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사이버 보안에서의 머신 러닝 활용

F5 뉴스룸 스태프 썸네일
F5 뉴스룸 직원
2025년 7월 16일 발행

머신 러닝(ML)은 인공 지능(AI)의 한 분야로, 컴퓨터 시스템이 방대한 데이터에서 패턴을 식별하고 통찰을 도출하며, 예측을 수행하고 의사 결정을 자동화할 수 있게 합니다. ML 모델은 매번 명확히 프로그래밍할 필요 없이 추세나 이상 징후를 식별하여 모델 성능을 지속적으로 향상시키고, 새로운 정보와 입력에 맞춰 인간의 개입 없이 스스로 적응합니다.

ML은 데이터 흐름 속 숨겨진 구조와 패턴을 찾아내므로 강력한 사이버 보안 도구가 됩니다: 위협 탐지를 자동화하고 대응 속도를 높이며, 사전 설정된 규칙 기반 보안 시스템이나 인간의 눈을 넘어서는 숨은 위험까지 찾아냅니다.

현대 사이버 위협의 복잡성, 규모, 속도가 계속해서 변화하면서 사이버 보안에 ML을 접목하는 일이 갈수록 중요해졌습니다. 특히 알려지지 않았거나 제로데이 공격 같은 오늘날의 위협은 정적인 규칙이나 오래된 위협 시그니처만으로는 막기 어렵습니다. 뿐만 아니라, 많은 조직은 IT 인력이 부족해 보안 팀에 과중한 부담을 주고 있어, 대응 속도는 느려지고 사이버 위협 감지 과정에서 인간 오류가 커질 수밖에 없습니다. 보안 위협은 빠르게 변화하고 있으며 범죄자들은 AI와 자동화를 활용해 누구도 막기 힘든 정교한 공격을 몇 초 만에 실행하고 기존 방어를 피해 나가고 있습니다.

2025 F5 애플리케이션 전략 보고서 위한 설문 조사 결과, 사이버 보안을 강화하기 위해 ML과 AI 활용이 증가하고 있습니다. 응답자들이 말합니다:

  • 59%의 기업이 AI를 활용해 보안 규칙을 자동으로 적용하여 제로데이 취약점을 효과적으로 줄이고 있습니다.
  • 51%가 생성형 AI를 활용해 위협이나 새로운 취약점에 신속히 대응하도록 보안 정책, 워크플로, 구성을 자동으로 조정하길 원합니다.
  • 99%가 AI를 단순히 의사결정 지원뿐 아니라 최소한 하나의 운영 기능 자동화에도 편안함을 느낍니다.

이 글에서는 ML 모델이 어떻게 작동하는지와 사이버 보안 분야에서 어떻게 혁신을 주도하는지 알아봅니다. ML이 보안 운영에 주는 핵심 혜택과 다양한 사이버 공격을 탐지하고 차단하는 역할을 중점적으로 살펴보겠습니다. 또한 ML의 일반적인 한계와 오해를 짚어보며, 사이버 보안 강화에 ML이 실제로 무엇을 할 수 있고 무엇을 못하는지 분명히 설명할 것입니다.

머신러닝은 어떻게 작동합니까?

ML 모델은 세 가지 주요 유형으로 나뉩니다:

지도 학습은 사람이 미리 분석하고 라벨링한 데이터를 사용해 모델을 학습시키며, 모델이 라벨 예측 패턴을 익히고 새로운 데이터에서도 그 패턴을 인식할 수 있도록 합니다. 지도 학습은 데이터를 효과적으로 분류하고, 분산서비스거부(DDoS) 공격과 같은 특정 위협 유형의 고유한 패턴을 식별하는 데 강점을 지닙니다.

비지도 머신러닝은 레이블 없는 데이터로 모델을 학습시켜, 모델이 스스로 데이터 속 숨겨진 패턴, 구조, 또는 그룹을 찾아내고 이 특성들의 집합을 정의할 수 있도록 합니다. 이 머신러닝 방식은 새로운 복잡한 공격 패턴을 탐지하고, 들어오는 트래픽의 이상 징후를 감지하며, 제로데이 공격을 효과적으로 방어합니다.

