제4차 산업혁명이 도래한 사회에서는 모든 사물과 인간이 시공간의 제약 없이 플랫폼을 통해 직접 만나게 되며, 모든 요소들이 인터넷 공간에서 스스로 주체가 되어 판단하고 시시각각 변화한다. 이러한 변화는 우리 사회를 중앙집권화된 사회에서 분권·분산화된 사회로 전환시키고 있다. 그리고 그 중심에는 블록체인이 있다. 제4차 산업혁명 시대의 플랫폼, 블록체인에 대해 알아보자.

비트코인으로 보는 블록체인의 현실

  모든 금융 거래 시스템을 유지하는 기반은 거래 장부이다. 돈이 오고간 내역을 장부에 기록하고 이를 바탕으로 모든 금융 거래가 이루어지기 때문이다. 은행이 거래 장부를 분실하거나 어떤 사람이 악의를 가지고 장부를 조작하면 금융 거래의 신뢰는 무너진다. 은행이 적지 않은 비용을 들여 서버를 관리하고 보안에 힘쓰는 이유다.

비트코인을 통해 선보인 블록체인
  블록체인은 이렇듯 중요한 정보를 철저하게 지키고 숨겨야 한다는 보안의 상식을 뒤엎었다. 즉, 거래 장부를 모든 사람이 공유함으로써 안정성을 도모하는 것이다. 블록체인의 개념을 처음 도입한 사람은 사토시 나카모토라는 익명의 개발자다. 그는 2008년 10월 31일 암호화 기술 커뮤니티에 <비트코인: P2P 전자 화폐 시스템>이라는 제목의 논문을 게재했다. 그리고 두 달 후인 2009년 1월 3일 가상화폐 비트코인을 직접 구현해 선보였다.

  모든 비트코인 사용자는 P2P 네트워크에 접속해 똑같은 거래 장부를 나눠가진다. 모든 비트코인 사용자는 10분에 한 번씩 모여 거래 장부를 검사한다. 만일 거래내역이 잘못된 부분이 있다면 멀쩡한 장부에서 정보를 가져와 잘못된 정보를 대체한다. 여기서 멀쩡한 장부란 사용자 과반수가 갖고 있는 데이터를 말한다. 비트코인 사용자 중 과반수가 인정하면 그 장부를 진짜라고 여긴다는 뜻이다. 물론 이 작업은 사용자가 직접 하는 것이 아니라 인터넷에 연결된 사용자의 컴퓨터가 대신한다. 이 과정을 ‘채굴’이라고 부르고, 사용자는 자신의 컴퓨터를 비트코인 네트워크에 품앗이한 대가로 소정의 비트코인을 얻는다.

  이렇게 10분 동안 확인한 거래내역은 새로운 블록으로 만들어져 기존의 블록체인에 덧붙인다. 새로운 블록체인은 다시 모든 사용자가 공유한다. 2009년 1월 3일 사토시 나카모토가 첫 블록을 만든 이후로 지금까지의 모든 비트코인 거래내역은 블록체인에 기록되어 있다. 또한, 누구든지 자유롭게 그 안을 들여다볼 수 있다.

작업증명으로 블록체인 구조 유지해
  이와 같은 블록체인의 구조는 P2P 네트워크의 새로운 가능성을 열어젖혔다. P2P 네트워크의 근본적인 문제는 사용자가 서로를 신뢰할 수 없다는 것이다. 블록체인은 이를 해결하기 위해 ‘작업증명(Proof-of-Work)’이라는 방법을 도입했다.

  작업증명은 작업을 수행하는 것은 어렵지만, 그 작업이 완료되었음을 확인하는 것은 쉬운 작업을 말한다. 비트코인의 사용자들은 새롭게 만들어지는 블록 안에 있는 데이터를 사용해 작업증명 과정을 거친다. 10분 동안 작업증명 문제의 해답을 찾으면 이 블록을 기존의 블록체인에 이어붙인다. 작업증명은 이에 참여하는 사람들이 비트코인 네트워크를 유지하는 데 동의한다는 뜻이며, 이를 통해 자신이 가지고 있는 비트코인의 가치를 지키겠다는 뜻이다.

