블록체인

블록체인(blockchain)

블록체인(blockchain)이란 다수의 거래내역을 묶어 블록을 구성하고, 해시를 이용하여 여러 블록들을 체인처럼 연결한 뒤, 다수의 사람들이 복사하여 분산 저장하는 알고리즘이다. 블록체인 기술을 이용하면 데이터의 위변조가 불가능하여 권위 있는 중개기관이 없더라도 신뢰할 수 있는 안전한 거래와 데이터 처리를 할 수 있다.

블록체인은 비트코인과 이더리움 등 암호화폐에 사용된 핵심 기술이다. 은행 등 제3의 중개기관이 없더라도 블록체인 기술을 이용하면 누구나 신뢰할 수 있는 안전한 거래를 할 수 있다. 블록체인은 암호화폐뿐 아니라, 온라인 거래내역이 있고 이력관리가 필요한 모든 데이터 처리에 활용할 수 있다. 블록체인 기반의 스마트 계약, 물류관리 시스템, 문서관리 시스템, 의료정보관리 시스템, 저작권관리 시스템, 소셜미디어관리 시스템, 게임아이템관리 시스템, 전자투표 시스템, 신원확인 시스템 등 다양한 활용이 가능하다. 블록체인은 4차 산업혁명의 핵심 기술 중 하나이다. 중개기관이 필요 없는 블록체인 기술을 활용함으로써 인류는 새로운 거래 방식과 조직 운영 원리를 바탕으로 과거 인터넷 기술이 가져온 것 이상의 큰 사회적 변화와 혜택을 누릴 수 있을 것으로 예측하고 있다.

개념

블록체인은 간략히 '분산원장'(分散元帳, distributed ledger) 기술이라고 한다. 즉, 거래내역을 기록한 원장을 다수의 사람들에게 분산하여 저장·관리하는 기술이다. 자세히 설명하면, 블록체인이란 다수의 온라인 거래 기록을 묶어 하나의 데이터 블록(block)을 구성하고, 해시(hash) 값을 이용하여 이전 블록과 이후 블록을 마치 체인(chain)처럼 연결한 뒤, 이 정보의 전부 또는 일부를 P2P 방식으로 전 세계 여러 컴퓨터에 복사하여 분산 저장·관리하는 기술이다.

역사

블록체인은 사이퍼펑크(cypherpunk) 운동에 뿌리를 두고 있다. 사이퍼펑크란 중앙집권화된 국가와 거대 기업들에 대항하여 개인의 프라이버시를 보호하기 위해 암호기술을 이용하여 익명성을 보장하는 탈중앙 시스템을 만드려는 사회운동가들이다. 1990년 데이비드 차움은 디지캐시(digicash)라는 회사를 설립하고 최초의 상업적 암호화폐인 이캐시(ecash)를 창시하고 익명 거래 시스템을 제안했다. 1993년 에릭 휴즈(Eric Hughes)는 〈사이퍼펑크 선언〉을 발표하고, 프라이버시를 보호하기 위해 암호화된 익명 거래 시스템을 개발할 것을 제안했다. 1997년 아담 백(Adam Back)은 익명성을 보장하고 이중지불을 방지할 수 있는 해시캐시(Hashcash)라는 가상화폐를 만들었다. 1998년 웨이 다이(Wei Dai)는 익명성과 분산 방식의 암호화폐인 비머니(B-Money)를 고안했다. 1998년 닉 재보(Nick Szabo)는 스마트 계약 기반의 암호화폐인 비트골드(bit gold)를 고안하기도 했다. 그러나 당시의 기술적 한계로 인해 실제 개발이 어려웠으며, 널리 사용되지도 못하였다. 사이퍼펑크에 대해 자세히 보기

블록체인을 처음 만든 것은 사토시 나카모토(Satoshi Nakamoto)라는 가명을 쓰는 사람이었다. 그는 2008년 10월 31일 〈비트코인 : 개인 대 개인의 전자화폐 시스템〉이라는 논문을 작성하여 암호학계 관련자들이 공동으로 사용하는 메일링 리스트로 전송하였다. 이듬해인 2009년 1월 3일 사토시 나카모토는 블록체인 기술을 적용한 최초의 암호화폐인 비트코인(bitcoin)을 개발하고 C++ 언어로 작성한 소스 코드를 배포했다. 이후 비트코인의 소스 코드를 일부 변형한 네임코인, 컬러드코인, 메타코인 등 몇 가지 새로운 코인들이 출현했으나 기존 블록체인 기술의 부분적 변형에 불과했다. 비트코인에 대해 자세히 보기

I've been working on a new electronic cash system that's fully peer-to-peer, with no trusted third party.
나는 새로운 전자화폐 시스템을 개발하고 있는데, 완전한 P2P 방식이고, 신뢰할 수 있는 제3자가 필요 없다.
            - 사토시 나카모토(Satoshi Nakamoto), 2008.10.31.

2013년 비탈릭 부테린(Vitalik Buterin)이 이더리움 백서를 작성하여 블록체인 기술을 이용한 스마트 계약을 제안했다. 이듬해인 2014년 비탈릭 부테린은 ICO를 통해 개발 자금을 확보하고, 2015년 7월 30일 이더리움(ethereum) 서비스를 시작했다. 기존의 비트코인이 가치의 저장과 전달 기능을 가진 전자화폐 기능에 제한된 것과 달리, 이더리움은 블록체인 기술을 이용하여 각종 계약서 등을 위변조 없이 관리할 수 있는 획기적인 기술이었다. 이런 점에서 비트코인을 '블록체인 1.0'이라고 부르고, 이더리움을 '블록체인 2.0'이라고 부른다. 이더리움에 대해 자세히 보기

2017년에서 2018년 사이에 에이다(ADA), 이오스(EOS), 스팀(Steem) 등 다양한 암호화폐가 출현했다. 이들은 기존의 비트코인을 제1세대 암호화폐, 이더리움을 제2세대 암호화폐라고 부르면서 스스로 제3세대 암호화폐를 자처했다. 기존 블록체인 기술은 작업증명(PoW) 방식에 따른 채굴(mining)에 의해 새로운 블록이 생성되었으나, 이들은 지분증명(PoS), 위임지분증명(DPoS) 등 다양한 새로운 합의 알고리즘을 제안하면서, 빠른 처리 속도와 확장성을 구현하고자 하였다. 나아가 탱글(tangle)과 해시그래프(hashgraph) 등 블록체인 자체의 기술적 한계를 극복한 새로운 대안적 알고리즘이 제안되고 있다. 암호화폐에 대해 자세히 보기

작동 원리

블록체인이 작동하기 위해서는 다수의 거래내역을 묶어 블록을 구성하고, 이 블록을 기존 블록체인의 끝에 연결하며, 다수의 컴퓨터에 P2P 방식으로 분산 저장해야 한다.

블록 구성

블록체인을 만들기 위해 처음 해야 하는 일은 다수의 거래 기록을 묶어 하나의 블록을 구성하는 일이다.

거래의 최소 단위는 트랜잭션(transaction, 약칭 'Tx')이다. 트랜잭션이란 더 이상 쪼갤 수 없는 업무 처리의 최소 단위를 말한다. 예를 들어, A라는 사람이 B라는 사람에게 1,000원을 지급하고 B가 그 돈을 받은 경우, 이 거래 기록은 더 이상 작게 쪼갤 수가 없는 하나의 트랜잭션을 구성한다. 만약 A는 돈을 지불했으나 B는 돈을 받지 못했다면 그 거래는 성립되지 않는다. 이처럼 A가 돈을 지불하는 행위와 B가 돈을 받는 행위는 별개로 분리될 수 없으며 하나의 거래 내역으로 처리되어야 하는 단일 거래이다. 이런 거래의 최소 단위를 트랜잭션이라고 한다. 트랜잭션에 대해 자세히 보기

인터넷 등 온라인에서 거래가 발생한 경우, 각각의 트랜잭션별로 하나의 거래내역을 구성한다. 이 거래내역은 해시(hash) 함수를 사용하여 암호화된다. 해시 함수란 다양한 길이를 가진 데이터를 고정된 길이를 가진 데이터로 매핑하는 알고리즘이다. 각각의 거래내역을 텍스트로 표시할 경우 그 길이가 각각 다를 수 있지만, 이것을 해시 함수로 변환하면 항상 일정한 길이의 해시값이 나온다. 예를 들어, SHA-256 해시 함수를 사용할 경우, 거래내역이 아무리 짧거나 혹은 길어도 해시값은 항상 2진수로 256자리(즉, 16진수로 64자리)의 고정된 길이를 가진 값으로 표시된다. 이러한 해시 연산 과정을 거쳐 하나의 트랜잭션이 하나의 해시값이 대응하는 1:1 구조를 이루게 된다. 예를 들어 아래의 거래내역을 SHA-256 해시 함수를 사용하여 변환한 해시값은 다음과 같다.

• [거래내역1] "A가 B에게 1,000원을 주었다." --> [해시1] 1c51df95c6ecb0ece8d7610583d07a74cc29acdd85021a2c97fc2529f581d83b
• [거래내역2] "A가 C에게 2,000원을 받았다." --> [해시2] 3f6be801101b4000aa456f6a17bc627c86cddcf12b7ef2882cc030137435e400

블록체인에서는 다수의 거래내역을 묶어 하나의 블록을 구성한다. 거래내역이 많든 적든 상관없이 항상 일정한 시간에 한 번씩 새로운 블록을 구성한다. 블록체인 기술을 적용한 대표적인 암호화폐인 비트코인의 경우 약 10분에 한 번씩 새로운 블록을 구성한다. 라이트코인의 경우 약 2분 30초에 한 번씩 새로운 블록을 구성한다. 하나의 블록에는 하나의 루트해시가 존재한다. 루트해시란 모든 하위 해시들을 다시 해시 함수로 변환한 최종 해시값이다. 루트해시를 생성하기 위해 우선 각 거래내역에 1:1로 대응하는 해시값을 생성하고, 두 개의 해시를 합쳐 하나의 상위 해시를 생성하고, 그 상위 해시 2개를 합쳐 다시 더 상위의 해시를 생성한다. 만약 해시의 개수가 홀수이면 맨 마지막 하나의 해시는 자기 자신과 해시 연산을 수행한다. 이 과정을 계속 반복하면, 최종적으로 트리의 최상위 지점에 하나의 루트해시가 생성된다. 이러한 해시값의 구조를 해시트리 또는 머클트리라고 한다. 하나의 블록에는 반드시 하나의 루트해시가 존재한다. 만약 거래내역 중 하나라도 위변조할 경우 해당 해시값과 그 상위의 모든 해시값이 변경되어 결과적으로 루트해시가 달라지게 된다. 따라서 블록의 루트해시만 비교해 보면 그 하위에 있는 해시를 일일이 비교 검사하지 않더라도 데이터가 위변조되었는지 즉시 확인할 수 있다.

새로 구성된 블록은 타임스탬프 서버에 의해 생성된 시간이 기록되며, 전체 네트워크에 전파된다. 타임스탬프(timestamp)는 전자문서가 특정한 시점에 존재하고 있었다는 '존재 증명'과 그 이후 데이터가 변경되지 않았다는 '내용 증명'을 해주는 일종의 전자 도장이다.

체인 연결

하나의 새로운 블록을 구성한 경우, 마치 체인처럼 이전부터 이어져 내려오던 블록체인의 맨 끝에 이 새로운 블록을 연결시켜야 한다. 새로운 블록을 기존 블록체인의 끝에 연결시키려면, 해당 블록의 이름에 해당하는 해시값을 찾아내야 한다. 새로운 해시값을 성공적으로 찾아내는 경우 새로운 블록이 생성되어 기존 블록체인에 연결된다.