강화 학습은 보상과 벌점을 바탕으로 의사 결정 방식을 반복적으로 개선하며 시행착오를 거쳐 보상을 극대화하는 새로운 방법을 계속 시도합니다. 이 머신러닝 모델은 다양한 사이버 공격을 효과적으로 탐지하며 시간이 지날수록 성능이 향상됩니다.

머신러닝이 사이버 보안을 혁신하는 방법

머신러닝은 복잡한 작업을 자동화하고, 방대한 데이터 속 패턴을 파악하며, 실시간으로 진화하는 위협을 탐지해 사이버보안 전반에 점점 더 광범위하게 활용됩니다.

로그, 다크 웹 콘텐츠, 위협 보고서 등 방대한 데이터 소스에서 실행 가능한 인사이트를 도출해 새로운 공격 패턴, 위협 행위자 행동, 침해 징후를 정확히 찾아내어 사이버 위협 인텔리전스에 크게 기여합니다. ML 모델은 사용자, 기기, 애플리케이션의 정상 동작을 학습해 침해, 내부 위협, 설정 오류를 알리는 이상 징후를 신속히 감지합니다.

마찬가지로 머신 러닝은 네트워크 트래픽 흐름을 실시간으로 분석해 명령과 제어 통신, 데이터 유출 시도, 네트워크 내 측면 이동 같은 의심스러운 패턴을 찾아냅니다. 이 기능은 서명 기반 탐지를 우회하는 고급 지속 위협을 감지하는 데 매우 중요합니다.

위험 점수 평가도 머신러닝이 가능하게 하는 사이버 보안 전략입니다. 머신러닝 알고리즘은 사용자 행동, 자산의 민감도, 위협 가능성 등 여러 데이터를 분석해 위험을 평가하고 우선순위를 매겨, 조직에 미칠 위협 영향에 기반한 동적이고 상황에 맞는 위험 점수를 제공합니다. 이는 공격자가 합법적인 트래픽처럼 위장하려고 원격 측정 신호를 변조하는 봇 및 악성 자동화를 탐지할 때 특히 중요합니다. 예를 들어, 공격자는 IP 주소를 주기적으로 바꾸거나, 인터넷 네트워크 구분자 역할을 하는 다양한 자율 시스템 번호(ASN)를 사용하거나, 브라우저 사용자 에이전트 문자열을 바꿔 탐지를 피하려 할 수 있습니다. 머신러닝은 사람이거나 규칙 기반 시스템이 눈치채지 못하는 여러 데이터에서 미묘하고 비정상적인 패턴을 찾아 이런 속임수를 감지합니다.

머신 러닝은 정적이고 서명 기반의 보안 방식을 넘어서는 동적 기능 덕분에 맬웨어 탐지에 매우 중요합니다. ML은 제로데이와 다형성 변종까지 포함한 알려진 위협과 미탐지 맬웨어를 더 빠르고 정확하며 유연하게 식별할 수 있도록 도와줍니다.

머신러닝은 보안 전문가가 침투 테스트를 자동화하는 데 점점 더 널리 활용하고 있습니다. 침투 테스트에서는 실제 공격을 모방해 컴퓨팅 시스템이나 플랫폼의 취약점을 찾아내죠. 머신러닝은 취약 경로를 찾아내고, 약점을 분석하며, 공격자의 행동을 모사해 실제 공격자가 이용하기 전에 문제점을 발견하는 데 도움을 줍니다.

이러한 ML 활용 사례는 세 가지 주요 범주로 나눌 수 있습니다.

  • 위협을 더 빠르고 정확하게 감지합니다.  머신러닝 기반 보안 솔루션은 실시간으로 방대한 데이터를 분석하여 이상 현상, 의심스러운 패턴, 또는 알려진 침해 지표를 포착해 위협 탐지 속도와 정확성을 높입니다. ML 알고리즘은 정상적인 사용자 및 시스템 행동을 학습하고 변칙을 발견해 악의적 활동을 즉시 차단할 수 있도록 알립니다.
  • 네트워크 취약점을 미리 찾아 신속히 패치하세요. 공격자가 악용하기 전에 약점을 발견하는 것이 능동적 위협 관리의 핵심입니다. ML 기반 보안 도구는 위협 인텔리전스와 시뮬레이션, 모델링을 활용해 취약점을 평가하고 우선순위를 정해 빠르게 대응합니다.
  • 반복 작업을 자동화해 IT 효율성을 높입니다. 사이버 보안 업무가 반복적이고 시간이 많이 들지만, ML을 통해 이런 작업을 자동화하면 보안 운영의 속도와 일관성을 강화할 수 있습니다. 덕분에 보안 팀은 전략 기획과 의사 결정에 더 집중할 수 있습니다.