거대한 계산 능력의 비트코인 네트워크
  비트코인의 채굴은 해싱(hash-ing) 작업을 통한 작업증명으로 볼 수 있다. 비트코인의 블록에는 블록 헤더와 거래 정보, 기타 정보가 들어있는데, 블록 헤더에는 소프트웨어 버전, 블록이 생성된 시간, 이전 블록의 정보 등이 들어있다. 블록 해시는 이 블록 헤더에 SHA256 해시 함수라는 암호화 기법을 2회 적용해서 계산되는 값이다. 거래 정보가 바뀌면 블록 헤더의 값이 바뀌고, 이는 블록 해시값을 변하게 한다. 블록 해시는 다음 블록의 헤더에 포함되므로 한 블록의 거래 정보가 바뀌면 다음 블록의 헤더와 해시값도 모두 바뀌게 된다. 따라서 비트코인 장부를 조작하고 싶으면 거래 정보를 변경한 블록부터 그 이후의 모든 블록을 순서대로 다시 채굴해야 한다.

  작업증명 과정을 통해 비트코인 사용자들은 조작할 수 없는 비트코인 네트워크를 만들어나간다. 완료된 거래 정보를 변경하기 위해서는 새로운 블록이 만들어지는 주기인 10분 이내에 모든 블록을 다시 채굴해야 하는데, 현재 45만 개를 돌파한 블록을 모두 수정하는 것은 현실적으로 불가능하다. 또 비트코인 장부를 수정하려면 비트코인 네트워크가 가진 계산 능력의 절반이 넘는 자원을 투입해야 하는데, 2013년 말 비트코인 네트워크의 계산 능력은 당시 세계 1위에서 500위까지의 슈퍼컴퓨터를 모두 더한 것을 넘어섰다. 그리고 2017년 현재 비트코인 네트워크에 투입되는 컴퓨터 계산 능력은 2,000만 페타플롭스(PetaFLOPS)로, 현존하는 최고의 슈퍼컴퓨터인 중국 턴헤 2호(Tianhe-2)의 33.8 페타플롭스를 60만 배 정도 능가한다.

중앙집권을 넘어 분산화되는 사회

분산화된 구조의 P2P 네트워크
  비트코인의 사례에서 볼 수 있듯, 블록체인의 등장은 중앙 집중적인 구조 없이도 수많은 데이터를 안전하게 저장하고 확인할 수 있는 분산(distributed) 시스템의 가능성을 입증했다. 가트너(Gartner)는 2020년 까지 250억 개의 새로운 센서가 배치될 것으로 예측했다. 그리고 이러한 사물인터넷(Internet of Things, IoT)의 수많은 요소들은 서로 소통하며 각자 데이터를 가지고 거래를 할 것이다. 모든 정보를 저장하고 관리하는 중앙 서버 없이 P2P 네트워크로 통신하는 블록체인 구조는 기존의 중앙 집중 구조에 도전장을 던지고 분산화된 사회로 나아가는 혁신의 출발점이 되었다.

모든 객체가 수평적인 구조로 소통해
  이와 같이 분산화된 구조는 금융거래뿐만 아니라 IoT 간의 소통과 거래, 지식재산과 컨텐츠의 배포, 전자투표, 개인정보 등 공공데이터 관리 등에도 적용될 수 있다. 또한, 초연결, 초지능, 초실감의 정보통신 기술을 기반으로 하는 제4차 산업혁명의 핵심 네트워크 플랫폼으로 사용될 수 있다. 현재 인간을 중심으로 모든 사물이 중앙 집중적으로 연결되어 유통되는 종속개념의 수직 생태계는 블록체인을 통해 모든 객체가 독립적으로 상호 연결되어 스스로 결정하고 소통하는 수평 생태계로 전환되고 있다. 한국전자통신연구원(ETRI) 임명환 박사는 “블록체인 기술의 활용범위는 금융거래에서 산업 전반 및 지식재산으로 확대되고 있어 암호화폐, 공공·보안, 산업응용, 거래·결제 등에도 사용될 것으로 기대된다 ”라며 블록체인 기술의 활용 영역이 방대함을 시사했다.