새로 구성한 블록의 이름에 해당하는 해시를 찾아내는 일은 수없이 많은 시도를 반복해야 하는 매우 힘든 과정이다. 왜냐하면 새로운 블록의 해시는 반드시 프로그램에 의해 미리 정해진 목표값보다 작아야 한다는 조건을 충족해야 하기 때문이다. 예를 들어, 목표 해시값이 00ff32라고 가정하고, 새로 만든 블록의 해시값이 12fa3b라고 하면, 이 값이 목표값보다 더 크기 때문에 블록 생성에 실패하게 된다. 하지만 새로 찾아낸 해시값이 00c3b1이라고 가정하면, 이 값은 목표값보다 더 작기 때문에 새로운 블록의 생성에 성공하게 된다. 다음은 2018년 5월 1일에 실제로 생성된 비트코인 520,654번째 블록의 해시값으로서, 숫자 앞부분에 영(0)이 18개가 표시되어 있다.

• 블록번호 : 제520,654번째 블록
• 블록해시 : 00000000000000000027d5cc71fb300b9d7c3b703da500a23a6a413297e7f8f4

일반적으로 블록의 해시값은 해당 블록의 생성일시, 버전, 비츠(bits), 루트해시, 이전 블록의 해시, 그리고 논스(nonce)라고 불리는 임시값 등을 조합한 후 해시로 변환하여 생성한다. 해당 블록의 생성일시, 버전, 난이도, 루트해시와 이전 블록의 해시값은 이미 확정되어 정해진 값을 가지고 있지만, 논스라는 임시값이 달라짐에 따라 해시 연산 결과로 생성되는 블록 해시값도 다양하게 나올 수 있다. 예를 들어 논스가 1인 경우의 해시값과 2인 경우의 해시값은 전혀 다르다. 이 논스 값을 수없이 바꿔가면서 하나씩 대입하다가 새로 생성된 해시값이 일정한 목표값보다 더 작을 경우에 새로운 블록이 성공적으로 생성된다. 이처럼 특정한 블록에 대해 목표값 이하의 크기를 가진 해시값을 찾음으로써 새로운 블록을 생성하는 행위를 작업증명(PoW)이라고 한다. 작업증명의 대가로 일정한 개수의 암호화폐를 지급받는 것을 채굴(採掘) 또는 마이닝(mining)이라고 한다. 채굴에 대해 자세히 보기

• 코인종류 : 비트코인
• 생성일시 : 2018-05-01 09:57:58 UTC
• 블록번호 : 제520,654번째 블록
• 블록해시 : 00000000000000000027d5cc71fb300b9d7c3b703da500a23a6a413297e7f8f4
• 버전 : 0x20000000
• 난이도 : 7.07T/4.02T
• 비츠(bits) : 0x1745fb53
• 임시값(nonce) : 0xe1c63570
• 포함된 트랜잭션의 개수 : 2,683개
• 루트해시 : 57e9d0dfa5fb3f73303fc205b04adcbb9b2b29ade8031ddcc8c9c88652f35cd2
• 이전 블록의 해시 : 00000000000000000020c54be8b197db66d61b0e9782ee15c71a0cc822bf48e8
• 다음 블록의 해시 : 0000000000000000000c74f3b4da084b2a8a635dd988e00cc1877565eff6eaa8

P2P 분산 저장

블록체인은 거래를 처리하고 기록·관리하는 권위 있는 중앙 조직이나 기구·기관이 없이, 네트워크에 연결된 개별 참여자들의 협업에 의해 유지된다.

블록체인은 P2P 방식으로 운영된다. 피투피(P2P)란 Peer to Peer의 약자로서, 인터넷에 연결된 다수의 개별 사용자들이 중개기관을 거치지 않고 직접 데이터를 주고받는 것을 말한다. 영어로 Peer란 '동료'라는 뜻으로서, P2P란 인터넷에 연결된 한 동료가 다른 동료에게 데이터를 직접 전송하는 시스템을 말한다. P2P 방식은 기존의 서버-클라이언트 방식의 데이터 전송과는 본질적으로 다른 구조를 가지고 있다. 서버-클라이언트 구조에서 개별적인 참여자는 우선 서버에 데이터를 올려야 하고, 다른 참여자가 해당 서버로부터 데이터를 받아오는 방식으로 작동한다. 이런 점에서 서버-클라이언트 구조에서 서버는 중앙·중심·센터에 해당하고, 클라이언트는 서버에 연결된 종속적 위치에 놓이게 된다. 반면 P2P 방식을 따르는 블록체인에는 중앙이나 중심 또는 센터가 없다. 블록체인 네트워크에 참여하는 모든 참여자들은 서로 평등하다. P2P에 대해 자세히 보기 서버-클라이언트에 대해 자세히 보기

블록체인에 저장된 데이터는 네트워크에 연결된 모든 노드(node)에 복사되어 분산 저장된다. 노드란 네트워크를 구성하는 각각의 개체를 말한다. 예를 들어, 10대의 컴퓨터가 서로 연결되어 네트워크를 구성하고 있는 경우 각각의 개별 컴퓨터가 하나의 노드가 된다. 즉, 이 시스템은 10개의 개별 노드로 구성된 네트워크 시스템이다. 서버-클라이언트 구조에서는 원본 데이터가 서버에 저장되어 있고 클라이언트는 서버에 접속하여 데이터를 열람·복사·다운로드 받지만, 블록체인 네트워크 구조에서는 중앙 서버가 존재하지 않으며 네트워크에 참여하는 모든 노드들이 서로 데이터를 복사하여 동일한 자료를 분산 저장하고 있다. 블록체인에 저장된 데이터는 원본과 사본의 구별이 없다. 블록체인 네트워크에 참여하는 개별 노드들은 다른 노드에 있는 데이터를 복사하여 저장함으로써 서로 동일한 데이터를 가지게 된다. 이 때 해당 데이터 전체를 100% 동일하게 복사하여 저장한 노드를 풀 노드(full node)라고 하고, 전체 데이터의 일부분만 복사하여 저장한 노드를 라이트 노드(light node)라고 한다.

블록체인 네트워크에서 새로운 거래가 발생할 경우 그 내역은 네트워크에 연결된 모든 노드들에게 전파되어 알려진다. 각 노드들은 일정한 시간 동안 이루어진 모든 거래를 하나로 묶어 새로운 블록을 구성하고, 목표값 이하의 해시값을 찾기 위해 경쟁한다. 네트워크에 참여한 수많은 노드들 중에서 가장 먼저 목표값 이하의 블록 해시값을 찾아낸 노드가 경쟁에서 승리하게 된다. 블록 해시를 가장 먼저 찾아낸 노드는 자신이 경쟁에서 승리했음을 전체 네트워크에 알린다. 네트워크에 참여한 다른 노드들은 새로 생성된 블록의 유효성을 검사하고 아무런 이상이 없을 경우 해당 블록의 생성을 승인한다. 이런 방식으로 전체 네트워크에 참가한 노드들 중에서 과반수가 새로 생성된 블록을 승인할 경우, 해당 블록은 정식 블록으로 채택되어 블록체인에 추가된다. 만약 서로 다른 거래내역을 가진 블록이 동시에 생성될 경우 네트워크는 약 1시간 정도 기다리면서 지켜보다가 가장 긴 길이를 가진 체인을 선택한다. 이 때 선택되지 않은 다른 블록은 버려져서 고아 블록(orphan block)이 되고 더 긴 길이를 가진 블록체인의 끝에 새로 생성된 블록이 연결된다. 이러한 과정을 통해 블록체인은 거래를 처리하고 승인하는 권위 있는 중앙기관이 없이도 네트워크 참여자들의 협업을 통해 안전하고 신뢰할 수 있는 시스템을 운영할 수 있다.

블록체인에 저장할 수 있는 데이터는 두 종류가 있다. 하나는 텍스트, 이미지, 문서, 음악, 동영상 등 원본 데이터이고, 다른 하나는 이 원본 데이터를 해시함수를 이용하여 변환한 해시 데이터이다. 블록체인에 원본 데이터와 해시 데이터를 모두 올리는 것이 불가능하지는 않지만, 파일 용량이 커지면 전체적인 속도가 저하되고 관리의 효율성이 떨어질 수 있다. 따라서 대개의 경우 블록체인에는 해당 원본 데이터를 변환한 해시값만 기록하고, 원본 데이터는 별도의 서버에 저장하게 된다. 만약 해커가 원본 데이터가 저장된 서버를 공격하여 데이터를 위변조하더라도 해당 해시값을 가지고 있는 전 세계 모든 노드의 해시값을 동시에 위변조하지 않는 한, 조작 사실이 드러나고 정상적인 데이터로 인정받지 못하게 된다.

종류

퍼블릭 블록체인(public blockchain)

프라이빗 블록체인(private blockchain)

블록체인은 참여자의 범위에 따라 퍼블릭 블록체인과 프라이빗 블록체인으로 나눌 수 있다. 퍼블릭 블록체인은 인터넷처럼 누구나 참여할 수 있는 개방형이지만, 프라이빗 블록체인은 인트라넷처럼 제한된 사람들만 참여할 수 있는 폐쇄형 블록체인이다. 이 두 가지를 연결하거나 섞은 혼합형이 있는데, 하이브리드 블록체인이라고 부른다.

퍼블릭 블록체인

퍼블릭 블록체인(public blockchain)이란 누구든지 자유롭게 참여할 수 있는 개방형 블록체인 네트워크를 말한다. 공공 블록체인 또는 개방형 블록체인이라고 한다. 권위 있는 조직의 승인이 없이 누구든지 인터넷에 연결된 PC, 노트북, 스마트폰, 서버컴퓨터, 채굴기 등 다양한 컴퓨터 장비를 이용하여 블록체인 네트워크에 참여할 수 있다. 이러한 블록체인 네트워크에 참여하는 개별 컴퓨터를 노드(node)라고 부르는데, 각 노드들은 블록체인에 저장된 데이터를 복사하여 저장하고, 해시 연산을 통해 새로운 블록의 생성에 참여할 수 있다. 또한 각 노드들은 언제든지 자신의 컴퓨터를 블록체인 네트워크에 연결하지 않고 접속을 차단함으로써 자유롭게 탈퇴할 수 있다. 블록체인 네트워크에 참여 또는 탈퇴하는 것은 권위 있는 조직의 승인이 필요 없이, 전적으로 해당 노드 참여자의 자유로운 의사에 따라 결정할 수 있다.

퍼블릭 블록체인의 경우 참여자들의 컴퓨터 사용에 따른 전기료 등 운영 비용을 감당할 수 있도록, 암호화폐를 발행하여 보상한다. 퍼블릭 블록체인 참여자들은 새로운 블록이 생성될 때마다 발행되는 암호화폐를 지급 받음으로써, 컴퓨터 감가상각비, 전기료, 공간사용료, 인건비 등 각종 비용을 보상 받을 수 있다. 퍼블릭 블록체인 운영에 참가한 사람들은 지급받은 암호화폐를 실생활에서 사용하거나 혹은 암호화폐 거래소에서 판매함으로써 참여 비용을 회수할 수 있다. 이런 점에서 퍼블릭 블록체인과 암호화폐는 서로 분리할 수 없는 일체형 구조로 되어 있다. 만약 퍼블릭 블록체인에서 암호화폐를 지급하지 않는다면, 블록체인 네트워크 참여자들이 받을 수 있는 경제적 보상이 없기 때문에 소수의 헌신적인 기여자들을 제외하고는 참여자가 없게 되어, 최악의 경우 블록체인 네트워크가 붕괴할 우려가 있다. 따라서 퍼블릭 블록체인에서 암호화폐를 발행하는 것은 블록체인 네트워크를 유지하기 위한 필수사항이라고 할 수 있다. 비트코인, 이더리움, 비트코인캐시, 이오스, 스텔라루멘, 스팀, 모네로 등 대부분의 암호화폐는 퍼블릭 블록체인 방식으로 운영된다. 퍼블릭 블록체인에 대해 자세히 보기

프라이빗 블록체인

프라이빗 블록체인(private blockchain)이란 미리 정해진 조직이나 개인들만 참여할 수 있는 폐쇄형 블록체인 네트워크를 말한다. 사적 블록체인, 폐쇄형 블록체인, 허가형 블록체인, 기업형 블록체인 또는 엔터프라이즈 블록체인이라고 한다. 프라이빗 블록체인에 참여하려면 반드시 권위 있는 조직의 승인을 받아야 한다. 프라이빗 블록체인 운영자의 승인을 받지 못한 조직이나 개인은 해당 블록체인 네트워크의 운영에 참여할 수 없다. 예를 들어, A 기업과 B 기업 및 C 단체가 서로 협의하여 프라이빗 블록체인을 운영하기로 한 경우, 오직 A, B, C 세 곳만 참여할 수 있으며, 다른 제3자인 D 기업은 참여할 수 없다. 만약 D 기업이 해당 프라이빗 블록체인에 참여하고 싶다면, 관계자들과 협의하여 사전 승인을 받아야 한다.

