포스트-양자 시대를 위해 구축된 5개 블록체인

양자 컴퓨팅이 처음 제안된 지 반세기가 지났습니다. 그러나 블록체인 역사의 대부분 동안, 양자 컴퓨터가 암호화를 깨는 아이디어는 먼 과학 소설 수준의 문제에 불과했습니다.

하지만 이제는 상황이 달라졌습니다. 중요한 양자 컴퓨터가 등장할지 여부가 아니라, 언제 그리고 핵심 시스템이 제때 준비될지가 문제입니다.

클라우드 인프라, 정부 시스템, 현대 금융부터 블록체인 네트워크에 이르기까지, 이 모든 것은 동일한 암호학적 기반인 RSA, ECC와 같은 공개키 시스템에 의존합니다. 그리고 충분히 강력한 양자 컴퓨터가 쇼어 알고리즘을 실행하면 이를 쉽게 깨뜨릴 수 있습니다.

2025년 ISACA 양자 컴퓨팅 Pulse 설문조사에 따르면, 전 세계 사이버 보안, IT, 감사 및 위험 전문가들을 대상으로 조사했을 때, 응답자의 62%가 양자 컴퓨팅이 현재 인터넷 암호화를 깨뜨릴 것을 우려했으며, 압도적인 다수(95%)는 조직에 정의된 양자 컴퓨팅 로드맵이 없다고 답했습니다. 다른 보고서들도 “Q-Day”에 대한 유사한 우려를 제기했으며, 암호학적으로 관련된 양자 컴퓨터(CRQC)가 5~10년 내에 현실이 될 것이라고 믿고 있습니다.

연구에 따르면 대부분의 기업이 양자 위협에 대비한 시스템이 부족하다고 합니다. 미국 국립표준기술연구소(NIST)에 따르면, 양자 컴퓨터는 결국 현재의 암호 시스템을 깨뜨릴 것이며, 이에 따라 포스트-양자 암호(PQC) 표준을 최종 확정하고 조직이 즉시 마이그레이션을 시작하도록 촉구하고 있습니다. 세계 대부분이 아직 준비되지 않았지만, 블록체인 분야는 이미 해결책을 모색하고 있습니다.

예를 들어, 비트코인은 ECDSA와 Schnorr/Taproot 서명에 크게 의존해 가장 노출 위험이 큰 주요 체인 중 하나이며, BIP 360이라는 의미 있는 첫 공식 단계를 밟았으며, “포스트 양자 마이그레이션 및 레거시 서명 종료”에 대한 논의도 진행하고 있습니다.

한편, 이더리움 재단은 포스트-양자 보안을 전략적 우선순위로 삼아 전담 팀, 실시간 개발 네트워크, 그리고 목표 연구 자금을 마련했습니다.

창립자 비탈릭 부테린도 포스트-양자 서명 및 보다 넓은 프로토콜 재설계를 포함한 마이그레이션 경로를 제시했으며, 이는 스마트 계약, DeFi 인프라, 검증자 시스템, 계정 추상화 등 네트워크 전반이 궁극적으로 변경되어야 할 암호학적 가정에 의존하고 있기 때문입니다.

솔라나조차도 양자 저항 암호화를 실험하고 있지만, 초기 테스트에서는 보안과 속도 사이의 트레이드오프가 나타나고 있습니다. 양자 안전 서명은 네트워크 속도를 최대 90%까지 늦출 수 있습니다.

주요 블록체인들이 적극적으로 포스트-양자 경로를 추구하고 있지만 아직 양자 방어가 완전하지 않으며, 그 단계에 도달하려면 시간과 커뮤니티 합의가 필요합니다. 그러나 이미 양자 저항 기반 위에 구축된 블록체인도 존재합니다.

1. Quantum Resistant Ledger (QRL )

포스트-양자 시대를 위해 특별히 구축된 블록체인의 가장 눈에 띄는 사례 중 하나는 Quantum Resistant Ledger입니다. 대부분의 체인과 달리, 이 체인은 처음부터 양자 저항성을 핵심 설계 원칙으로 만들어졌습니다.

ECDSA를 선택하는 대신, QRL은 쇼어 알고리즘이 깨는 이산 로그 가정에 의존하지 않는 해시 기반 서명 모델을 선택하여, 기존 암호 지갑을 위협하는 주요 취약점을 회피했습니다.

QRL은 초기 NIST 인정 포스트-양자 서명 체계 중 하나인 XMSS(eXtended Merkle Signature Scheme)를 사용하여 출시되었으며, 이는 양자 공격에 저항하도록 설계되고 철저한 검증을 거쳤습니다.