전 세계가 주목하고 있는 블록체인
  중앙집중적 조직이 필요 없다 보니 유지보수 비용 및 금융거래의 수수료도 절감되는 효과가 있다. 특히 금융과 정보통신기술이 접목된 핀테크에 블록체인 기술이 활용되면서 새로운 차원의 금융 시장이 창출될 것으로 예상된다. 비트코인, 이더리움과 같은 가상화폐가 어느 정도 투자자산 또는 재산으로 인정되면서 가상화폐의 실질적 위상도 올라가고 있다. 또한, 정보가 모든 사용자의 컴퓨터에 분산되어 있다 보니 하나의 서버가 공격의 대상이 될 수도 없어 그 안정성도 보장되어 있다.

  세계경제포럼(WEF)이 선정한 세상을 변화시키는 유망기술 21개 중 블록체인 관련 기술이 두 개 포함되는 등 전 세계적으로 블록체인의 가능성과 사업 기회에 대한 관심이 쏠리고 있다. 미국 연방준비은행은 IBM과 함께 블록체인과 결합한 새로운 지급결제시스템을 개발 중에 있다고 보도했으며, 미국 시티은행, 유럽은행연합, 영국 스탠다드차타드은행, 독일 도이치은행 등 전 세계 금융 기관들이 블록체인 기술의 활용성에 대한 보고서를 발표하며 적극적으로 투자하고 있다. 미국 시장조사업체 그랜드뷰리서치의 발표에 따르면 2024년 블록체인의 시장 규모는 8조 원에 달할 것으로 예상되고 있으며, WEF는 2027년 세계 GDP의 약 10%가 블록체인 기술로 저장될 것으로 전망했다.

블록체인, 어디까지 왔나

  그렇다면 현재 블록체인은 어떤 분야에서 시도되고 있으며, 어디까지 왔을까. 블록체인이 활용되고 있는 시장은 크게 두 가지, 제도권과 비제도권 시장으로 나눠질 수 있다.

제도권은 효율과 비용 절감에 집중해
  첫 번째는 제도권 시장(tradi-tional system)이다. 제도권 시장은 이 기술을 데이터베이스 기술 또는 효율적 의사소통 및 의사결정 시스템으로 활용하고자 하고, 시스템 효율화 및 비용절감에 초점을 맞추어 도입을 검토하고 있다. 분산형 데이터베이스 기업인 R3는 은행 등 금융기관들이 블록체인을 통해 금융서비스에서 요구되는 절차들을 간소화하고 효율화하도록 돕는다. 70개 이상의 세계 대규모 은행들이 R3가 주도하는 컨소시엄에 참여해 블록체인을 금융 시스템에 사용하는 방법에 대해 연구하고 있다. 최근에는 코다(Corda)라고 하는 오픈소스 분산 원장(distributed leger) 플랫폼을 만들어 활용방안을 모색하고 있다. 이 밖에도 DA(Digital Asset), Monax Industries, Chain 등의 기업들이 금융 관련 블록체인 서비스를 제공하고 있다.

블록체인을 통한 혁신적 가치 전달
  두 번째는 비제도권 또는 탈중앙화 시장(decentralized system)이다. 이는 효율성보다는 블록체인을 통한 시장의 파괴적 혁신 또는 이념적 가치를 전달하고자 하는 경우가 많다. 가장 큰 예시는 앞서 말한 비트코인이다. 비트코인은 블록체인의 개념을 새롭게 전달하면서 기존의 중앙 집중화된 구조를 전 세계적으로 분산시켜 기존 제도권과 완전히 분리된 독자적 시장을 만들어냈다.