사이버 보안에서 머신 러닝이 제공하는 혜택

우리는 사이버 보안에 ML 모델을 도입함으로써 네트워크 트래픽, 사용자 행동, 시스템 로그, 위협 인텔리전스 등 방대한 양의 다양한 데이터를 인간 능력을 훨씬 뛰어넘는 속도와 규모로 분석할 수 있습니다. 머신 러닝은 복잡한 패턴, 상관관계, 이상 징후를 실시간으로 정확히 찾아내어 보안 시스템이 공격 초기 단계에서 위협을 감지하고 신속히 대응할 수 있게 도와주며, 큰 피해가 발생하기 전에 막을 수 있습니다. 게다가 ML 알고리즘이 더 많은 데이터를 학습할수록 탐지 정확도가 향상되어 점점 더 똑똑하고 유연하게 진화합니다.

기업은 ML 기반 솔루션으로 보안 정책 업데이트를 자동화하고, 기존 취약점을 찾아내며, 사전에 문제를 해결해 인적 실수로 인한 약점이나 잘못된 설정 가능성을 줄여 보안 수준을 강화할 수 있습니다. ML을 적용한 보안 솔루션 덕분에 새로운 위협을 신속히 탐지하고 방어 체계를 선제적으로 조정해 변화하는 사이버 위협 환경에 민첩하게 대응할 수 있습니다. 사이버보안 시스템에 ML을 접목하면 IT 생산성 역시 크게 높일 수 있습니다. 위협 탐지와 대응 대부분을 자동화해 IT 인력이 전략적 업무에 집중하고 실시간 통찰력과 위협 정보를 활용해 방어 전략을 강화하도록 돕습니다.

머신러닝 도전 과제

ML이 사이버 보안에 가져다줄 완전한 효과와 혜택을 누리려면, 정확하고 적응력이 뛰어나며 효과적인 모델을 만드는 데 필수적인 고품질 데이터와 원격 측정 정보에 반드시 접근해야 합니다. 자동화된 데이터 소스가 없으면 ML 시스템은 계속 학습하거나 개선할 수 없으며, 의미 있는 통찰을 제공하지 못합니다. 많은 조직은 이러한 자동화된 데이터 흐름을 구축하는 데 어려움을 겪고 있습니다.

인간 역량 다이어그램

조직이 AI를 구현할 때 직면하는 과제( 2025 F5 애플리케이션 전략 보고서 에서 발췌)

2024년 F5 디지털 기업 성숙도 지수 보고서에 따르면, 자동화 역량을 평가하는 핵심 기준은 디지털 비즈니스가 얼마나 데이터 중심으로 작동하며 사람의 개입을 최소화하는지입니다. 그러나 보고서 조사 대상 기업 중 네트워크 보안을 자동화한 곳은 약 45%, 애플리케이션과 API 보안 기능을 자동화한 곳은 40%에 불과해 데이터 자동화와 보안 개선의 큰 기회가 있음을 보여줍니다.

2025년 F5 애플리케이션 전략 보고서 응답자의 거의 50%가 데이터 품질 문제를 AI 도입의 주요 장애물로 꼽았습니다. 머신러닝 모델을 훈련하려면 대량의 데이터가 필요한데, 많은 조직이 이를 충분히 갖추지 못했기 때문입니다. 비용도 AI 도입의 중요한 과제로 지목되었습니다. ML이 미래에 효율성을 높일 수 있지만, 도입 초기에는 상당한 비용이 듭니다.

