블록체인 기술은 처음에는 암호화폐의 기반 기술로 주목받았지만, 현재는 가치를 인정받고 금융, 의료, 물류, 정부 서비스 등 다양한 분야에 걸쳐 광범위하게 활용되고 있습니다. 이 혁신적인 기술은 기존 네트워크 구조와 데이터 처리 방식에 기존과 다른 엄청난 변화를 가져오고 있습니다. 블록체인의 발달은 중앙집중형 네트워크에서 탈중앙화된 네트워크로의 전환을 촉진하며, 데이터 보안, 투명성, 효율성을 새롭게 정의하고 있습니다. 이번 글에서 블록체인 기술의 원리와 특징, 네트워크에 미치는 변화, 주요 응용 사례에 대해 알아보겠습니다~
블록체인의 기본 개념과 특징
블록체인은 데이터를 분산 원장(distributed ledger) 형태로 저장하고 관리하는 기술입니다. 모든 참여자가 동일한 데이터 복사본을 보유하며, 새로운 데이터가 추가될 때 모든 노드가 이를 검증합니다. 이는 기존의 중앙 서버에 의존하는 방식과는 근본적으로 다른 구조를 가지고 있습니다. 중앙 서버에서 검증하고 끝내는 것이 아니라 모든 노드가 이를 검증해야하기 때문입니다.
다음은 그런 블록체인의 특징입니다.
- 탈중앙화: 데이터는 중앙 서버가 아닌 네트워크 내의 모든 참여자에게 분산되어 저장됩니다. 이는 시스템 장애나 해킹에 대한 내성을 강화합니다. 해킹을 시도할려면 네트워크 안에 있는 모든 노드들을 건드려야 하는데 현실적으로 불가능하므로 굉장히 안전하다 볼 수 있습니다.
- 변조 불가능성: 각 블록은 암호화 기술로 연결되어 있으며, 데이터를 변경하려면 전체 네트워크의 동의를 받아야 합니다. 이 또한 안정성에 큰 기여를 했습니다.
- 투명성: 블록체인은 데이터를 공개적으로 기록하므로, 누구나 기록을 열람하고 확인할 수 있습니다. 역시나 굉장히 안전해보입니다.
- 스마트 계약: 블록체인은 사전에 설정된 조건이 충족되면 자동으로 실행되는 스마트 계약 기능을 지원하여 거래 과정을 간소화합니다. 덕분에 속도마저 챙긴 것이죠.
이러한 특징들 덕분에 블록체인은 기존 네트워크 모델과 비교하여 높은 보안성과 신뢰성을 제공합니다.
블록체인 기술이 네트워크에 가져온 변화
중앙집중형에서 탈중앙화 네트워크로의 전환
기존 네트워크는 중앙 서버가 모든 데이터를 처리하고 저장하는 중앙집중형 구조를 기반으로 했습니다. 이러한 구조는 효율적이지만, 모든 데이터가 중앙 서버를 거쳐야하기 때문에 데이터 유출, 시스템 다운타임, 중앙 관리자의 신뢰성 문제와 같은 단점이 있었습니다. 해커 입장에서는 중앙 서버만 함락시키면 모든 데이터를 가져갈 수 있기 때문입니다. 블록체인은 이러한 문제를 해결하기 위해 네트워크를 탈중앙화합니다. 모든 참여자가 데이터를 분산하여 관리하므로, 특정 노드의 장애나 악의적인 행위에도 네트워크 전체가 영향을 받지 않습니다. 이는 데이터 무결성과 보안을 크게 강화합니다. 악행을 저지르고 싶다면 과반수 이상의 노드를 소유해야되는데 불가능합니다. 마치 국회 표결같은 느낌이죠.
데이터 전송 및 처리 방식의 변화
블록체인은 데이터를 블록 단위로 저장하고, 각 블록은 이전 블록과 연결됩니다. 이는 데이터가 순차적으로 저장되며, 변경 사항이 발생하면 네트워크 전체의 동의를 필요로 한다는 점에서 기존 데이터베이스 구조와는 굉장히 다릅니다.
또한, 거래가 네트워크 내 모든 노드에 실시간으로 전파되므로, 중개자 없이도 신뢰할 수 있는 데이터 전송이 가능합니다. 이는 금융 거래와 같은 분야에서 특히 유용하며, 수수료와 처리 시간을 대폭 줄이는 효과를 가져옵니다. 업비트 차트만 봐도 1초도 안되는 시간 상승과 하락을 반복하는 것을 찾으실 수 있습니다.