지난 해, 프로젝트는 상태 기반 XMSS에서 NIST 표준 SLH-DSA/SPHINCS+ (FIPS 205)로 전환을 발표했으며, 이는 상태 관리 위험을 제거하고 개발을 단순화하기 위함입니다.

이러한 무상태 해시 기반 서명 체계로의 전환은 XMSS에 비해 측면 채널 공격 저항성을 향상시키고, 보다 탄탄한 보안 모델을 제공하며, 장기적인 신뢰성을 보장합니다. “무상태로 전환함으로써 QRL Project Zond는 거래소 및 보관 제공업체와 같은 기관 파트너에게 중요한 시스템 위험을 제거합니다.”라고 QRL은 당시 언급했습니다.

공개 오픈소스 플랫폼은 2018년에 작업 증명(PoW)으로 시작했지만, 최근 몇 년 동안 지분 증명(PoS) 네트워크로 전환하고 있습니다.

지난 달, Quantum Resistant Ledger 팀은 PoS 레이어 1 아키텍처인 Quantum Resistant Virtual Machine(QRVM)을 도입했으며, 이는 EVM 친화적이며, Solidity에서 파생된 포스트-양자 스마트 계약 언어인 Hyperion도 함께 발표했습니다. Hyperion 계약을 배포하려면 QRL 전용 도구가 필요하지만, 기존 이더리움 도구도 최소한의 수정으로 적용할 수 있습니다.

비트코인과 이더리움이 현재 겪고 있는 수십 년 된 아키텍처를 개조하는 복잡성을 방지함으로써, QRL은 레거시 마이그레이션 문제를 피하고 가장 강력한 양자 방어를 제공합니다. 지갑 서명, 네트워크 가정, 프로토콜 설계를 포스트-양자 가정으로 구축함으로써 QRL은 진정한 양자 네이티브 블록체인이 됩니다.

그 네이티브 토큰 QRL은 9,660만 달러 시가총액을 가지고 있으며, 현재 1.35달러에 거래되고 있습니다. 지난 1년간 326% 상승했지만 2018년 1월에 기록한 사상 최고가(ATH) 4.17달러 대비 약 67% 하락한 수치이며, 이는 CoinMarketCap에 따른 것입니다.

이 토큰은 전송, 다중 서명 트랜잭션 및 디지털 자산 생성에 사용됩니다.

2. Algorand (ALGO )

Algorand는 양자 저항성을 염두에 두고 설계된 블록체인 네트워크 중 하나입니다. 합의 메커니즘과 서명 체계에 암호학적 민첩성을 내장함으로써, 표준이 진화해도 네트워크는 기본 원시를 손쉽게 교체할 수 있어 처음부터 재구축할 필요가 없습니다.

Algorand가 다른 양자 방어 네트워크와 차별화되는 점은, 이것이 틈새 시장의 “양자 전용” 체인이 아니라, 결제, 토큰화, DeFi 및 기관 블록체인 배포 전반에 사용되는 주요 레이어 1이라는 점입니다.

Algorand는 Coinbase로부터 새로운 시대를 견딜 수 있는 더 나은 위치에 있다고 인정받았습니다. Coinbase의 양자 컴퓨팅 자문 위원회가 블록체인 보안에 대한 최초 공식 평가에서, 올해 초에 구성된 이 위원회는 양자 컴퓨팅이 생태계에 미치는 영향을 평가하고 명확한 지침을 제공하기 위해 설립되었으며, 비트코인의 핵심 인프라는 “대체로 안전”하고 “실제 취약점은 지갑 수준”이라고 언급했습니다.

평가에 따르면, PoS 체인은 향후 양자 컴퓨팅 공격에 더 큰 위험에 처할 수 있습니다. 이러한 체인들은 네트워크 보안을 위해 사용되는 검증자 서명 체계에 노출 위험이 있어 핵심 합의 메커니즘의 일부를 재설계해야 할 수도 있습니다. 하지만 물론 모든 체인이 동일하게 영향을 받는 것은 아닙니다.

“Algorand는 합의 관련 메커니즘과 실행 레이어 모두에서 포스트-양자(PQ) 서명 체계를 실제로 배포한 최초의 블록체인 플랫폼 중 하나입니다,” 라고 보고서가 밝혔습니다.