프라이빗 블록체인의 운영을 위해서 암호화폐가 반드시 필요한 것은 아니다. 프라이빗 블록체인의 경우 굳이 암호화폐를 발행할 필요가 없이, 해당 프라이빗 블록체인의 참여자들이 컴퓨터 운영 비용을 부담하면 된다. 물론 프라이빗 블록체인에서도 암호화폐를 발행할 수는 있다. 블록체인이 혈관이라면 암호화폐는 그 혈관 속을 흐르는 혈액과 같은 존재이기 때문에, 프라이빗 블록체인에서도 암호화폐를 도입하는 것이 운영상 편리할 수 있다. 하지만 해당 암호화폐를 외부의 암호화폐 거래소에 판매하기 어렵기 때문에 사실상 내부 정산 및 서비스 이용 등의 목적으로 제한적으로만 사용할 수 있다. 결국 프라이빗 블록체인에서 암호화폐의 발행은 필수사항이 아니며, 각 프라이빗 블록체인 운영자들의 필요에 의해 자체 암호화폐를 발행할 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있는 선택사항(option)이다. 국제 송금을 위한 리플(ripple)은 프라이빗 블록체인으로서 암호화폐를 발행한 사례에 해당한다.

하이브리드 블록체인

하이브리드 블록체인(hybrid blockchain)이란 퍼블릭 블록체인과 프라이빗 블록체인을 서로 연결하거나 섞은 혼합형 블록체인을 말한다. 더블체인(double chain)은 퍼블릭 블록체인과 프라이빗 블록체인을 연결한 체인이다. 예를 들어, 보안이 중요한 가정용 사물인터넷(IoT) 기기는 프라이빗 블록체인을 이용하고, 자동화된 결제를 위해 퍼블릭 블록체인에 연결하는 방식이다. 이 때 퍼블릭 블록체인은 메인넷이 되고, 여기에 연결된 다수의 프라이빗 블록체인은 1:N 구조의 사이드체인 방식으로 구성할 수 있다. 더블체인을 이용하는 블록체인에는 사물인터넷(IoT) 블록체인 플랫폼을 지향하는 에이치닥(Hdac)이 있다. 인터체인(interchain)은 서로 다른 다수의 블록체인 네트워크를 하나로 연결하기 위한 체인이다. 인터체인 플랫폼 위에서 다수의 퍼블릭 블록체인과 프라이빗 블록체인들이 서로 연결될 수 있다. 대표적인 사례로 아이콘(ICON)이 있다.

컨소시엄 블록체인(consortium blockchain)이란 동일한 목적이나 가치를 가지고 있는 다수의 기업과 단체들이 하나의 컨소시엄을 구성하고 그 안에서 작동하도록 만든 블록체인이다. 예를 들어 리눅스재단이 주도하고 IBM 등이 참여하여 만든 하이퍼레저 패브릭(hyperledger fabric) 프로젝트가 있다. 넓은 의미에서 보면, 컨소시엄 블록체인은 프라이빗 블록체인의 한 형태이지만, 이를 별도로 구별하여 하이브리드 블록체인으로 분류하기도 한다.

특징

블록체인에 기록된 데이터는 위변조가 거의 불가능하여 누구나 신뢰할 수 있고, 안전하며, 탈중앙 방식의 시스템 운영이 가능하다.

신뢰성

블록체인에 기록된 데이터는 해킹을 통한 위변조가 매우 어렵기 때문에 누구나 신뢰할 수 있다. 블록체인에 기록된 내용은 해시함수에 의해 변환되어 암호화된 형태로 저장된다. 만약 내부자 또는 외부 해커가 시스템에 침입하여 특정 데이터를 위변조할 경우, 해당 데이터의 해시값이 변경되어, 위변조 사실을 즉각 알아낼 수 있다. 블록체인에 기록된 데이터의 양이 아무리 많아도 그 중에서 단 한 글자만 변경해도 전혀 다른 해시값이 나오기 때문에, 다른 사람이 모르게 데이터를 변경·삭제·추가하는 일은 불가능하다. 게다가 해시트리 구조로 데이터를 관리하기 때문에 어떤 위치에서 어떤 내용이 위변조되었는지를 즉각 알아낼 수 있다. 따라서 블록체인에 기록된 데이터는 단지 "블록체인에 기록되어 있다"는 이유만으로도 누구나 신뢰할 수 있다.

블록체인 자체를 해킹하는 유일한 방법은 전체 네트워크의 50% 이상에 해당하는 막강한 해시 연산 능력을 보유하고, 다른 정직한 노드들보다 더 빠른 속도로 신규 블록을 생성하여 네트워크에 전파함으로써, 다른 노드들이 정상적인 데이터가 아니라 위변조된 데이터가 포함된 블록체인을 채택하도록 만드는 것이다. 이것을 흔히 51% 공격이라고 부른다. 51% 공격을 성공하려면, 해당 블록체인 네트워크에 참여한 다른 모든 노드들의 해시 연산 능력을 합친 것보다 더 큰 해시 파워를 보유해야 하는데, 사실상 불가능에 가깝다. 물론 아주 예외적이기는 하지만, 참여자가 매우 적은 블록체인인 경우, 51% 공격이 성공할 수 있다. 실제로 2018년 5월 15일 모나코인에 대한 블록보류공격(BWA)으로 약 1억원의 피해가 있었고, 다음 날인 5월 16일 비트코인골드에 대한 51% 공격이 성공하여 약 200억원의 코인을 해킹한 사례도 있다. 하지만 블록체인 네트워크에 참여자 수가 늘어남에 따라 50% 이상의 해시 파워를 확보하는 것이 매우 어렵기 때문에, 51% 공격이 사실상 불가능해진다. 실제로 네트워크 참여자가 가장 많은 비트코인의 경우 2009년 1월 처음 만들어진 이후 단 한 번도 블록체인 자체가 해킹을 당한 적이 없다.

안전성

블록체인에 기록된 데이터는 분산 저장하기 때문에, 특정 노드에 대한 디도스 공격이나 랜섬웨어 공격 등으로부터 안전하다. 디도스(DDoS)란 Distributed Denial of Service의 약자로서, 다수의 분산된 컴퓨터를 이용하여 특정 서버 컴퓨터가 처리할 수 있는 용량을 초과하는 정보를 한꺼번에 보내 과부하로 서버가 다운되거나 정상 접속되지 못하도록 만드는 공격을 말한다. '분산 서비스 거부 공격'이라고 한다. 예를 들어, 최대 1,000명이 동시 접속할 수 있는 서버에 2,000명이 동시 접속을 시도하면, 서버가 부하를 이겨내지 못하고 다운되거나 먹통이 되어 정상적인 서비스를 제공할 수 없게 된다. 기존의 서버-클라이언트 구조에서는 중앙 서버에 디도스 공격을 함으로써 전체 서비스를 마비시킬 수 있다. 랜섬웨어(ransomware)란 컴퓨터나 시스템을 감염시켜 정상적으로 이용할 수 없게 만든 후 일종의 몸값(ransom)을 요구하는 악성 소프트웨어를 말한다. 해커가 요구하는 몸값을 지불하면 복호화할 수 있는 암호를 알려준다. 기존의 서버-클라이언트 구조에서는 중앙 서버가 랜섬웨어 공격을 당하면 전체 서비스가 마비되는 문제가 있었다.

기존의 서버-클라이언트 구조와 달리, 블록체인 구조에서는 다수의 노드들이 동일한 데이터를 복사하여 분산 저장하고 있기 때문에 디도스 또는 랜섬웨어 등 외부의 공격으로부터 안전하다는 장점이 있다. 블록체인 네트워크에 참여하는 특정 노드를 공격하여 해당 시스템을 마비시키더라도, 다른 노드에 있는 서버 컴퓨터들이 정상 작동하기 때문에 서비스를 안정적으로 제공할 수 있다. 블록체인 네트워크를 구성하는 전 세계 모든 노드들을 상대로 동시에 분산 서비스 거부 공격(DDoS)이나 랜섬웨어 공격을 하여 전 세계 모든 시스템을 동시에 마비시키지 않는 한, 블록체인에 기록된 데이터는 외부 공격으로부터 안전하다. 블록체인 네트워크에 참여하는 전 세계 모든 노드를 동시에 공격하는 것은 매우 큰 컴퓨팅 파워가 필요하기 때문에 사실상 불가능하다.

탈중앙

블록체인은 권위 있는 중앙 조직·기관·단체 등이 없이, 자유롭고 평등한 참여자들에 의해 자율적으로 유지되고 운영된다. 기존의 서버-클라이언트 구조에서는 모든 정보가 중앙에 있는 서버로 집중되기 때문에 중앙을 차지한 사람이 의사결정권한을 가지는 구조였다. 하지만 블록체인은 중앙이 없는 P2P 방식으로 운영되기 때문에, 권위를 가진 중앙이 존재하지 않는다. 블록체인에서 의사결정 방식은 네트워크에 참여한 모든 사람들의 과반수 이상의 동의를 필요로 하는 탈중앙(脫中央, decentralization) 방식이다.

블록체인 구조에서 중앙 조직은 불필요하다. 블록체인 방식이 사회적으로 널리 퍼지면 기존의 중앙집중식 조직은 약화되거나 소멸된다. 예를 들어, 블록체인 기반의 암호화폐가 널리 사용될 경우, 기존의 은행은 그 권한과 역할이 축소된다. 마찬가지로 블록체인 기반의 물류관리 시스템이 확산될 경우, 기존의 복잡한 물류관리 절차가 대폭 간소화되고 관련 조직들의 역할이 축소된다. 블록체인 시스템이 확산될수록 기존의 은행, 보험사, 공증사무소, 포털 사이트, 기업, 법원, 정부, 국가 등 다양한 중개기관들은 그 역할이 대폭 축소되거나 심지어 소멸할 것으로 예상되고 있다. 블록체인은 중개기관이 필요없이 참여자들이 직접 거래할 수 있는 시스템이다. 블록체인은 자유와 평등을 보장하는 탈중앙화 시스템이다. 탈중앙에 대해 자세히 보기

활용

블록체인 기반의 암호화폐(cryptocurrency)

블록체인 기술은 암호화폐, 스마트 계약, 물류관리, 문서관리, 의료정보관리, 저작권관리, 소셜미디어관리, 게임아이템관리, 전자투표, 신원확인 등 다양한 분야에서 활용될 수 있다.

암호화폐

블록체인은 이중지불 문제를 해결함으로써 암호화폐의 기반 기술이 되었다.

