양자 시대를 위한 블록체인 재구축

블록체인 네트워크는 원래 겉보기엔 단순한 아이디어를 기반으로 설계되었습니다: 원장을 여러 컴퓨터에 분산하고, 기록을 암호화 방식으로 연결하며, 무단 변경을 사실상 불가능하게 만드는 것. 이러한 기반이 Bitcoin을 가능하게 했습니다. (BTC ) 가능하게 했지만, 개발자들이 현재 상상하는 모든 결제, 금융 애플리케이션, 디지털 신원 및 기업 워크플로우를 지원하도록 설계되지 않았습니다.

ICT Express¹에 최근 채택된 연구는 블록체인 아키텍처가 어떻게 진화하고 있는지를 조사합니다. 830개의 문서를 검토한 후, 연구진은 암호학 원시연산, 합의 메커니즘, 확장 시스템, 프라이버시 기술 및 신흥 보안 위험을 다루는 125편의 논문을 선정했습니다.

그 결과는 단순히 더 빠른 블록체인만을 의미하지 않습니다. 업계는 점진적으로 모놀리식 설계를 거래를 처리하고, 결과를 검증하며, 프라이버시를 유지하고, 변화하는 위협으로부터 기록을 보호할 수 있는 특화된 구성 요소로 교체하고 있습니다. 이러한 전환은 블록체인이 특화된 금융 기술로 남을지, 혹은 훨씬 더 넓은 디지털 경제를 위한 견고한 인프라가 될지를 결정할 수 있습니다.

1세대 블록체인이 구조적 한계에 부딪히는 이유

전통적인 블록체인은 일반적으로 다수의 노드가 동일한 작업을 반복하도록 요구합니다. 이러한 중복성은 네트워크를 조작하기 어렵게 만들지만, 처리량을 제한하고 계산 요구량을 증가시킵니다. 활동이 증가함에 따라 사용자는 높은 수수료, 긴 결제 시간, 그리고 제한된 블록 공간에 대한 경쟁에 직면할 수 있습니다.

이로 인해 잘 알려진 블록체인 삼중고리가 발생합니다: 보안을 크게 약화시키거나 탈중앙화를 손상시키지 않으면서 확장성을 개선하는 것. 어떤 아키텍처도 이 trade‑off를 완전히 없앨 수 없습니다. 대신, 최신 시스템은 책임을 분할하여 각 구성 요소가 특정 작업에 최적화될 수 있도록 합니다.

이는 이더리움 확장을 위한 레이어 2 프로토콜의 확장에서 이미 확인할 수 있습니다. (ETH )기본 블록체인이 모든 행동을 실행하도록 강요하는 대신, Layer-2 시스템은 활동을 별도로 처리하고 압축된 데이터나 암호학적 증명을 기본 네트워크에 제출합니다.

이 논문은 다음 아키텍처 단계에 영향을 미치는 여러 기술을 식별합니다:

• Layer-2 롤업 및 상태 채널
• 모듈형 블록체인 및 샤딩
• 병렬 트랜잭션 실행
• 영지식 증명
• 포스트-양자 암호 시스템

이러한 발전은 종종 개별적으로 논의됩니다. 그러나 같은 전환의 일부로 바라볼 때 그 더 큰 의미가 드러납니다. 블록체인은 모든 기능을 수행하는 네트워크에서 벗어나 상호 운용 가능한 보안, 실행, 정산 및 데이터 가용성 레이어로 구성된 시스템으로 이동하고 있습니다.

Layer-2 네트워크가 기본 체인에서 작업을 분산시키다

Layer-2 네트워크는 기본 블록체인이 모든 트랜잭션을 직접 처리하도록 요구하지 않으면서 용량을 향상시킵니다. 롤업은 여러 트랜잭션을 묶어 기본 레이어와 분리된 곳에서 실행하고, 그 결과 정보나 증명을 다시 기본 체인에 게시합니다. 상태 채널은 참여자들이 서명된 업데이트를 비공개로 교환하고, 메인 블록체인을 주로 채널을 열거나 닫는 데 사용하도록 합니다.

이는 기본 네트워크의 보안과 연결을 유지하면서 혼잡과 수수료를 감소시킬 수 있습니다. 또한 새로운 의존성을 만들기도 합니다. 사용자는 시퀀서 신뢰성, 브리지 보안, 증명 시스템, 업그레이드 제어, 그리고 2계층에서 발생하는 활동이 궁극적으로 기본 네트워크에 이익이 되는지를 고려해야 합니다.

최근 Securities.io 인터뷰에서 Optimism 설립자 Jinglan Wang은 이 모듈형 블록체인 인프라가 개별 구성 요소를 전체 네트워크를 재구축하지 않고도 구성하거나 업그레이드할 수 있게 한다고 설명했습니다.

이는 단순한 기술적 향상을 넘어섭니다. 표준화된 인프라는 기업이 모든 구성 요소를 서로 다른 공급업체로부터 조립하지 않고도 애플리케이션 전용 체인을 배포할 수 있게 할 수 있습니다. 블록체인 개발은 클라우드 컴퓨팅과 유사해져, 조직이 전체 스택을 직접 구축하는 대신 성능, 보안 및 규제 요구사항에 따라 서비스를 선택하게 됩니다.