이 블록체인 플랫폼은 완전한 양자 준비를 향한 단계적 로드맵을 따르고 있습니다. 합의 수준에서, 상태 증명 프레임워크는 NIST 승인 FALCON 서명을 사용하여 블록체인 상태에 대한 양자 저항 증명을 생성합니다. 이는 약 256 라운드의 블록 헤더를 압축해 경량 클라이언트와 외부 체인이 검증 가능한 간결한 인증서로 만드는 방식입니다.

Algorand는 실제로 Falcon 서명을 배포하는 선두주자이며, 이 구현은 체인의 전체 이력이 미래 양자 공격으로부터 무결성을 보장합니다.

하지만 Coinbase가 지적했듯이, 핵심 합의 작업은 여전히 부분적으로 고전 암호에 의존하고 있어 양자 공격에 취약합니다. 이러한 제한은 Algorand가 인정했으며, 팀은 합의 핵심을 보호하기 위한 접근 방식을 활발히 연구하고 있습니다.

한편, 트랜잭션 레이어에서는 양자 안전 계정을 지원하기 위한 암호 도구가 제공됩니다. 최근 네트워크는 Falcon 서명을 사용해 메인넷에서 최초의 포스트-양자 트랜잭션을 실행했으며, 포스트-양자 보호를 연구 단계에서 실시간 자산 결제로 확장했습니다.

시가총액 9억 6,050만 달러를 가진 네이티브 통화 ALGO는 상위 100대 암호 자산에 속합니다. 작성 시점에 ALGO는 0.1174달러에 거래되고 있으며, 지난 한 달 동안 39% 상승했지만 지난 1년 동안은 49% 하락했습니다. 이 토큰은 약 7년 전 사상 최고가 3.28달러에서 96.4% 가치가 감소했습니다.

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3. Hedera (HBAR )

가장 강력한 양자 저항 아키텍처 중 하나를 가진 또 다른 블록체인인 Hedera는 완전한 포스트-양자 보안을 위한 명확한 경로를 마련했습니다.

이는 포스트-양자 보안을 갖춘 해시그래프 합의 알고리즘으로 시작되며, 깊은 프로토콜 재설계, 하드 포크 및 대규모 생태계 마이그레이션이 필요 없게 합니다. 서명 교체를 비교적 간단하게 만들면서 Hedera는 많은 전통 블록체인에 비해 큰 이점을 얻습니다.

네트워크의 합의 및 무결성 레이어는 이미 SHA-384 해싱과 AES-256과 같은 강력한 원시를 사용하고 있으며, 이는 양자 저항 보안 가정과 일치합니다.

Hedera는 SHA-384를 사용해 해시그래프 이력을 연결하고 데이터 무결성을 검증합니다. BHT 양자 알고리즘이 보안에 약간 영향을 미쳐 약 128비트 수준으로 감소시킬 수 있지만 여전히 안전합니다. 한편, AES-256은 TLS 내에서 암호화된 전송에 사용되며, 그로버의 양자 알고리즘은 효과적인 보안을 약 128비트 수준으로 감소시킬 뿐이며, 이는 역시 안전하다고 간주됩니다.

Hedera의 가장 큰 문제는 계정 서명입니다. 여전히 계정 키와 트랜잭션 서명에 ECDSA와 Ed25519를 사용하고 있으며, 이러한 디지털 서명 체계는 양자 안전하지 않습니다. 이는 미래의 암호학적으로 관련된 양자 컴퓨터(CRQC) 하에서 사용자 계정 서명이 여전히 노출된다는 것을 의미하며, 이는 업계 대부분과 동일합니다.

팀이 언급했듯이, “Hedera의 암호 스택 중 일부는 이미 포스트-양자이며, 다른 부분은 의도적인 마이그레이션이 필요합니다.”

네트워크 서명은 실시간 합의 중에 발생하며, 합의를 실시간으로 확립하는 데 중요합니다. 이를 포스트-양자 알고리즘으로 업그레이드하면 합의 프로세스의 무결성을 보호하고 원장의 역사의 장기 검증 가능성을 보장합니다.

이 인프라 변경은 최종 사용자의 행동을 요구하지 않지만, 토큰 작업, 전송 및 스마트 계약 호출을 승인하는 사용자 키는 사용자뿐 아니라 지갑, 보관업체, SDK 유지보수자와의 조정이 필요합니다. 포스트-양자 계정 키 유형은 사용자와 지갑 제공자가 자체 일정에 따라 마이그레이션할 수 있게 합니다.

포스트-양자 서명은 완전한 종단 간 포스트-양자 보안의 핵심이며, Hedera는 NIST가 실용적인 표준을 최종 확정하면 해당 시스템 알고리즘을 네트워크에 통합할 것이라고 반복해서 밝혔습니다.