  또 다른 예시는 비탈릭 부테린(Vitalik Buterin)이 개발한 암호화폐이자 블록체인 컴퓨팅 플랫폼인 이더리움(Ethereum)이다. 이더리움은 블록체인 기반의 플랫폼을 제공함으로써 차세대 분산 애플리케이션을 제작할 수 있도록 한다. 사람들은 전 세계 사용자들의 컴퓨터 자원으로 이루어진 분산 네트워크를 이용해 금융 거래, 계약서, 소셜 미디어, 이메일, 전자투표 등 다양한 애플리케이션을 투명하게 운영할 수 있다. 현재 이더리움 플랫폼 위에서 377개의 애플리케이션이 등록되어 서비스 중이거나 개발 중에 있다.

제도권에서도 탈중앙 플랫폼 이용해
  이와 같은 서비스들은 어떤 중앙화된 권력이나 정부에 의해 통제되지 않는다. 하지만 이러한 탈중앙화된 플랫폼을 이용하는 제도권 내의 기업들 역시 존재한다. 비트피닉스(Bitfinex)라는 비트코인 거래소는 기존 비트코인 거래와는 달리, 법적으로 인증된 고객정보를 입력하고, 정부 당국은 해당 내역을 언제든지 조회하고 관리할 수 있다. 이더리움 플랫폼 위에 있는 애플리케이션 중에도 이더리움 블록체인을 사용하고자 하는 기업들을 대상으로 맞춤형 솔루션을 제공하는 경우도 있다. Microsoft에서 제공하는 클라우드 플랫폼인 Azure의 경우, 기업용 블록체인 서비스인 ‘Blockchain as a Service(BaaS)’를 제공해 기업들이 클라우드 환경에서 다양한 블록체인 기술들을 적용해 볼 수 있다.

  해외 주요 국가에 비해 아직 국내에서는 블록체인 관련 사업이 활발하게 진행되고 있지는 않지만, 몇몇 스타트업과 금융기관들이 변화를 일으키기 위한 노력을 하고 있다. 한 예로 코인플러그(Coinplug)는 국내 최초로 Active-X, NPAPI와 같은 플러그인을 설치할 필요 없는 블록체인 기반의 공인인증서 시스템을 만들어 50억 원 규모의 투자유치를 달성했다. 삼성전자 역시 IBM과 함께 블록체인을 이용해 IoT 기기를 P2P 네트워크에 활용하고, 온라인 거래인증기술을 개발 중에 있다.

불안 딛고 일어서는 신뢰의 네트워크

가상화폐의 불법 거래와 화폐 위상
  수많은 가능성을 안고 있는 블록체인이지만, 아직 갈 길은 멀다. 가상화폐가 도박과 마약 등의 암시장 거래, 불법 상속과 비자금, 범죄자금의 유통 통로로 악용될 가능성도 있다. 또한 화폐로서의 위상 문제도 있다. 비트코인, 이더리움 등의 가상화폐가 경제에 영향을 줄 만큼 확대되었지만, 아직 암호화폐의 정의나 화폐로 인정될 수 있는지 여부에는 아직 논의가 필요하다. 각 부처마다 화폐나 암호화폐에 대해 확실한 정의가 되어있지 않다 보니 거래, 결제, 송금 등에서도 혼선이 생길 수밖에 없다. 또한, 국제 환율이나 화폐의 가치 산정, 거래 기준에 대한 국제적 규범도 미비해 아직 국제 통화로 사용되지 못하는 실정이다.

인증 거래와 용량 확장 문제도 있어
  이더리움은 소유권 증명, 자동차·주택·부동산 계약, 저작권 인증 등에도 블록체인 기술을 사용하고 있는데, 이와 같은 경우 종이로 된 실물 권리 증서와의 법적 효력 충돌로 인한 혼란이 야기될 수 있다. 또한, 거래량이 증가하면서 블록의 크기를 늘려야 하는 상황에 봉착했다. 비트코인의 경우, 한 블록의 저장공간은 1MB인데, 거래량이 폭발적으로 늘어나면서 이 저장공간이 부족한 상황이다. 이는 비트코인의 블록이 대규모 분산 서비스 거부 공격(DDoS)에 굉장히 취약하다는 뜻이다. 특히 비트코인의 계산 능력의 50% 이상은 두 명의 중국인 채굴자가 가지고 있고, 손에 꼽히는 수의 사람들이 비트코인 계산 능력의 95% 이상을 갖고 있다. 이러한 상황에서 비트코인 블록체인의 혁신적인 변화는 쉽게 이루어지지 않고 있는 상태다.