기존의 인터넷에서는 이중지불 문제를 해결할 수 없어, 인터넷으로 정보를 전달할 수는 있었지만 중개기관이 없이는 가치를 전달할 수 없었다. 이중지불(double spending)이란 원본 파일에 저장된 가치를 지불한 뒤, 해당 파일을 복사하여 다른 사람에게 또 지불하는 것을 말한다. 예를 들어, A가 B에게 1,000원이라고 기록된 파일을 전송한 후 다시 해당 파일을 복사하여 C에게 또 1,000원을 전송하는 것을 말한다. 컴퓨터와 인터넷에서 모든 파일은 복사가 가능하기 때문에 이중지불 문제를 피할 수 없다. 기존의 인터넷 시스템에서는 이중지불 문제를 피하기 위해 신뢰할 수 있는 중개기관을 두고, 중개기관이 보관하고 있는 기존 데이터에서 해당 금액만큼 차감하는 방식으로 가치를 전달했다. 결국 기존 인터넷 시스템에서 가치를 전송하려면 반드시 은행이라는 중개기관에 의존해야 했다.

블록체인 기술을 이용할 경우 은행이라는 중개기관이 없이도 이중지불 문제 없이 가치를 전송할 수 있다. 블록체인에서 모든 거래내역은 해시값으로 변환되어 저장되는데, 하나의 블록에는 과거의 모든 거래내역이 담긴 이전 해시값을 포함하고 있기 때문에 이중지불이 불가능하다. 예를 들어, A가 B에게 1,000원을 전송한 경우 해당 거래내역이 블록체인에 기록되기 때문에, A가 다시 1,000원을 C에게 전송하려고 할 경우 해당 거래는 블록체인 네트워크에 참여한 다른 노드들의 승인을 얻지 못하여 실패하게 된다. 이처럼 블록체인은 과거의 모든 거래내역이 담긴 장부를 해시함수로 변환하여 하나의 파일로 만들어 전송하고, 그 결과를 블록체인 네트워크에 참여한 다른 노드들이 검증하게 함으로써 이중지불 문제를 해결할 수 있게 되었다.

블록체인 기술을 활용하여 만든 최초의 암호화폐는 비트코인(bitcoin)이다. 2008년 11월 사토시 나카모토(Satoshi Nakamoto)라는 가명을 쓰는 인물이 비트코인 백서를 작성하여 공개했고, 이듬해인 2009년 1월 세계 최초의 블록체인 기반 암호화폐인 비트코인을 개발했다. 이후 비트코인의 뒤를 이어, 라이트코인, 이더리움, 이더리움 클래식, 리플, 비트코인캐시, 모네로, 에이다, 이오스, 트론, 스팀, 아이콘 등 수많은 암호화폐들이 등장했다. 또한 이 암호화폐들을 거래할 수 있는 빗썸, 업비트, 바이낸스 등 다수의 암호화폐 거래소가 설립되었고, 비트메인, 가나안, 비트퓨리 등 암호화폐 채굴업체가 성장했으며, 신규 암호화폐 개발 자금을 조달하기 위한 ICO가 확산되었다. 암호화폐에 대해 자세히 보기

스마트 계약

블록체인 기술은 암호화폐에만 사용할 수 있는 것이 아니라 위변조 방지가 필요한 각종 계약서 작성에 활용할 수 있다. 특히 일정한 조건이 만족되면 자동으로 계약 내용이 실행되도록 하는 스마트 계약 기능에 사용할 수 있다. 기존의 블록체인 1.0 기술이 "과거에 일어났던 일"을 기록한다면, 스마트 계약 기능을 구현한 블록체인 2.0 기술은 "미래에 일어날 일"을 미리 기록해 둘 수 있다.

스마트 계약 또는 스마트 컨트랙트(smart contract)는 1990년대 중반 닉 재보(Nick Szabo)가 고안한 개념으로서, 계약 당사자가 사전에 협의한 내용을 미리 프로그래밍하여 전자 계약서 문서 안에 넣어두고, 이 계약 조건이 모두 충족되면 자동으로 계약 내용이 실행되도록 하는 시스템이다. 닉 재보는 스마트 계약이 자동판매기와 비슷하다고 말했다. 자동판매기에 미리 정해진 액수 이상의 돈을 투입하면, 자동으로 원하는 상품을 구매할 수 있듯이, 스마트 계약을 통해 일정한 조건이 충족되면 자동으로 계약이 실행되도록 한다는 것이다. 그는 이를 위해 비트골드(bit gold)라는 디지털 화폐를 고안했지만 당시의 기술적 한계로 인해 실제로 개발되거나 사용되지는 못하였다.

스마트 계약은 블록체인 기술을 적용함으로써 실제 구현이 가능해졌다. 2013년 당시 19세의 천재 프로그래머였던 비탈릭 부테린(Vitalik Buterin)은 블록체인 기술을 적용한 스마트 계약 플랫폼인 이더리움(ethereum)을 개발할 것을 제안하고, 2015년 7월 30일 이더리움 개발에 성공하여 실제 서비스를 시작했다. 솔리디티(solidity)라는 프로그래밍 언어를 사용하여, 계약 기간, 금액, 조건 등을 미리 코딩해 두면, 부동산 거래, 중고 자동차 거래, 무역 거래 등 어떠한 종류의 계약도 자동 실행되도록 만들 수 있다. 기존의 비트코인이 블록체인 기술을 활용하여 가치의 저장과 전달이 가능한 암호화폐를 만들었다면, 이더리움은 한 단계 더 나아가 블록체인 기술을 활용하여 인간이 상상할 수 있는 모든 종류의 계약을 자동으로 실행할 수 있는 스마트 계약 플랫폼을 개발했다. 스마트 계약에 대해 자세히 보기

물류관리

거래내역의 위변조가 어려운 블록체인 기술을 활용하여 물류관리 시스템을 운영할 수 있다. 예를 들어 루이비통(Louis Vuitton) 등 명품 가방을 거래하는 경우, 제품의 생산일자, 생산지, 수입일자, 관세 납부 내역 등 관련된 정보를 블록체인에 기록함으로써 위변조를 막고 짝퉁 제품을 가려낼 수 있다. 에버레저(EverLedger)는 전 세계 120만 개가 넘는 다이아몬드에 대해 광산에서 채굴될 때부터 감정회사와 도매상, 소매상을 거쳐 소비자에게 전달될 때까지 모든 거래내역과 다이아몬드의 일련번호, 색, 투명도, 컷, 캐럿, 크기 등 제품 상세정보를 블록체인에 기록하여 관리하겠다고 밝혔다. 블록체인을 활용하면 해외에서 수입한 고급 양주와 포도주 등에 대한 정품 확인이 가능하다. 소고기, 돼지고기, 닭고기 등 축산물과 쌀, 보리, 야채, 과일 등 각종 농산물 및 생선, 조개, 김, 미역 등 각종 수산물의 생산자, 생산일시, 생산지, 유통이력 등을 블록체인에 기록하여 상품 유통과정을 체계적으로 관리할 수 있다.

정부와 공공기관에서 블록체인 기반의 물류관리 시스템을 구축하는 사업이 발주되었다. 2018년 5월 대한민국 관세청은 한국정보화진흥원(NIA)에 위탁하여 "블록체인 기반 e-CO(원산지증명서) 발급 교환 서비스" 사업을 9억원 규모로 발주하여, ㈜케이씨넷이 수주했다. 뒤이어 "블록체인 기반의 수출통관 물류서비스 시범사업"을 16억원 규모로 발주하여, 삼성SDS㈜가 수주했다.

민간 대기업들도 블록체인 기반 물류관리 사업에 뛰어들고 있다. 삼성SDS㈜는 2017년 5월 31일 '해운물류 블록체인 컨소시엄'을 발족하고, 제품생산에서부터 최종 소비자까지 생산·가공·보관·운송 이력을 투명하게 관리하는 시스템을 개발·적용하기로 했다. 이를 통해 원산지 조작이나 제조·유통기간 변경 및 허위광고를 방지할 수 있고, 사물인터넷(IoT) 기술을 활용하여 실시간으로 화물의 위치 정보를 공유함으로써 비용절감 및 업무 효율성을 높일 수 있다. SK㈜ C&C는 선주, 화주, 육상운송업자 등 물류 관계자들이 P2P 방식으로 물류정보를 전달받아 공유·관리하는 '블록체인 물류 서비스'를 개발하고, 한국발~상해착 컨테이너 화물 운송에 시범 적용했다. 이를 통해 선하증권(B/L), 신용장(L/C) 등 각종 거래원장을 블록체인에 등록해 원본임을 보장하고 안전하게 관리·유통할 수 있다.

물류관리 시스템을 프라이빗 블록체인이 아니라 퍼블릭 블록체인 기반으로 관리하려는 시도도 있다. 비체인(VeChain)은 블록체인 기반의 물류관리 시스템에서 사용하기 위한 암호화폐이고, 파퓰러스(Populous)는 블록체인 기반의 송장관리 시스템을 운영하기 위한 암호화폐이다.

문서관리

블록체인 기술을 활용하여 정부, 기업, 교육기관, 의료기관 등에서 발급하는 각종 문서를 위변조 없이 안전하게 관리할 수 있다. 개별 문서에 담긴 내용을 해시로 변환하여 블록체인에 저장한 뒤 여러 곳에 분산 저장하면, 해당 문서에 대한 위변조가 사실상 불가능해진다. 정부에서 발급하는 주민등록증, 운전면허증, 여권, 가족관계증명서, 출생증명서, 인감증명서, 등기부등본 등과 기업에서 발급하는 재직증명서, 경력증명서, 급여명세서, 각종 계약서 및 교육기관에서 발급하는 졸업증명서, 성적증명서, 재학증명서 등과 의료기관에서 발급하는 진료기록, 진단서, 의약품처방전, 진료영수증 등 각종 서류를 블록체인 기반으로 안전하게 관리할 수 있다.

2018년 5월 대한민국 행정안전부는 향후 3년간에 걸쳐 블록체인 기반의 전자증명서 발급·유통 플랫폼 구축에 나서겠다고 밝혔다. 공공기관에서 발급하는 약 2,700여종의 증명서에 대해 연간 3억 7천만 건의 종이 증명서가 발급되고 있는데, 국민과 기업의 불편 및 사회적 비용을 줄이기 위해 블록체인 기술을 도입함으로써 개인 모바일 기기를 활용해 전자문서 형태로 발급받을 수 있게 하겠다는 계획이다.

㈜엑스블록시스템즈(XBlock Systems)는 전자문서 인증 플랫폼인 애스톤(Aston) 프로젝트를 시작했다. 기존의 비트코인이나 이더리움에 사용된 블록체인은 거래내역을 시간 순서대로 일렬로 나열한 연결 리스트 방식으로 관리했지만, 애스톤은 다차원 블록체인 개념을 도입하여 문서의 생성은 메인 블록체인(main blockchain)에 기록하고 해당 문서의 변경 이력은 각 문서별로 별도의 서브 블록체인(sub blockchain)에 기록하는 방식으로 관리한다. ㈜엑스블록시스템즈는 엑스체인(X-Chain) 방식의 블록체인 사업을 위해 필요한 자금 확보를 위해 2017년말 싱가포르에서 ICO를 진행하여 약 300억원의 투자자금을 확보했다. 2018년 5월 4일 한국 및 일본의 7개 회사가 블록체인 기반의 전자문서 사업에 공동 진출하기로 협약했다. 한국은 ㈜엑스블록시스템즈, 핸디소프트, 한컴시큐어, 한국무역정보통신, 세종텔레콤의 5개 회사이고, 일본은 바스아이디(BaaSid), 피알오(P.R.O.)의 2개 회사가 참여했다.

한편 문서관리 시스템을 프라이빗 블록체인이 아니라 퍼블릭 블록체인 기반으로 관리하려는 시도도 있다. 이머코인(Emercoin)은 블록체인 기반의 대학 졸업장 및 교육 수료증 발급 시스템을 운영하기 위한 암호화폐이다. 이머코인은 비트퓨리(BitFury) 그룹에서 기술투자를 받았고, 2018년 4월 18일 한국 업비트 거래소에 상장했다. 또한 5월 9일 동유럽의 조지아에 있는 '비즈니스 앤 테크놀로지 대학교'와 졸업장 위조 방지를 위한 블록체인 시스템 개발 협약을 체결하고 시범 프로젝트를 시작했다.