보안 강화
블록체인의 암호화와 합의 알고리즘은 뚫리지 않는 데이터의 안전성을 보장합니다. 데이터는 해시 함수와 디지털 서명을 통해 보호되며, 네트워크 내 다수의 동의 없이는 변경이 불가능합니다. 그리고 블록체인은 DDoS(분산 서비스 거부) 공격에 강한 구조를 가지고 있습니다. DDoS는 중앙서버의 트래픽을 과부하시켜 네트워크를 다운시키지만 중앙 서버에 의존하지 않기 때문에, 특정 노드를 대상으로 한 공격은 가능해도 전체 네트워크에 영향을 미치기 어렵습니다.
블록체인의 응용 사례와 네트워크의 발전
금융 분야
금융 네트워크는 블록체인을 통해 중개자를 없앨 수 있습니다. 이는 거래 속도를 향상시키며, 수수료를 없애 비용을 절감할 수 있습니다. 대표적인 사례로 비트코인과 같은 암호화폐를 들 수 있습니다. 최근에 중앙은행 디지털 화폐(CBDC)도 블록체인을 기반으로 한 탈중앙화 네트워크를 활용합니다. 우리나라도 현금과 카드결제를 감소시키고 CBDC를 적극 활용할 것으로 보입니다. 물론 그러면 우리의 모든 소비가 투명하게 공개된다는 단점도 존재하니 현금과 카드결제의 말소는 어렵습니다.
물류와 공급망
투명성은 사람의 프라이버시를 해칠 수는 있으나 적재적소에 쓰이면 대단한 기능입니다. 예를 들어 물류와 공급망이 있습니다. 모든 물품의 이동 기록이 블록체인에 저장되며, 이를 통해 제품의 출처를 추적하고 위조 방지 효과를 얻을 수 있습니다. IBM과 월마트는 현재 블록체인을 활용해 농산물의 이동 경로를 관리하고 있습니다. 그럼 비리문제도 잦아들 것입니다.
의료 분야
투명성은 다음과 같은 방법으로 단점을 해결할 수도 있습니다. 의료 네트워크에서는 환자의 데이터 관리와 정보 공유에 블록체인을 활용합니다. 환자의 의료 기록은 블록체인에 저장되며, 허가받은 사용자만 접근할 수 있도록 설계됩니다. 이를 통해 개인정보 보호와 데이터 위조 방지를 동시에 달성할 수 있습니다. 하지만 의료계에 종사하는 사람이 악의를 품고 데이터를 유출시킨다면 위험해질 수는 있습니다.
정부 서비스
블록체인은 전자 투표, 공공 기록 관리, 신원 인증 등 정부 서비스의 투명성을 강화하는 데 기여하고 있습니다. 에스토니아는 블록체인을 활용해 디지털 시민권과 전자 투표 시스템을 구축했습니다. 굉장히 선진적인 프로젝트입니다. 앞으로 이런 방식으로 전세계에서 투표가 진행되리라 믿어 의심치 않습니다.
블록체인의 한계와 해결 과제
확장성 문제
블록체인은 모든 노드가 데이터를 공유하고 검증해야 하기 때문에, 네트워크가 확장될수록 속도가 저하될 가능성이 있습니다. 그래서 ‘비트코인 채굴‘이라는 행위가 굉장히 복잡하고 시간이 오래 걸립니다. 이를 해결하기 위해 레이어 2 솔루션(예: 라이트닝 네트워크)이나 샤딩 기술이 개발되고 있습니다.
에너지 소비
블록체인의 합의 알고리즘(특히 작업 증명, PoW)은 많은 에너지를 소비합니다. 이는 엄청난 전기를 요구하고 에너지 제조 과정에서 환경적 부담으로 이어질 수 있습니다. 최근에는 에너지 효율이 높은 지분 증명(PoS) 방식으로 전환하는 움직임이 활발합니다. 블록체인 기반의 사회를 꿈꾼다면 배터리분야는 지속적인 투자가 이뤄져야 합니다.
규제와 법적 문제
블록체인은 탈중앙화를 지향하기 때문에, 전통적인 규제와 충돌하는 경우가 많습니다. 특히, 금융 분야에서의 암호화폐와 같은 블록체인 응용 기술은 각국 정부와의 규제 문제가 중요한 이슈로 대두되고 있습니다. 하지만 이제는 최강국 미국의 대통령 트럼프께서 블록체인 기술을 긍정적으로 바라보므로 사회적인 시선이 바뀔 것으로 기대됩니다.
블록체인 기술의 발달은 네트워크 구조와 데이터 처리 방식을 혁신적으로 변화시키고 있습니다. 이러한 변화는 단순한 기술적 발전을 넘어, 우리가 데이터와 네트워크를 바라보는 방식을 근본적으로 바꾸고 있습니다. 앞으로 블록체인 기술이 만들어낼 새로운 가능성은 디지털 사회의 모든 측면에서 중요한 영향을 미칠 것입니다.