에이전트도 다 정상으로 보임. 정작 아래층 모뎀에서는:

• 기지국 정보 기반 위치가 상시 유출될 수 있음
• 호스트가 보내는 AT 명령·PPP 데이터가 중간에서 열람·변조될 수 있음
• 공격자 서버로 향하는 은닉 채널이 열려도 호스트 방화벽 규칙 밖임
• 펌웨어에 자리 잡으면 호스트를 재설치해도 지속성이 유지됨

수천 대가 현장에 흩어진 산업 설비·키오스크·전기차 충전기·차량 텔레매틱스를 떠올리면 규모가 감이 옴. 그리고 이런 장비의 SIM 슬롯은 대개 드라이버 하나면 열림.

공격이 실제로 성립하는 경로

개념 수준에서만 정리하면 진입로는 크게 셋임.

• 물리 접근: 현장 설비의 SIM을 조작된 카드로 바꿔치기함. 무인 키오스크나 옥외 함체가 특히 취약함
• 공급망: 대량 조달한 SIM 로트 중 일부가 이미 손을 탄 경우. 정품 케이스에 담겨 오면 육안으로는 구분이 안 됨
• 원격 OTA: 특수 형식의 바이너리 SMS로 SIM 애플릿에 명령을 밀어 넣는 방식. eSIM/eUICC 프로파일 관리 채널도 같은 범주에서 봐야 함

물리 교체가 필요하다는 점 때문에 위험을 낮게 보기 쉬운데, 개인적으로는 공급망 쪽이 더 현실적이라고 봄. 장비 수백 대에 꽂을 SIM을 원가 맞춰 조달하다 보면 유통 단계가 길어지고, 그 길이만큼 손 탈 구간이 생기니 말임.

탐지: 무엇을 봐야 하는가

모뎀 내부는 우리가 직접 못 들여다보는 경우가 대부분이라, 탐지는 모뎀이 밖으로 흘리는 흔적을 잡는 쪽으로 설계해야 함.

• 호스트-모뎀 시리얼 로그 보존: AT 인터페이스를 지나는 명령·응답을 남기고, 호스트가 발행한 적 없는 명령이나 예상 밖 URC(비동기 알림)가 뜨는지 확인함
• STK 이벤트 관찰: 정상 IoT SIM이라면 SETUP CALL, SEND SMS, OPEN CHANNEL 같은 능동 명령이 거의 나오지 않음. 이게 관측되면 그 자체가 신호임
• 통신사 CDR 대조: 장비는 데이터만 쓰는데 SMS 발신이나 음성 호가 잡히면 즉시 파고들 지점임
• 트래픽 베이스라인: IoT 장비는 통신 패턴이 매우 규칙적임. 시간대·바이트 수·목적지 이탈을 기준으로 잡으면 은닉 채널이 상대적으로 잘 드러남
• 바이너리 SMS 차단 확인: 회선 계약에서 데이터 전용 프로파일이 적용됐는지, OTA 메시지가 필터링되는지 통신사에 직접 확인함
• ICCID 인벤토리: 장비별로 어떤 ICCID가 꽂혀 있어야 하는지 대장을 만들고 주기 점검함. 카드가 바뀌면 바로 드러남

완화: 순서대로 밟을 것

• 물리 봉인 먼저: SIM 슬롯에 봉인 스티커나 잠금 커버를 적용함. 비용 대비 효과가 가장 확실한 조치임
• 모뎀 펌웨어 최신화: 호스트 OS만 패치하고 모뎀 모듈은 몇 년째 출고 버전인 현장이 많음. 벤더 펌웨어 배포를 자산관리 항목에 정식으로 넣어야 함
• 조달 경로 축소: SIM은 통신사·공인 유통사 직거래로 한정하고, 입고 시 ICCID를 발주서와 대조 기록함
• 회선 프로파일 최소화: 음성·SMS 미사용, 데이터 전용, 가능하면 APN·목적지 제한까지 통신사 측에서 걸어 둠
• 망 분리 전제: 모뎀을 신뢰 경계 밖으로 취급함. 모뎀과 내부망 사이에 필터링 계층을 두고, 중요 트래픽은 종단 간 암호화로 모뎀이 봐도 의미가 없게 만듦
• 이상 시 카드 교체: 의심 징후가 잡히면 장비 초기화가 아니라 SIM 자체를 봉인 수거해서 분석 대상으로 남김. 호스트만 밀면 근거가 사라짐

정리하며

이 이슈가 던지는 메시지는 단순함. 우리가 신뢰 경계를 어디에 그었는지 다시 확인하라는 것. 대부분의 IoT 보안 점검표는 OS, 펌웨어, 인증, 클라우드 API까지는 잘 챙기는데, 모뎀 아래 SIM은 아예 항목에 없는 경우가 많음. 사실 SIM은 통신 스택에 명령을 내릴 수 있고, 자체 코드를 돌리며, 슬롯에서 쉽게 뽑히는 부품인데 말임.

혹시 현장에서 IoT SIM 관리 방식을 따로 운영하고 계신 분 있으면 댓글로 공유해 주시면 좋겠음. 이 영역은 사례가 워낙 안 돌아서 서로 배울 게 많은 것 같음. 다음 글에서는 모뎀 AT 인터페이스 로깅을 실제로 어떻게 붙이는지 다뤄 보겠음.