의료정보관리

위변조가 불가능한 블록체인 기술을 이용하여 개인 의료정보를 통합 관리할 수 있다. 기존의 개인 의료정보는 여러 병원과 약국 및 건강보험공단 등에 분산되어 있어서 통합 관리가 어렵다. 예를 들어 환자가 A 병원에서 MRI 검사를 했더라도 B 병원에 가면 동일한 MRI 검사를 다시 해야 한다. 하지만 개인 의료정보를 암호화하여 블록체인에 저장해 두면, 여러 병원과 약국 및 관련 기관에서 공동 활용할 수 있게 된다.

현직 의사인 이은솔과 고우균은 메디블록(Mediblock)이라는 블록체인 기반 개인 의료정보 종합관리 플랫폼을 개발했다. 이를 위해 2017년 11월 ICO를 진행하여 약 300억원의 투자자금을 확보했다. ㈜엑스블록시스템즈(XBlock Systems)는 블록체인 기반의 PKI 인증서를 사용하여 의료제증명서 발급 서비스를 개발하고 있다. 이 서비스를 이용하면, 환자들이 직접 병원을 방문하여 창구나 무인수납기(Kiosk)에서 의료제증명서를 발급받을 필요 없이, 블록체인 시스템에 접속하여 입퇴원증명서 등 의료제증명서를 편리하게 발급받을 수 있다. 2018년 5월 고려대학교 블록체인연구소는 미래에셋, 교보생명, 신한은행, ㈜아이콘루프, 피노텍, ㈜더블체인 등 30여곳과 프라이빗 블록체인 플랫폼 개발 컨소시엄을 구성하고, 개인 유전정보를 블록체인 플랫폼에 결합시켜 개인별 맞춤형 치료방법과 약을 처방해 주는 '블록체인 의료정보 시스템'을 상용화하겠다고 발표했다.

저작권관리

블록체인 기술을 활용하여 영화, 동영상, 음악, 미술, 사진, 이미지, 웹툰, 전자책(이북), 프로그램 소스 등 다양한 콘텐츠에 대해 저작권을 보호·관리할 수 있다. 블록체인은 위변조가 불가능하기 때문에 저작물의 해시값을 추출한 후 비교함으로써 원본 콘텐츠를 찾아낼 수 있다. 또한 저작권 이용자 정보를 블록체인에 기록함으로써 저작권 중개유통업체를 거치지 않고도 체계적인 저작물 관리와 판매 및 투명한 수익분배를 보장할 수 있다.

2017년 미국 최대의 음원 스트리밍 서비스 업체인 스포티파이(Spotify)는 불투명한 로열티 지급 문제를 해결하기 위해 블록체인 기술을 도입하기로 결정하고, 블록체인 스타트업인 미디어체인 랩(Mediachain Labs)을 인수했다. 2018년 1월 미국 코닥(Kodak)은 사진 저작권을 보호하기 위해 블록체인 기반의 암호화폐인 코닥코인을 발행하겠다고 발표했다. 2018년 4월 11일 중국 바이두(Baidu)는 이미지의 저작권을 보호하기 위해 블록체인 기반의 스톡포토 플랫폼인 토템 서비스를 출시했다. 2018년 6월 22일 미국 마이크로소프트와 언스트&영은 블록체인 기반 콘텐츠 저작권 및 로열티 관리 솔루션을 공동 개발했다. 매달 수백만 건의 콘텐츠 거래가 발생하고 있는데, 그동안 로열티 정산이 수작업으로 이루어져 수주일을 기다려야 했으나, 블록체인 기반의 저작권 관리 솔루션을 도입함으로써 네트워크에 포함된 누구나 거의 실시간으로 콘텐츠 판매현황을 확인할 수 있게 되었다.

소셜미디어관리

블록체인 기술을 활용하여 소셜미디어 플랫폼을 만들고 관리할 수 있다. 기존의 소셜미디어 플랫폼인 페이스북에 글을 올리거나 인스타그램에 사진을 올리면, 해당 콘텐츠를 올린 기여자는 아무런 금전적 대가를 받지 못하고, 소셜 네트워크 서비스(SNS) 플랫폼을 운영하는 회사만 막대한 광고 수익을 얻을 수 있다. 하지만 블록체인 기반의 소셜미디어 플랫폼에 콘텐츠를 올리면, 해당 콘텐츠를 만든 기여자가 암호화폐로 대가를 지급 받을 수 있다.

블록체인 기반의 소셜미디어 플랫폼을 처음으로 도입한 것은 2016년 4월에 오픈한 스팀잇(Steemit)이다. 스팀잇 사이트에 글을 올리면, 해당 글에 공감하는 참여자들이 업보트(upvote)를 눌러 스팀달러라는 암호화폐를 지급해 준다. 스팀잇은 블록체인 기반의 사업 모델 중에서 실제 현실에 적용되어 활발히 사용되고 있는 대표적인 성공 사례이다. 티티씨(TCC)는 블록체인 기반의 타타UFO 서비스를 출시했다. 스팀잇의 장점과 인스타그램의 장점을 결합한 타타UFO 서비스에는 약 1,100만명의 중국인 사용자가 가입되어 있고, 하루 370만명이 활동하고 있다. 한국의 메이벅스(maybugs)는 블로그를 포스팅하거나 댓글을 달면 메이벅스토큰이나 모스트코인을 지급하는 "콘텐츠 보상 블로그 플랫폼"을 표방하면서, 블록체인 기반의 웹툰 서비스를 오픈했다. 한국의 유니오(UUNIO)는 블록체인 기업인 잉크(INK)와 제휴하여, 유니오 사이트에 글과 사진뿐 아니라 동영상까지 등록할 수 있는 서비스를 오픈할 예정이며, 콘텐츠 기여자들에게 유니프코인을 보상으로 지급할 계획이다. 영국의 베라시티는 블록체인 기반의 동영상 플랫폼을 구축하고 있다.

게임아이템관리

블록체인 기술을 활용하여 인터넷·모바일 게임에서 사용하는 게임 아이템 거래를 관리할 수 있다. 게임 과정에서 사용자가 획득한 칼, 활, 방패, 갑옷, 망토 등 다양한 게임 아이템을 블록체인 기반으로 관리·거래함으로써 한 게임에서 획득한 아이템을 다른 게임으로 이동시킬 수 있고, 사용자 간 분쟁과 사기 사건을 방지할 수 있다. 블록체인 기술이 도입되기 전에도 게임 아이템은 아이템베이나 아이템매니아 같은 게임 아이템 거래 사이트를 통해 이용자들 사이에서 암암리에 거래되어 왔다. 하지만 게임 간 아이템 이동이 불가능했고 비싼 수수료를 부담해야 했다.

㈜한빛소프트는 브릴라이트(Bryllite) 코인이라는 게임 아이템 거래용 암호화폐를 개발했다. 기존의 게임 머니나 아이템은 오직 해당 게임 내에서만 사용할 수 있었지만, 브릴라이트코인을 이용하면, 사용자가 획득한 게임 아이템을 게임 외부의 블록체인에 저장하기 때문에, 한 게임에서 얻은 아이템을 브릴라이트코인으로 바꾼 후 다른 게임에서도 사용할 수 있게 된다. ㈜한빛소프트는 2018년 4월 16일부터 홍콩에서 프리세일을 시작하여 500억원이 넘는 투자자금을 확보했다. ㈜한빛소프트는 자사의 게임인 오디션뿐만 아니라 네시삼십삼분, 액션스퀘어, IMC게임즈, 미탭스플러스 등 다양한 게임들과 제휴를 통해 브릴라이트 플랫폼을 구성하고, 누적으로 약 10억명 이상의 게임 회원들에게 블록체인 기반의 게임 아이템 거래 서비스를 제공할 예정이다.

전자투표

블록체인 기술을 활용하여 전자투표관리 시스템을 운영할 수 있다. 블록체인은 데이터의 위변조가 사실상 불가능하기 때문에 누구나 신뢰할 수 있는 투표시스템을 보장한다.

2018년 봄 대한민국 중앙선거관리위원회는 "블록체인 기반의 온라인 전자투표 시스템 구축 시범사업"을 발주하여, ㈜핸디소프트가 수주했다. 주사업자인 ㈜핸디소프트는 시스템 설계와 검증을 맡고, 시스템 개발은 ㈜엑스블록시스템즈와 해바라기소프트가 담당한다.

2017년 1월 ㈜블로코는 경기도 "따복공동체 주민제안 공모사업 심사 온라인 투표 시스템"에 블록체인 기술인 스마트 계약을 적용했다. 2018년 5월 보스코인(BOScoin)은 익명성과 1인 1표를 보장하는 동형암호 기반의 전자투표 솔루션을 개발했다. 이 솔루션을 사용하면, 실제 한 명이 마치 여러 명인 것처럼 속이는 시빌공격(sybil attack)을 방지할 수 있다. 보스코인은 "동형암호 기반 전자투표 프로토콜" 특허를 등록한 한국스마트인증㈜에 지분참여를 통해 1대 주주가 됨으로써 해당 원천 기술을 확보하게 되었다.

블록체인 기반의 전자투표 시스템은 해외에서도 도입되고 있다. 에스토니아는 세계 최초로 블록체인을 활용한 상장사 전자투표 시스템을 구축했다. 이 시스템은 두 개의 블록체인을 사용해 사용자 정보와 투표 내용을 각각 별도로 저장함으로써 유권자의 익명성을 보장한다. 미국 증권거래소인 나스닥(Nasdaq)은 주주의 전자투표 결과를 블록체인에 기록하는 시스템을 개발하여 활용하고 있다. 스위스의 추크(Zug)시는 2013년부터 블록체인 산업단지인 크립토밸리(crypto valley)를 조성하여 관련 기업을 적극 유치하고 있으며, 2018년 6월 스위스 최초로 블록체인 기반의 지방투표를 시범 실시한다.

신원확인

블록체인 기술을 활용하여 개인 신원을 확인할 수 있다. 블록체인에 기록된 개인 신원 데이터는 위변조가 불가능하기 때문에 전 세계적인 범위에서 작동하는 글로벌 신원확인 시스템에 사용될 수 있다. 블록체인 신원확인 시스템은 스마트 계약, 문서관리, 의료정보관리, 저작권관리, 소셜미디어관리, 게임아이템관리, 전자투표 등 블록체인 기반의 다양한 서비스를 구현하기 위해 공통적으로 필요한 기반 기술에 해당한다.

미국 마이크로소프트는 액센추어와 협력해, 블록체인 기술을 이용한 "디지털 ID 인증 서비스"를 개발했다. 유엔(UN)에 따르면 전 세계 인구 중에서 약 11억명의 사람들이 공식 신분 문서가 없다. 출생증명서나 공식 인증서가 없이 국가를 탈출한 난민들의 경우에 이 시스템을 통해 본인의 신분을 증명할 수 있다. 미국 IBM은 소브린재단이 주도하는 블록체인 기반의 글로벌 신원확인 시스템 구축 프로젝트에 합류했다. 기존의 인터넷 시스템은 개인 신원확인 기능이 미흡하여 매년 수천억 달러의 비용이 낭비되고 있는데, 비영리 국제 단체인 소브린재단이 주도하여 SSI 네트워크를 구축함으로써 더 활기차고 자유로운 환경을 만들 수 있다는 것이다. 네덜란드 정부는 블록체인 기반의 디지털 아이디를 이용하여 네덜란드 암스테르담과 캐나다 토론토를 오가는 여행객들이 여권이나 비행기 표를 소지하지 않고도 입국이 가능하도록 시범 서비스를 제공할 예정이라고 밝혔다.