Hedera의 또 다른 큰 장점은 Google, IBM, Boeing을 포함한 39노드 위원회가 있는 거버넌스 구조입니다. 따라서 보안 업그레이드는 비트코인의 대응을 지연시킬 가능성이 있는 조정 혼란 없이 감사 및 배포될 수 있습니다.

Hedera는 또한 SEALSQ와 파트너십을 맺어 Dilithium 키를 하드웨어에 내장한 양자 저항 칩 QS7001을 개발했습니다.

네이티브 토큰 HBAR는 시가총액 39억 4천만 달러로 27번째로 큰 암호화폐입니다. 가격은 현재 0.092달러에 거래 중이며, 지난 1년 동안 53% 하락했고 2021년 9월 정점인 0.5692달러 대비 84% 하락했습니다.

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4. Cellframe (CELL )

이 모듈형 블록체인은 포스트-양자 보안을 중심으로 처음부터 구축되었습니다. 사이버 보안을 최우선으로 하는 아키텍처에서 Cellframe은 보안과 확장성을 위해 PQC 기술을 통합하고, 복잡한 분산 서비스를 구현합니다.

흥미롭게도, 이 플랫폼은 스마트 계약 없이 온체인 서비스 결제를 가능하게 하는 조건부 트랜잭션을 활용한 dApp 개발을 지원합니다.

단순히 암호화폐에만 집중하는 것이 아니라, 프로젝트는 dApp, 마켓플레이스, 스토리지 시스템 및 기업 인프라를 지원하면서 양자 시대에도 보안을 유지하는 것을 목표로 합니다.

포스트-양자 보안을 위해 Cellframe은 Falcon, CRYSTALS-Dilithium, 포스트-양자 키 캡슐화 메커니즘인 Kyber512 등 NIST 승인 포스트-양자 암호 알고리즘을 사용합니다. 이는 네트워크와 그 위에 구축된 모든 메커니즘을 양자 컴퓨터 위협으로부터 보호합니다.

프로토콜의 양자 보안 능력을 더욱 강화하기 위해, 팀은 포스트-양자 집계 Chipmunk 서명과 NTRU Prime 키 캡슐화 메커니즘도 연구하고 있습니다.

가장 최근에는 프로젝트가 cBTC를 발표했으며, 이는 Cellframe 플랫폼에서 비트코인을 위한 양자 저항 헤지입니다.

양자 보안 미래를 대비해, Cellframe은 포스트-양자 암호 조치를 소스 코드에 구현한 블록체인으로 자산을 전송할 수 있도록 양방향 브리지를 도입했습니다.

확장성 측면에서는 L0 인프라와 샤딩을 활용한 2단계 접근 방식을 취합니다. 2계층 샤딩은 부하 분산을 최적화하는데, 첫 번째 레이어는 서비스별 별도 블록체인으로 구성되고, 두 번째 레이어는 네트워크를 동일한 셀로 분할해 트랜잭션 흐름을 가속하고 혼잡을 완화합니다.

고처리량 및 이기종 네트워크 지원을 위해 설계된 이 프로토콜은 성능 병목 현상 없이 증가하는 트랜잭션 양을 처리할 수 있습니다.

네이티브 암호화폐 CELL은 시가총액이 186만 달러에 불과한 저가 코인으로, 현재 0.50달러에 거래되고 있으며, 지난 1년 동안 84% 이상 하락했고 2021년 3월 사상 최고가 7.21달러 대비 99% 이상 하락했습니다. 코인은 주로 하락 추세였지만 가끔 짧은 상승을 보이기도 합니다. 최근 CELL 가격은 0.041달러에서 0.095달러로 급등했으며, 단 이틀 만에 131% 상승했습니다.

5. IOTA (IOTA )

IOTA가 오픈소스 분산 원장 및 암호화폐로 출시된 지 10년 이상이 지났으며, 이는 사물인터넷(IoT) 데이터 전송을 보호하도록 설계되었습니다.

하지만 IOTA가 양자 저항성을 갖게 된 이유는 초기부터 Winternitz 일회성 서명(W-OTS)을 채택했기 때문이며, 이는 타원곡선 암호의 취약점을 완화하도록 설계된 해시 기반 서명 체계입니다.

대부분의 전통적인 블록체인이 표준 체인 구조를 사용하는 반면, IOTA는 확장성과 보안을 위해 DAG(Directed Acyclic Graph) 기반 분산 원장인 tangle을 중심으로 구축되어 IoT 인프라와 저수수료 마이크로트랜잭션을 지원합니다.

