본 발명은 난수 생성 장치 및 이의 동작 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 난수 생성 장치는 입자 검출기, 펄스 생성기, 클럭 카운터, 및 난수 변환기를 포함한다. 입자 검출기는 방사성 동위원소로부터 방출된 입자들을 검출한다. 펄스 생성기는 입자들에 대응되는 펄스들을 생성한다. 클럭 카운터는 펄스들 사이의 시간 간격들 동안 클럭들의 개수를 카운트하여 복수의 카운트 값들을 생성한다. 난수 변환기는 복수의 카운트 값들 중 최소값 및 최대값에 기초하여 클럭 주파수를 조절하고, 조절된 클럭 주파수에 따라 생성된 타겟 카운트 값을 난수로 변환한다.