블록체인 기반의 신원확인 시스템을 위한 암호화폐도 등장했다. 시빅(Civic) 코인은 블록체인 기반의 신원조회 플랫폼에서 사용하는 암호화폐이다. 시빅은 얼굴 사진, 운전면허증, 여권 등 개인 식별 데이터를 암호화하여 블록체인에 사전 등록하고, 스마트폰의 지문 인식 기능을 이용해 로그인할 수 있는 패스코드를 발급한다. 사용자는 공개키를 사용해 어떤 데이터가 누구에게 제공될지를 제어할 수 있다. 시빅코인은 비트렉스, 고팍스 등에 상장되어 있으며, 아이디 코드(ID code)라는 이름으로 힐로(Hilo), 유벡스(Ubex) 등 여러 웹사이트에 도입되고 있다.

문제점과 대안

블록체인은 데이터의 위변조 방지 기능과 탈중앙 분산 저장이라는 장점에도 불구하고 여러 가지 문제점과 한계를 가지고 있다.

작업증명 방식의 문제점과 대안

채굴기(mining machine)

블록체인은 중앙(center)이 없기 때문에 다수의 사용자들이 공동으로 의사결정을 내리기 위한 거버넌스 구조가 필요하다. 거버넌스(governance)란 다수의 참여자들이 공동의 목표를 위해 서로 논의하고 결정하는 체계를 말한다. 기존의 서버-클라이언트 구조에서는 중앙에 해당하는 서버에서 의사결정을 내리면, 클라이언트 측의 사용자들은 서버에서 결정된 사항을 수동적으로 받아들이는 방식이었다. 그러나 블록체인은 탈중앙 P2P 방식으로서, 의사결정을 내려줄 수 있는 중앙이 없기 때문에 네트워크에 참여하는 모든 사용자들이 평등한 관계에서 합의를 도출하기 위한 거버넌스와 이를 시스템적으로 자동 구현하기 위한 합의 알고리즘이 필요하다.

블록체인 시스템에서 처음으로 도입한 합의 알고리즘은 작업증명 방식이다. 작업증명(作業證明, PoW)이란 목표값 이하의 해시(hash)를 찾는 과정을 무수히 반복함으로써 해당 작업에 참여했음을 증명하는 방식의 알고리즘이다. 이러한 작업증명 방식이 마치 광산에서 금을 캐기 위해 수많은 암석을 곡괭이로 찍는 것과 비슷하다고 하여, 채굴(採掘, mining)이라고 부른다. 비트코인, 이더리움, 라이트코인, 비트코인캐시, 비트코인골드, 모네로, 지캐시, 시아코인, 불웍, 에이치닥 등 여러 암호화폐들은 작업증명 방식의 채굴을 필요로 한다. 채굴을 통해 가장 먼저 목표값 이하의 해시를 찾은 사용자는 해당 블록을 구성하고 체인에 연결하며 그 대가로 신규 발행된 코인을 지급 받는다.

• 막대한 전기 낭비

작업증명 방식은 막대한 서버 자원과 전기 낭비를 유발한다. 채굴 경쟁에서 승리한 사용자는 1명이지만, 경쟁에 참여한 수많은 다른 사람들은 아무런 소득도 없이 막대한 서버 자원과 전기를 소모하게 된다. 예를 들어, 하나의 블록을 채굴하기 위해 100개의 노드가 경쟁하는 경우, 채굴에 성공한 1개를 제외한 나머지 99개의 노드에 사용된 서버 자원과 전기는 모두 쓸모없는 낭비에 해당한다. 만약 채굴 경쟁이 심화되어 경쟁률이 1:100,000이라면 99,999개의 노드에 사용된 서버 자원과 전기가 낭비된다. 채굴에 투입되는 서버 자원이 증가할수록 채굴 난이도는 상승하며, 1명을 제외한 나머지 사람들이 투입한 자원의 낭비는 더욱 많아진다.

채굴로 인해 전 세계적으로 막대한 전력이 낭비되고 있다. 채굴업체들은 기온이 낮고 전기료가 저렴한 지역에 채굴장을 설치하는데, 아이슬란드, 노르웨이, 러시아, 중국 내몽골, 캐나다, 미국 북부 등이 최적의 채굴지역으로 알려져 있다. 영국 BBC 보도에 따르면, 아이슬란드 내 암호화폐 채굴업체가 사용하는 전기량은 34만명의 아이슬란드 국민들이 가정에서 사용하는 전기량을 추월했다. 2018년 6월 국제결제은행(BIS)의 연례 보고서에 따르면, 전 세계에서 비트코인 채굴에 소모되는 전력이 스위스 국가 전체의 연간 전력소비량에 해당하며, 앞으로 채굴기가 증가할수록 전력소비량도 증가하여 결국 전 지구적인 환경재난을 초래할 가능성이 있다고 밝혔다.

• 비민주적 의사결정

작업증명 방식에 따른 채굴 경쟁이 심화되면서, 여러 채굴업체들이 마이닝 풀(mining pool)을 구성하여 공동 채굴을 함에 따라, 비민주적 의사결정이 우려되고 있다. 채굴기를 운영하는 개인이나 업체들은 솔로 채굴 방식이 아니라, 공동으로 채굴하고 공동으로 수익을 배분하는 채굴조합인 마이닝 풀을 구성하였다. 마이닝 풀을 통해 네트워크로 연결된 채굴기들은 마치 1대의 슈퍼컴퓨터처럼 작동하면서 채굴 성공율을 높일 수 있으며, 개별 참가자들은 자신이 제공한 채굴기의 해시 연산력(hash power)에 비례하여 수익을 배분 받을 수 있다. 중국의 우지한(吴忌寒) 대표가 이끄는 비트메인(Bitmain)은 앤트풀(Antpool)과 비티씨닷컴(BTC.com) 마이닝 풀을 만들었고 비아비티씨(ViaBTC)에 투자했는데, 이 3개 마이닝 풀의 해시 연산력을 합치면 전 세계 해시 연산력의 약 40% 정도에 이른다. 단순한 가정이기는 하지만, 만약 몇몇 상위 마이닝 풀 운영자들이 담합을 한다면, 블록체인에 대한 51% 공격을 통해 기존 거래내역에 대한 위변조도 가능하다.

블록체인은 원래 중앙집중화된 의사결정 구조에 반대하면서, 탈중앙(脫中央, decentrailization) 분산 관리를 목표로 시작한 프로젝트이다. 하지만 채굴업체들이 마이닝 풀을 구성하면서, 소수의 마이닝 풀 운영자들에게 의사결정 권한이 집중되는 현상이 발생하였다. 실례로 비트코인의 처리 속도를 향상시키기 위한 세그윗(SegWit)을 진행할 때, 채굴왕으로 불리는 중국 우지한 비트메인 대표의 반대로 인해 상당 기간 의사결정이 지연되는 현상이 발생했다. 전 세계 해시 파워의 40% 이상을 장악하고 있는 우지한 대표의 영향력이 너무나 커서, 비트코인 개발자 커뮤니티의 합의만으로는 하드포크를 진행하기 어려웠기 때문이었다. 결국 우지한 대표와 뉴욕 합의를 거친 후에야 2017년 8월 1일자로 비트코인 세그윗이 진행될 수 있었다. 이처럼 블록체인이 꿈꾸던 "탈중앙 분산 관리"라는 이상적인 목표는 거대한 채굴업체들의 영향력을 벗어나지 못했으며, 이로 인해 탈중앙이라는 블록체인의 애초 목표는 심각하게 훼손되고 있다.

• 작업증명의 대안

작업증명 방식에 따른 채굴 경쟁과 그로 인한 막대한 전기낭비 및 비민주적 의사결정을 막기 위해 다양한 대안적 합의 알고리즘이 등장하고 있다. 지분증명(PoS)은 해당 암호화폐를 보유하고 있는 지분율에 비례하여 의사결정 권한을 주는 방식이다. 주주총회에서 주식 지분율에 비례하여 의사결정 권한을 가지는 것과 유사하다. 지분증명 방식은 막대한 전기를 소모하는 채굴 과정이 필요 없다. 큐텀, 피어코인 등의 암호화폐가 지분증명 방식을 사용하고 있다. 스트라티스는 처음에 작업증명 방식을 사용했으나 지분증명 방식으로 변경했다. 이더리움도 현재 작업증명(PoW) 방식을 벗어나 지분증명(PoS) 방식으로 변경할 예정이다. 지분증명 방식은 그라인딩 공격(grinding attack)에 취약하다는 문제가 있다. 즉, 마지막 블록 생성자가 다음 번 블록 생성에 사용되는 랜덤 변수를 미리 계산해서 본인에게 유리한 결과를 만들 수 있다는 단점이 있다. 에이다는 우로보로스 지분증명(Ouroborous PoS)이라는 개선된 알고리즘을 사용함으로써 이 문제를 해결했다. 한편 지분증명 방식은 기존 암호화폐 소유자에게 의사결정 권한을 부여함으로써 자본에 의한 의사결정 구조의 왜곡을 가져올 수 있다는 근본적인 비판을 받고 있다. 더 많은 코인을 보유할수록 더 많은 투표권을 행사할 수 있기 때문에 돈 있는 사람에게 유리하며, 코인을 거래에 사용하기보다 보유만 하고 있는 것이 더 유리하므로, 암호화폐 활성화에 악영향을 미칠 수 있다는 비판이다.

지분증명에 대한 비판으로 위임지분증명(DPoS) 방식이 등장했다. 암호화폐 소유자들이 각자의 지분율에 비례하여 투표권을 행사하여 자신의 대표자를 선정하고, 이 대표자들끼리 합의하여 의사결정을 내리는 방식이다. 국민의 대표로 의원을 뽑아 의회를 구성하는 대의 민주주의 제도와 유사하다. 이오스, 스팀, 엘프, 라이즈, 아크, 비트셰어, 시프트, 보스코인 등이 위임지분증명 방식을 채택하고 있다. 그러나 위임지분증명 방식은 자유롭고 평등한 개인들의 직접 민주주의를 꿈꾸는 블록체인의 이상과 차이가 있으며, 간접 민주주의 방식으로 선출된 소수 대표자들에 의한 귀족정 내지 독과점으로 변질될 우려가 제기되고 있다.

작업증명과 지분증명의 장점을 혼합한 하이브리드형 알고리즘으로 활동증명(PoA) 방식이 등장했다. 디크레드가 이 방식을 사용하고 있다. 소각증명 방식도 등장했다. 코인을 결코 돌아올 수 없는 지갑에 보내서 소각하면, 소각한 코인량에 비례하여 블록 생성에 성공할 가능성이 높아지는 방식이다. 기타 중요도증명(PoI), 신뢰성증명(PoB), 권위증명(PoA), 용량증명, 경과시간증명(PoET), 프랙티컬 비잔틴 장애 허용(PBFT) 등 다양한 대안적 합의 알고리즘이 등장했다. 이처럼 블록체인이 초기에 채택했던 작업증명 방식은 막대한 전기 낭비와 비민주적 의사결정 구조라는 문제점을 가지고 있으며, 이를 극복하기 위한 다양한 대안적 합의 알고리즘이 모색되고 있다. 합의 알고리즘에 대해 자세히 보기

체인 알고리즘의 문제점과 대안

체인(chain)이란 이전 블록의 해시가 다음 블록의 한 구성요소가 되는 방식으로 여러 블록이 마치 쇠사슬처럼 서로 연결된 것을 말한다. 체인 알고리즘(chain algorithm)이란 다수의 거래기록을 암호화하여 체인처럼 연결함으로써 위변조를 방지하고 탈중앙 분산 저장 방식으로 데이터를 관리하는 알고리즘이다. 블록체인은 가장 대표적인 체인 알고리즘이고 위변조 방지, 탈중앙 분산 저장 등 많은 장점을 가지고 있으나, 트랜잭션 처리 속도가 느리고, 블록의 사이즈가 작아 확장성이 없고, 다른 블록체인과 연결이 어렵다는 단점이 있다.