애플리케이션 전략 보고서 응답자의 54%가 말하길, 기업이 머신 러닝을 도입할 때 가장 큰 어려움은 AI 배포를 성공적으로 실행하고 관리할 숙련된 인력이 부족하다는 점입니다. 사이버보안에 머신 러닝을 적용하려면 모델을 유지하고 결과를 해석할 줄 알아야 하지만, 2025년에는 약 350만 개의 사이버보안 인력이 부족할 것으로 전망됩니다.

머신러닝에 대한 오해

많은 인기 주제와 마찬가지로 AI와 ML에 관해 잘못된 이해가 널리 퍼져 있습니다.

  • 신화 1: 머신러닝으로 모든 작업을 자동화할 수 있다는 생각입니다. 사실 머신러닝은 모든 상황에 적용되는 해결책이 아닙니다. 효과적으로 활용하려면 대규모 고품질 데이터와 지속적인 모델 훈련이 필수입니다. 충분한 데이터가 꾸준히 공급되지 않으면 모델 성능은 시간이 지날수록 저하됩니다. 또한, 머신러닝 모델을 개발·유지하는 데 드는 비용과 노력은 가치가 낮거나 제한된 범위의 보안 업무에는 적합하지 않을 수 있습니다. 이런 경우 전통적인 규칙 기반 시스템이 더 실용적이고 효율적일 때가 많습니다.
  • 신화 2: 머신러닝 기반 솔루션이 인간 보안 분석가를 완전히 대체할 것이라고 생각하지 마십시오. 머신러닝은 강력한 도구지만, 인간의 감독 없이는 제대로 작동하지 않습니다. 숙련된 사이버보안 전문가는 결과를 해석하고 맥락을 제공하며, ML 모델이 할 수 없는 판단을 내리는 데 꼭 필요합니다. 비판적 사고와 경험, 직관이 필요한 상황에서는 인간 분석가가 필수적입니다. 이러한 능력은 기계가 대신할 수 없습니다.
  • 잘못된 생각 3: 머신러닝이 사이버 보안 방어를 무조건 뚫리지 않게 해줄 거라고 생각하십니까.  머신러닝이 사이버 보안을 크게 강화하지만, 사이버 공격자들 또한 AI와 ML을 활용해 더 정교하고 교묘한 기법을 꾸준히 개발하고 있습니다. 더불어 AI 모델은 ‘데이터 오염’처럼 훈련 데이터를 조작해 모델을 속이는 공격에 무방비하지 않습니다. 위협이 끊임없이 진화하기 때문에, 사이버 보안 방어 체계는 지속적으로 점검하고 개선할 뿐 아니라 전문가의 통찰로 보완해야 효과를 유지할 수 있습니다.

사이버 보안에서 ML 시작하기

머신 러닝은 사이버 보안에 속도와 규모, 그리고 사전 대응적 적응 능력을 더해 현대 디지털 보안 전략의 핵심으로 자리 잡고 있습니다. 특히 대용량 데이터셋을 다루는 애플리케이션과 워크플로에서 더욱 효과적입니다.

사이버보안 솔루션을 평가할 때, 공급업체가 플랫폼에서 머신러닝을 어떻게 활용하는지 반드시 확인하세요. 단순히 사용 여부를 묻는 것이 아니라, 구현 방식, 최적 처리를 위한 데이터 유형, 그리고 제공하는 결과까지 꼼꼼히 살펴야 합니다. 머신러닝 모델이 다양한 실제 위협 데이터를 기반으로 학습되었는지, 데이터셋은 얼마나 자주 갱신되는지 꼭 문의하세요.

F5는 지난 20년 가까이 애플리케이션 보안 및 서비스 전달 제품 전반에 머신 러닝을 적용해 왔습니다. 예를 들어, F5 Distributed Cloud Bot Defense는 지도학습과 비지도학습 ML 모델을 결합해 매일 수십억 개의 신호를 분석하고 봇 차단 전략을 실시간으로 조정합니다.

끝으로, ML이 모든 사이버보안 문제를 해결할 것이라고 기대하지 마세요. 조직에는 항상 숙련된 사이버보안 전문가가 필요하니, 이들의 역량에 꾸준히 투자하고 지원해야 합니다. IT 업계의 인력 부족 상황에서 이미 갖춘 기술을 절대 놓치지 마세요.

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