모듈형 블록체인이 아키텍처를 시장으로 전환하다

모놀리식 블록체인은 실행, 합의, 정산 및 데이터 가용성을 하나의 시스템에 결합합니다. 모듈형 블록체인은 이러한 기능 중 일부 혹은 전부를 분리합니다. 한 레이어는 스마트 계약을 실행하고, 다른 레이어는 트랜잭션 데이터를 제공하며, 또 다른 레이어는 최종 정산을 담당할 수 있습니다.

이러한 분할은 각 레이어가 보다 좁은 작업량에 맞춰 설계되므로 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 샤딩은 네트워크 처리와 저장을 병렬로 작동하는 작은 그룹으로 나누는 유사한 원리를 따릅니다. 병렬 실행 엔진은 동시에 처리 가능한 독립 트랜잭션을 식별함으로써 한 단계 더 나아갑니다.

이 논문은 주요 아키텍처 접근 방식을 다음과 같이 비교합니다:

모듈성은 자체적인 위험을 수반합니다. 여러 레이어가 거래를 완료하기 위해 필요할 경우, 전체 시스템은 레이어 간 상호작용만큼만 신뢰할 수 있습니다. 데이터 가용성, 브리징, 시퀀싱 또는 증명 검증의 실패는 본래 안전한 애플리케이션을 위협할 수 있습니다. 따라서 투자자는 이론적으로 높은 거래 속도가 자동으로 더 강력한 네트워크를 만든다고 가정해서는 안 됩니다.

영지식 증명은 프라이버시와 확장성을 연결한다

영지식 증명은 한 당사자가 기본 정보를 공개하지 않고도 진술이 유효함을 증명할 수 있게 합니다. 사용자는 모든 계좌 세부 정보를 밝히지 않고도 거래가 네트워크 규칙을 따르거나 충분한 자금이 있음을 증명할 수 있습니다.

블록체인 시스템에서 이 기능은 두 가지 문제를 동시에 해결합니다. 민감한 정보를 보호하면서도 많은 오프체인 거래를 압축된 증명으로 표현할 수 있습니다. zk-SNARK와 zk-STARK는 가장 널리 알려진 구현 중 하나이지만, 증명을 생성하려면 상당한 컴퓨팅 자원과 정교한 암호 공학이 필요합니다.

그 결과는 암호화폐 프라이버시를 넘어 확장됩니다. 기업은 원장 자체가 변조 방지된다고 해서 고객, 의료 또는 상업 정보를 공개 가능한 원장에 올릴 수 없습니다. 프라이버시를 보존한 검증을 통해 조직은 데이터를 노출하지 않고도 규정 준수, 신원, 소유권 또는 거래 유효성을 증명할 수 있습니다.

이로써 영지식 기술은 공개 검증과 기관 비밀 유지 사이의 잠재적 다리 역할을 할 수 있습니다. 중요한 지표는 네트워크가 광고하는 거래 수량만이 아니라 증명 생성 비용, 검증 시간, 상호 운용성 및 구현 보안 등도 포함됩니다. 이러한 요소가 실용적 채택을 지원할 수 있는 시스템을 결정하게 됩니다.

양자 컴퓨팅이 암호학적 만료 위험을 만든다

블록체인 기록은 영구적이지만, 이를 보호하는 암호 알고리즘이 영원히 안전하다는 보장은 없습니다. 많은 네트워크가 소유권을 확인하고 거래를 승인하기 위해 타원곡선 디지털 서명을 사용합니다. 충분히 강력한 양자 컴퓨터가 등장하면 이러한 서명의 수학적 가정을 위협할 수 있습니다.

이는 현재 양자 컴퓨터가 대규모로 블록체인 자산을 탈취할 수 있다는 뜻은 아닙니다. 대신, 해당 능력이 등장하기 전에 네트워크가 신뢰할 수 있는 전환 경로를 마련해야 함을 의미합니다. 오래된 주소, 공개키, 스마트 계약 및 영구 기록된 거래가 새로운 알고리즘이 도입된 후에도 오랫동안 노출될 수 있기 때문에 이 과제는 특히 어렵습니다.

전환은 이미 기존 사이버 보안 분야에서 이론을 넘어섰습니다. 미국 국립표준기술연구소(NIST)는 초기 포스트-양자 표준을 확정하고 HQC를 백업 암호화 알고리즘으로 선정했습니다. 블록체인 개발자는 이제 암호학적 민첩성을 고려해야 합니다: 알고리즘을 교체하더라도 네트워크가 분열되거나 사용자가 자산에 접근하지 못하게 되거나 기존 소프트웨어가 무효화되지 않아야 합니다.

이 논문은 격자 기반, 해시 기반, 코드 기반 및 기타 포스트-양자 접근 방식을 논의합니다. 각각은 서명 크기, 연산량, 저장 요구사항 및 호환성 측면에서 트레이드오프를 제공합니다. 따라서 즉각적인 전 세계적 마이그레이션이 최선의 전략이 아닐 수도 있습니다. 네트워크는 먼저 노출된 계정을 식별하고, 선택적인 양자 저항 주소를 도입하며, 기존 서명이 취약해지기 전에 자산을 안전하게 이전할 수 있는 메커니즘을 구축할 수 있습니다.