• 느린 처리 속도

블록체인은 여러 가지 장점에도 불구하고 중대한 단점을 가지고 있는데, 바로 "처리 속도가 매우 느리다"는 문제가 있다. 하나의 거래가 발생하면 즉시 처리하지 못하고 다수의 거래내역이 모여 하나의 블록(block)을 구성할 때까지 기다려야 하며, 블록이 구성된 이후에도 네트워크에 분산된 여러 노드들이 검증하고 확인할 때까지 오랜 시간 기다려야 하는 문제가 있다. 예를 들어, 비트코인의 경우 하나의 새로운 블록을 구성하려면 약 10분이 걸리고, 그 블록이 네트워크에서 확인을 받으려면 1시간 이상 기다려야 하는 경우도 자주 발생하고 있다. 그에 따라 비트코인 등 블록체인 기반의 암호화폐를 일상생활에서 결제수단으로 사용하는 것은 사실상 불가능하다. 비트코인 등 암호화폐를 가치의 저장수단으로 이용할 수는 있어도 일상생활에서 결제수단으로 사용하기 어려운 것은 블록체인이라는 알고리즘 자체의 한계 때문이다.

• 확장성 문제

블록체인을 구성하는 하나의 블록(block)은 최대 크기가 정해져 있어서 확장성(scalability) 문제가 생기고 있다. 초기에 블록체인 사용자 수가 많지 않았을 당시에는 블록 사이즈 제한이 큰 문제가 되지 않았다. 하지만 블록체인 사용자 수가 폭발적으로 증가하면서, 하나의 블록 안에 담을 수 있는 데이터의 최대 한도를 초과하는 경우가 발생하고 있다. 예를 들어 비트코인의 경우 블록 하나의 최대 크기가 1MB로 제한되어 있기 때문에, 하나의 블록당 대략 2천 건 정도의 트랜잭션을 기록하면 더 이상 기록할 공간이 부족한 문제가 발생한다. 이 경우 해당 트랜잭션은 블록에 기록되지 못하고 뒤로 밀리게 된다. 물론 더 높은 수수료를 지급하면 순서에 상관없이 맨 앞으로 이동하여 블록에 먼저 기록될 수 있으나, 이로 인해 수수료 인플레이션이 발생할 수 있다. 비트코인의 경우 2017년 8월 1일자로 사용자의 디지털 서명 부분을 블록에 기록하지 않고 제외함으로써 한 블록당 더 많은 해시 데이터를 저장할 수 있도록 세그윗(SegWit)이라는 일시적 조치를 취함으로써 잠시 숨을 돌리기는 하였으나, 근본적인 문제는 여전히 해결되지 않고 남아 있다. 블록 자체의 사이즈를 2MB 또는 4MB로 계속 증가시키자는 제안도 있으나 그로 인해 미사용 공간을 낭비하게 되고, 전체 블록체인이 무겁고 느려지는 문제가 생길 수 있다.

• 해결 방안

블록체인의 느린 속도와 확장성 문제를 해결하기 위해 일부 기능을 개선한 새로운 알고리즘이 출현하고 있다. 라이트닝 네트워크(lightning network)는 기존 블록체인의 느린 속도를 해결하고 번개처럼 빠른 속도를 구현하기 위해, 개별 거래를 별도의 채널에서 처리한 후 그 결과만 블록체인에 기록하는 방식으로 작동하는 알고리즘이다. 이와 유사한 방식으로 플라즈마(plasma) 알고리즘이 개발되었다. 모든 거래내역을 메인체인(main chain)에서 처리하지 않고 별도의 차일드체인(child chain)에서 처리한 후 결과만 메인체인에 전달하는 방식으로 작동하는 알고리즘이다. 플라즈마를 개량하여 플라즈마캐시(plasma cash) 알고리즘이 등장했다. 기존처럼 모든 사용자가 모든 블록을 다운로드해서 검증하지 않고, 개별 사용자가 관심을 가진 특정 코인이 포함된 블록만 추적함으로써 처리 속도를 향상시킨 알고리즘이다. 이런 새로운 알고리즘의 등장으로 기존 블록체인의 느린 속도 문제를 개선하고 좀 더 빠른 속도를 기대할 수 있게 되었다.

• 체인 간 연결

블록체인 기술이 널리 확산되면서 다양한 암호화폐가 출현하고 각자의 독립적인 체인을 구축하였으나, 다른 체인과 데이터 전달이 되지 않는 불편함이 존재한다. 이를 해결하기 위해 더블체인과 인터체인 등 다른 블록체인과 연결하기 위한 알고리즘이 개발되었다. 더블체인(double chain)이란 퍼블릭 블록체인과 프라이빗 블록체인을 연결한 체인이다. 예를 들어, 보안이 중요한 가정용 사물인터넷(IoT) 기기는 프라이빗 블록체인(private blockchain)을 이용하고, 자동화된 결제를 위해 퍼블릭 블록체인(public blockchain)에 연결하는 방식이다. 인터체인(interchain)이란 다른 블록체인들을 서로 연결하기 위한 체인이다. 인터체인을 사용하면 A라는 암호화폐로만 구매할 수 있는 제품이나 서비스를 인터체인으로 연결된 B라는 다른 암호화폐로도 구매할 수 있다. 인터체인을 구현하기 위한 암호화폐에는 아이콘(Icon)이 있다.

• 블록체인의 대안

블록체인 자체를 넘어서려는 새로운 시도가 이루어지고 있다. 기존 블록체인 알고리즘의 한계를 극복하기 위해 라이트닝 네트워크, 플라즈마, 플라즈마캐시 등 다양한 개선방안이 등장하였으나, 기존 블록체인 알고리즘을 기반으로 일부 기능만 개선했기 때문에 여전히 일정한 한계를 가지고 있다. 블록체인을 개선한 알고리즘 역시 거래 처리 속도가 느리고 수수료가 발생하는 문제가 있다. 결국 이 문제를 근본적으로 해결하기 위해서는 블록체인 자체의 구조를 바꿔야 한다. 블록체인의 처리 속도가 느린 것은 거래내역이 발생한 즉시 처리하지 않고 하나의 블록을 구성할 때까지 기다리기 때문이므로 '블록' 자체를 구성하지 않아야 속도 개선이 가능하다.

기존 블록체인과 달리 '블록'이 없는 데이터 처리 알고리즘으로 탱글과 해시그래프 알고리즘이 출현하였다. 탱글(tangle)은 새로 발생한 거래가 이전에 발생한 2개의 거래를 확인해 주는 방식으로 작동하는 알고리즘이다. 해시그래프(hashgraph)는 하나의 노드가 다른 불특정 노드에게 가십(gossip)을 전달하는 방식으로 작동하는 알고리즘이다. 탱글과 해시그래프에는 블록이 존재하지 않지만, 기존 블록체인의 장점인 위변조 방지와 탈중앙 분산 관리가 가능하면서도, 1초에 수십만~수백만 건 이상의 빠른 처리 속도를 구현할 수 있다. 체인 알고리즘에 대해 자세히 보기

오라클 문제와 해결방안

오라클 문제(oracle problem)

블록체인 분야에서 오라클(oracle)이란 블록체인 밖에 있는 데이터를 블록체인 안으로 가져오는 것을 말한다. 데이터베이스 관리 시스템(DBMS) 제품인 오라클(Oracle)과 이름은 비슷해도 내용상 아무런 관련이 없다. 블록체인 밖에 있는 데이터를 오프체인(off-chain)이라고 하고, 그 데이터가 블록체인 안으로 들어온 것을 온체인(on-chain)이라고 한다. 블록체인은 데이터의 위변조가 거의 불가능한 분산 저장 기술이지만, 데이터가 블록체인 안으로 들어와야 블록체인으로 관리할 수 있다.

• 블록체인 오라클 문제

오라클 문제(oracle problem)란 블록체인 밖에 있는 데이터를 블록체인 안으로 가져올 때 발생하는 문제를 말한다. 현실 세계에 있는 데이터가 블록체인 안으로 들어오는 과정은 생각만큼 쉽지 않다. 오프체인 데이터가 온체인 데이터로 바뀌기 위해서는, 현실 세계와 블록체인의 중간에서 데이터를 블록체인 안에 넣어주는 사람이나 장치가 필요하다. 오라클 문제는 이러한 중간자 역할을 하는 사람이나 장치를 어떻게 신뢰할 수 있을 것인가 하는 문제이다. 블록체인은 탈중앙 분산화를 추구하므로 권위를 가진 중앙이 존재하지 않는다. 따라서 블록체인에 데이터를 입력하는 중간자를 신뢰할 수 있는 특별한 방법이 필요하다.

예를 들어, 선거에 출마한 A 후보와 B 후보 중에서, 만약 A 후보가 당선되면 C에게 코인을 지급하고, B 후보가 당선되면 D에게 코인을 자동으로 지급하는 스마트 계약이 있다고 가정해 보자. 실제 선거에서 A 후보가 승리했더라도 해당 데이터를 입력하는 사람이 고의 또는 부주의로 B 후보가 승리했다고 잘못 입력하는 상황이 생길 수 있다. 그럼 스마트 계약 조건에 따라 엉뚱하게도 D에게 코인이 자동 지급되는 문제가 발생한다. 블록체인에 기록된 데이터는 위변조가 불가능하지만, 현실 세계의 데이터를 블록체인에 기록하는 과정에서 위변조가 발생할 수 있다. 이것이 오라클 문제이다.

• 해결방안

블록체인에서 오라클 문제를 해결하기 위해 다양한 방법이 도입되고 있으나 확실한 해결책은 존재하지 않는다. 암호화폐 소유자들이 투표(voting)를 통해 결정하거나, 다양한 데이터의 중앙값(median)을 선택하거나, 현실 세계와 블록체인 사이에서 신뢰할 수 있는 데이터를 제공해 주는 중간자(middleware)를 두는 방법 등 블록체인 오라클 문제를 해결하기 위한 다양한 방안이 제시되고 있다.

• 투표(投票, voting) : 암호화폐 소유자들이 지분증명(PoS) 또는 위임지분증명(DPoS) 등의 방법으로 투표를 통해 의사결정을 하는 방법이다. 이 방안은 암호화폐 소유자들이 진실성에 기초하여 의사결정과정에 참여하리라고 가정한다. 만약 암호화폐 소유자들이 허위로 투표한다면, 그 피해는 암호화폐 소유자들 본인에게 돌아갈 수 있기 때문에, 대체로 진실하게 투표할 것이라는 가정이다. 하지만 특정한 상황에서 상당수의 암호화폐 소유자들이 현실 세계와 다르게 허위 투표를 할 가능성이 존재한다. 이를 방지하기 위해 자신이 투표한 내용이 사실이면 인센티브를 제공하고, 반대로 허위임이 밝혀질 경우 페널티를 주는 방안을 고려할 수 있다.
• 중앙값(median) : 현실 세계에 존재하는 다양한 데이터 가운데 중앙값(median)을 선택하는 방안이다. 예를 들어, 탈중앙 분산형 거래소(DEX)에서 서로 다른 종류의 암호화폐를 아토믹스왑(atomic swap) 방식으로 직접 거래하려고 할 때, 여러 암호화폐 거래소에서 수집한 가격들 중에서 중앙값, 즉 중위수(中位數)를 선택하도록 하는 방법이다.
• 중간자(中間者, middleware) : 현실 세계와 블록체인 사이에서 신뢰할 수 있는 데이터를 제공해 주는 중간자(middleware)를 두는 방법이다. 예를 들어, 중간자 역할을 하는 조직이나 소프트웨어가 날씨 데이터, 금융 데이터 등을 수집하여 API 방식으로 체계적으로 제공함으로써 오라클 문제를 해결하려는 시도이다. 이러한 중간자 또는 미들웨어의 사례로 오라클라이즈(Oraclize), 체인링크(Chainlink) 등이 있다. 다만, 블록체인은 탈중앙화를 지향하는데, 이러한 중간자 역할을 하는 조직이나 소프트웨어가 새로운 형태의 중앙이 될 우려가 존재한다.