IOTA가 해시 기반 서명을 사용한 것은 블록체인 개발자들이 포스트-양자 문제를 명시적으로 설계한 가장 초기 사례 중 하나였습니다. XMSS와 마찬가지로 W-OTS는 이산 로그 문제를 회피하여 ECC 시스템이 직면한 핵심 양자 공격 모델에 저항합니다.

하지만 일회성 서명은 사용자와 지갑 관리에 운영 복잡성을 초래하기 때문에, 프로젝트는 사용성과 보안 사이의 균형을 맞추는 데 어려움을 겪었습니다. 그래서 2021년에 Chrysalis 업그레이드는 보안과 사용성을 개선하기 위해 Ed25519(Edwards-curve Digital Signature Algorithm)로 전환했지만, 이는 양자 안전하지 않습니다.

하지만 양자 컴퓨팅이 제기하는 새로운 위협을 고려해, 프로젝트는 IOTA Identity v1.7을 출시했습니다. 이 업데이트는 디지털 자격 증명의 무결성과 진위성을 보장하기 위해 여러 포스트-양자 디지털 서명 알고리즘 지원을 추가했습니다.

IOTA의 공식 발표에 따르면:

“IOTA Identity 1.7 베타는 오늘 발행된 자격 증명이 미래에도 안전하게 유지되도록 보장합니다. 이는 LINKS Foundation과 함께 개발한 검증 가능한 자격 증명을 위한 포스트-양자 및 하이브리드 서명을 도입합니다. 또한 투명성을 위한 온체인 공개 자격 증명과 간소화된 키 관리를 추가해 디지털 아이덴티티를 보다 효율적이고 상호 운용 가능하며 실제 적용에 준비된 상태로 만듭니다.”

IOTA Identity는 디지털 자격 증명을 위해 PQC를 지원하며, 특히 ML-DSA, SLH-DSA, FALCON과 같은 최신 양자 저항 서명 체계를 사용한 검증 가능한 자격 증명(VC) 및 검증 가능한 프레젠테이션(VP)을 지원합니다.

전통적인 서명 알고리즘과 새로 개발된 PQC 알고리즘을 결합함으로써, 팀은 하이브리드 서명이 원활하고 단계적인 마이그레이션을 가능하게 한다고 언급했습니다. 이는 현재 위협에 대해 서명을 안전하게 유지하면서 미래 양자 컴퓨터 공격에 대비한 전방 비밀성을 제공합니다. 더 중요한 것은 조직이 지금 바로 이를 채택하고 실제 환경에서 PQC 구성 요소를 입증할 수 있다는 점입니다.

작성 시점에 IOTA는 시가총액 2억 5,280만 달러이며, 0.0592달러에 거래되고 있습니다. 이는 지난 1년 동안 70% 하락했으며, 2017년 12월 정점인 5.25달러 대비 98.9% 하락한 수치입니다. CoinGecko에 따르면, 이 토큰은 2026년 3월에 사상 최저가인 0.05222달러를 기록했습니다.

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Conclusion

양자 위협은 매우 현실적이며, 특히 대부분의 주요 네트워크가 여전히 타원곡선 서명에 크게 의존하고 있기 때문에 블록체인에 더욱 위협적입니다. 현재 은행, 정부, 클라우드 시스템 및 암호 지갑을 보호하는 수학적 원리는 영원히 안전하지 않을 것입니다. 파괴가 도래하기 전에 준비가 이루어져야 합니다.

Google의 전망에 따르면, 암호학적으로 관련된 양자 컴퓨터가 예상보다 빨리 등장할 수 있으며, 이는 암호 산업이 이 불가피성을 해결하기 위해 신속히 움직여야 함을 의미합니다.

블록체인의 경우, 보안 업그레이드가 사회적 합의, 프로토콜 조정, 그리고 종종 정치적으로 어려운 하드 포크를 필요로 하기 때문에 도전이 더 큽니다. 그러나 QRL, Cellframe, IOTA, Hedera, Algorand와 같은 프로젝트는 양자 위협에 대한 보호를 위한 다양한 경로를 제시하며 가능함을 보여줍니다.

일부는 처음부터 양자 안전하도록 설계된 반면, 다른 일부는 처음부터 재구축하지 않고도 대규모 마이그레이션이 가능함을 입증하고 있습니다. 양자 저항이 틈새 기능에서 기본 기대치로 전환됨에 따라, 가장 빠르고 효과적으로 적응하는 프로젝트가 다음 디지털 인프라 시대에 안전을 유지하고 장기적인 사용자 신뢰를 얻을 것입니다.