실제 경쟁은 체인에서 스택으로 이동하고 있다

이 논문의 가장 중요한 시사점은 초당 거래 수만으로 블록체인을 비교하는 것이 점점 덜 유용해지고 있다는 점이다. 성능은 실행 레이어, 시퀀서, 증명 생성기, 데이터 가용성 서비스, 브리지, 정산 네트워크, 그리고 암호키 시스템을 포함할 수 있는 전체 스택에 점점 더 의존하게 된다.

이는 투자자들이 섹터를 평가하는 방식을 바꾸어야 함을 의미한다. 네트워크는 토큰에 지속 가능한 가치를 창출하지 않고도 활동을 끌어들일 수 있다. 더 빠른 레이어는 정산을 위해 다른 네트워크에 경제적으로 의존할 수 있다. 모듈식 시스템은 유연성을 제공하지만 거버넌스와 상호운용성 위험을 도입한다. 지갑, 브리지, 검증자 또는 레거시 주소가 여전히 취약한 암호화를 사용한다면 양자 내성 주장도 불완전할 수 있다.

가장 강력한 플랫폼은 기술적 성능과 신뢰할 수 있는 거버넌스, 안전한 마이그레이션, 개발자 도구, 그리고 규제 요구사항과의 호환성을 결합한 경우일 가능성이 높다. 아키텍처가 하나의 제품이 되고 있지만, 운영 신뢰성이 그 제품을 실험 단계에서 핵심 인프라로 전환시킬지를 결정한다.

차세대 블록체인 인프라에 대한 투자

모듈형 블록체인 설계와 양자 내성 보안의 융합은 디지털 자산에서 기업 기술로의 자연스러운 전환을 만든다. 공개 시장 노출을 원하는 투자자는 IBM을 고려할 수 있지만, 이는 블록체인 전용 기업이라기보다 다각화된 기술 기업으로 보는 것이 바람직하다.

IBM의 블록체인 작업은 Hyperledger Fabric을 중심으로 전개되며, 이는 기업용 허가형 프레임워크로 모듈형 구성 요소, 신원 제어, 프라이빗 채널, 그리고 구성 가능한 합의를 제공한다. 이러한 특성은 실용적인 배포가 확장성, 프라이버시, 상호운용성, 거버넌스 및 보안을 균형 있게 맞춰야 한다는 논문의 주장과 일치한다.

이 회사는 양자 컴퓨팅 시스템을 개발하는 동시에 기업이 기존 인프라를 양자 내성 암호화에 대비하도록 돕고 있다. IBM이 양자 내성 보안 및 암호학적 민첩성에 대한 작업을 수행하고 있어 연구에서 논의된 기회와 위협 모두에 관련성을 갖는다.

투자자에게 중요한 논지는 블록체인이 IBM 매출의 주요 원천이 된다는 것이 아니라, 분산 원장, 디지털 자산 및 양자 내성 시스템을 도입하는 기업이 통합, 하이브리드 클라우드 인프라, 사이버 보안 전문성, 그리고 장기 기술 지원을 필요로 한다는 점이다. IBM은 이러한 광범위한 현대화 과정 전반에 걸쳐 위치하고 있다.

블록체인의 차세대는 내구성으로 측정될 것이다

블록체인의 최초 혁신은 중앙 운영자를 필요로 하지 않고 공유 기록을 유지할 수 있다는 점이었다. 다음 과제는 그 모델을 빠르고, 프라이버시를 보장하며, 상호운용 가능하고, 경제적으로 지속 가능하며, 아직 실용화되지 않은 위협에도 안전하게 만드는 것이다.

Layer‑2 네트워크, 모듈형 구성 요소, 샤딩, 병렬 실행, 그리고 영지식 증명은 답의 다양한 부분을 제공한다. 양자 내성 암호학은 장기적인 요구사항을 추가한다: 네트워크는 연속성이나 사용자 소유권을 희생하지 않고 보안 기반을 변경할 수 있어야 한다.

결과가 모든 경쟁자를 물리치는 단일 블록체인이 될 필요는 없다. 보다 가능성이 높은 시나리오는 공유 표준과 암호학적 증명을 통해 연결된 특화된 레이어들의 생태계이다. 이러한 환경에서 가장 가치 있는 인프라는 오늘날 가장 많은 거래를 처리하는 체인 자체가 아니라, 블록체인이 안전하게 진화하도록 하는 기술이 될 것이다.

참고문헌:

¹ Khan, J., Khan, G. A., Alam, I., Khan, M. R., Sharma, S., Hussain, T., Khan, M. A., Prasuna, P. M., & Alghamdi, A. A. (2026). 차세대 블록체인 아키텍처: 암호화폐 주도 혁신에 대한 심층 연구. ICT Express. https://doi.org/10.1016/j.icte.2026.09.006