오라클 문제는 블록체인 시스템의 근본적 문제 중 하나이다. 오라클 문제는 블록체인의 밖에서 안으로 데이터가 들어올 때 발생하는 문제이기 때문에, 블록체인 시스템 내부에서 자체로 해결할 수 없다. 따라서 블록체인 기반의 경제 시스템인 크립토 이코노미(crypto economy)를 설계하는 사람은 처음부터 오라클 문제가 최소화될 수 있도록 시스템을 잘 설계해야 한다.

오라클 문제에 대해 자세히 보기

평가와 전망

긍정적 평가

블록체인은 새로운 시대를 여는 혁신적 기술이라는 긍정적 평가를 받고 있다. 마치 1990년대 후반에 등장한 인터넷 기술이 세상을 바꾸었듯이, 블록체인 혁명을 통해 새로운 세상이 펼쳐질 것이라는 낙관론적 견해이다. 블록체인은 해시(hash) 암호화 기술을 사용하여 이중지불 문제를 해결함으로써 인터넷을 통한 가치 전달이 가능하도록 만들었다. 인터넷이 정보(information)를 전달한다면, 블록체인은 가치(value)를 전달한다. 인터넷 시대의 도래와 함께 기존에 오프라인에 존재하던 뉴스, 사전, 우편, 커뮤니티, 책, 음악, 만화, 쇼핑 등 다양한 정보가 온라인으로 올라온 것처럼, 블록체인 시대의 도래와 함께 기존에 오프라인에 존재하던 화폐, 금융, 보험, 계약, 물류, 문서, 저작권, 투표 등 가치를 가진 대상이 온라인으로 올라올 수 있다. 이런 점에서 블록체인은 기존 인터넷을 한 단계 업그레이드한 인터넷 2.0이라고 불리기도 한다.

블록체인은 암호화폐의 기반 기술이 되고 있다. 인류는 수천년 간 조개껍질, 금, 은, 동전, 지폐 등을 화폐로 이용해 왔으나, 21세기 초 블록체인 기반의 암호화폐가 등장함으로써 새로운 시대를 맞이하고 있다. 기존 화폐(貨幣, money)는 금이나 은 또는 보석처럼 희소성이 있거나, 혹은 동전이나 지폐처럼 권위를 가진 국가의 지급 보증이 있기 때문에 사람들의 신뢰를 바탕으로 통화로 사용될 수 있었다. 암호화폐는 비록 권위를 가진 국가의 지급 보증은 없지만, 발행 총량을 제한함으로써 희소성을 가질 수 있고, 블록체인 기술을 이용함으로써 가치를 보증하기 때문에 새로운 형태의 화폐가 될 가능성이 있다. 이런 점에서 블록체인 기반의 암호화폐를 디지털 골드(digital gold)라고 부른다. 다만 블록체인 기술 자체의 한계로 인해 기존 법정통화를 대체하기는 어렵거나 상당 기간 불가능해 보이지만, 제한된 영역에서 화폐와 유사한 기능을 수행하는 것은 가능할 수 있다. 특히, 4차 산업혁명 시대를 맞이하여 사물인터넷(IoT)이 확산될 경우, 기계와 기계의 M2M 거래에 암호화폐가 사용될 수 있다. 앞으로 블록체인의 기술적 한계를 넘어서는 새로운 기술이 출현함으로써, 인류는 지금까지 한 번도 경험하지 못했던 새로운 형태의 화폐를 가지게 될 수도 있다.

블록체인은 거래 참여자들이 중개기관을 거치지 않고 직접 거래를 할 수 있기 때문에, 탈중앙(脫中央, decentralization) 방식의 운영이 가능하다. 기존의 조직은 중앙·중심·센터가 존재해야 하지만, 블록체인 방식의 조직 운영 원리를 따르면 권위 있는 중앙이 없이도 자유롭고 평등한 개인들이 상당히 공정하고 합리적인 의사결정을 내릴 수 있다. 이런 점에서 블록체인 혁명을 통해 기존의 사회질서를 부수고 새로운 조직 운영 원리에 따르는 탈중앙 사회를 만들 수 있다. 사이퍼펑크 운동가들은 블록체인 기술을 바탕으로 자신들이 꿈꾸던 자유롭고 평등한 열린 사회를 구현할 수 있다는 꿈을 꾸고 있다. 다만 블록체인 자체의 기술적 한계로 인해 완벽하게 합리적이고 공정한 의사결정 구조를 짜기는 어렵겠지만, 기존의 중앙집중식 조직 운영 원리에 비해 상대적으로 진일보한 새로운 조직 운영 원리를 만들어 낼 수 있을 것이다.

부정적 평가

블록체인이 가진 다양하고 혁신적인 장점에도 불구하고, 블록체인의 비효율성과 투기 유발 등 여러 가지 문제들로 인해 부정적 평가가 존재한다.

• 비효율성

블록체인은 상당히 비효율적인 시스템이다. 기존의 서버-클라이언트 구조에서는 원본 데이터를 중앙에 있는 서버에 보관하고 다수의 클라이언트는 서버에 접속하여 필요한 정보를 이용하는 방식으로 효율적으로 운영된다. 하지만 블록체인 기술을 적용하면, 네트워크에 참여하는 모든 사람들이 동일한 내용의 데이터를 복사하여 중복하여 보관함에 따라 상당한 비효율성이 발생한다. 게다가 참여자들이 가지고 있는 데이터의 내용이 불일치하는 경우 단일한 의사결정을 내리기 위해 상당한 노력과 시간 및 비용이 들어간다. 예를 들어 작업증명 방식의 합의 알고리즘을 사용할 경우, 과도한 채굴 경쟁으로 인해 막대한 전기가 낭비되고 전 지구적 환경 문제를 유발할 수 있다. 물론 기존의 서버-클라이언트 시스템에서는 처리하기 어렵고 오직 블록체인 기술을 적용해야만 가능한 영역이 있는데, 바로 암호화폐 분야이다. 암호화폐는 블록체인 기술을 적용하기에 가장 좋은 분야이며, 오직 블록체인 기술로만 구현이 가능한 영역이기도 하다. 하지만 암호화폐를 제외한 다른 분야에서는 굳이 블록체인 기술을 적용할 필요가 없이 기존의 서버-클라이언트 방식으로 운영하는 것이 더 효율적이다. 반드시 블록체인 기술을 적용할 필요가 없는데도 불구하고 굳이 블록체인 기술을 도입함으로써 오히려 기존 서버-클라이언트 방식에 비해 효율성이 떨어지는 문제가 생길 수 있다.

• 투기

블록체인 기술을 활용한 암호화폐는 과도한 투기의 대상이 되고 있다. 암호화폐는 하루 24시간, 1년 365일 한시도 쉬지 않고 거래가 이루어지는데, 가격 등락이 극심하여 수많은 투자자들이 피해를 보고 있다. 특히, 2017년 하반기부터 2018년 초까지 급등락을 보인 암호화폐 시세를 보면, 튤립버블을 연상하게 된다. 튤립버블(tulip bubble)이란 17세기 네덜란드에서 발생한 튤립 꽃의 구근에 대한 과열 투기 현상을 말한다. 튤립버블은 역사상 최초의 자본주의적 투기로서, 대표적인 거품 경제 현상이다. 물론 블록체인 자체는 투기의 대상이 아니며, 투기와 아무런 관련이 없다. 그럼에도 불구하고 블록체인 기반의 암호화폐가 투기의 대상이 됨에 따라, 그 기반 기술인 블록체인 자체도 부정적으로 보는 시각이 존재한다. 예를 들어 유시민은 비트코인 등 가상화폐는 "인류 역사상 가장 난해하고 우아한 사기"라고 비판했다. 하지만 이러한 부정적 시각에 대한 반론도 있다. 17세기 자본주의 도입 초기의 튤립버블이나 20세기 초의 닷컴버블 그리고 벤처거품 등 역사상 수많은 거품이 있었지만, 결국 시간이 지남에 따라 투기는 진정되었고 관련 산업은 크게 성장했다. 과도한 투기와 거품은 신산업 도입 초기에 나타나는 일시적 현상에 불과하며, 시간이 지나면 자연스럽게 해결된다는 반론이다. 2017년 9월 중국 정부는 암호화폐에 대한 ICO를 금지했고, 뒤이어 한국 정부도 어떠한 형태의 ICO든 상관 없이 무조건 금지하는 조치를 취했다. 이러한 조치는 암호화폐에 대한 과도한 환상이나 투기를 예방하는 측면도 있지만, 새로 자라나는 신산업의 싹을 자르고 뿌리를 뽑는 어리석은 조치가 될 우려도 있다. 인터넷 초창기에 마약, 도박, 성인 사이트가 넘쳐났지만, 그것을 이유로 인터넷 자체를 금지하지 않았듯이, 블록체인 기반의 암호화폐에 대한 투기가 극심하다고 하여 정부가 모든 ICO를 무조건 금지하는 조치를 취해서는 안 된다는 비판을 받고 있다.

전망

블록체인은 하나의 거대한 실험이다. 블록체인은 암호학의 성과를 실생활에 적용한 결과물이다. 순수과학인 물리학의 성과를 실생활에 적용하여 전기·전자 제품을 만들고 원자력 에너지 시대를 열었고, 정보학의 성과를 활용하여 컴퓨터와 인터넷이라는 새로운 시대를 열었듯이, 암호학의 성과를 실생활에 적용하려는 실험이 블록체인이다. 블록체인은 해시(hash)라는 암호 알고리즘을 사용함으로써 위변조가 불가능하고 권위 있는 중개기구가 없이도 거래의 신뢰성을 보장할 수 있는 혁신적인 기술이다. 블록체인 실험이 성공하느냐 아니면 실패하느냐에 따라 인류의 미래는 크게 달라질 수 있다.

블록체인은 4차 산업혁명을 위한 핵심 기술 중 하나가 될 수 있다. 제4차 산업혁명이란 인공지능(AI)과 사물인터넷(IoT) 기술을 적용한 새로운 산업혁신을 말한다. 블록체인은 기계와 기계(M2M) 사이에 정보와 가치를 전달하는 수단으로 사용됨으로써 4차 산업혁명의 핵심 기반 기술이 될 수 있다. 블록체인은 인간의 직접적 개입이 없이도 사물과 사물이 서로 정보를 교환하고 가치를 주고받으며, 인공지능 기반의 자율적 의사결정을 내릴 수 있는 4차 산업혁명 시대를 앞당길 수 있다. 블록체인 혁명을 통해 인류는 커다란 사회적 변화와 진보를 달성할 수 있으며, 이를 통해 인류는 공정하고 합리적이며 더 풍요로운 미래를 맞이할 수 있을 것이다.

참고자료

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(사토시 나카모토 씀, 임민철 번역, 〈비트코인: 개인-대-개인간 전자 화폐 시스템〉, 2008년 10월 31일)

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(비탈릭 부테린 씀, 이더리움 코리아 번역, 〈차세대 스마트 컨트랙트와 탈중앙화된 어플리케이션 플랫폼〉, 2013년)

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• 윤현기 기자, 〈블록체인, 미래 산업 구조 뒤흔든다 (2) - 산업에 접목되는 블록체인 사례 증가…생활 서비스에도 유용〉, 《데이터넷》, 2018-04-12
• 윤현기 기자, 〈블록체인, 미래 산업 구조 뒤흔든다 (3) - 신성장동력으로 업계 주목…기술 전문성 갖춘 스타트업 진출 활발〉, 《데이터넷》, 2018-04-13
• 명순영 기자, 나건웅 기자, 〈속도 붙은 블록체인 산업 금융·게임·의료·물류 확산〉, 《매경이코노미》, 2018-06-15

같이 보기

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