중앙 관리자 없이도 검증된 신뢰성
  그럼에도 불구하고 전 세계가 블록체인에 주목하고 있는 이유는 무엇일까. 우선 신뢰할 수 있는 기관의 개입 없이도 블록체인의 무결성이 보장되어 있다. 기존의 중앙화된 서비스는 신뢰라는 구조적 한계점을 돌파하기 위해 각종 규제와 제한 사항들을 양산했고, 고객의 편의나 기술적 진보는 등한시해왔다. 하지만 블록체인은 그 과정 자체가 시스템의 무결성과 신뢰성을 입증한다.

안정성 검증 쉽고 유연한 확장 가능해
  또한, 블록체인의 모든 동작은 실시간으로 암호학적 검증이 가능하다. 블록체인 기반의 시스템은 누구나 논리적인 구성이나 암호학적 방법으로 검증할 수 있고, 그 안정성을 보장할 수 있다. 마지막으로, 중앙 관리 주체가 존재하지 않기 때문에 단일 장애점(SPOF: Single Point of Failure)이나 운영 장애점이 존재하지 않는다. 시간이나 서버 다운으로 운영이 중단되지 않고, 서비스를 전 세계적으로 유연하게 확장할 수 있다.

  인터넷은 한 사람이 정보를 독점하지 않고, 모두가 정보를 인터넷에 무료로 공개하고, 또 그 정보를 바탕으로 더 가치 있는 정보가 재생산됨으로써 발전해왔다. 이처럼 인터넷이 ‘정보의 바다’로서 혁신을 이끌어왔다면, 블록체인은 누구나 접근 가능한 개방된 환경에서 누구나 믿을 수 있는 시스템을 구축할 수 있을지에 대한 해결책이다. 즉, 블록체인이 수행할 수 있는 역할은 모든 종류의 데이터 분야를 아우르지만, 블록체인을 통한 혁신이 이루어질 수 있는 부분은 신뢰나 가치를 저장하고 꺼내어 쓰기 위한 시스템 분야다.

  다국적 컨설팅 그룹 딜로이트(Deloitte)는 블록체인 기술을 “서로 알지 못하는 사람들 사이에 공유된 데이터 또는 디지털 거래 기록을 제3자의 개입 없이도 상호 신뢰할 수 있도록 해주는 네트워크 기술”로 정의한다. 즉 신뢰가 필요한 모든 서비스는 블록체인 위에 구현할 수 있으며, 보다 효율적이고 적은 비용으로 무결한 네트워크를 형성할 수 있다는 것이다. 결국 궁극적으로 블록체인이 해결하는 문제는 인터넷상에서의 ‘신뢰’ 문제다. 모든 사물이 서로에게 개방되고 긴밀하게 연결되는 초연결사회(hyper-connected society)에서 블록체인이 쥐고 있는 ‘신뢰’의 열쇠는 혁신의 키워드가 될 것이다.

  2008년 익명의 개발자가 제안한 블록체인의 개념은 10여 년이 지난 지금, 차세대 혁신을 이끌 기술로 평가받고 있다. 규제와 제약으로 만들어낸 강제적 신뢰가 아닌, 시스템을 유지시키고자 하는 인간과 사물의 연결로 만들어진 블록체인 네트워크, 그 진정한 가치는 아직 채 드러나지 않았다. 인터넷에 필적하는 기술로 평가받는 블록체인은 앞으로도 수많은 서비스와 가치를 생산해낼 것이다. 인터넷이 구글과 페이스북을 탄생시켰듯, 블록체인도 또 하나의 혁신을 잉태해내길 기대해본다.