비트코인의 미래를 위협할 수 있는 중요한 요소 중 하나로 언급되는 양자 컴퓨터의 발전에 대해 이야기해보겠습니다. 양자 컴퓨터가 비트코인 및 다른 암호화폐에 어떤 영향을 미칠 수 있는지, 그리고 이러한 위험 속에서 비트코인은 과연 지속 가능한 자산이 될 수 있을지 정리해 볼께요.
양자 컴퓨터가 뭐지?
양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터(고전 컴퓨터)와는 전혀 다른 원리로 작동하여, 매우 복잡한 수학 문제를 빠른 속도로 해결할 수 있다고 하는데요.
근본적으로, 다음과 같이 차이가 있습니다.
- 기존 컴퓨터: 0과 1의 디지털 비트를 사용
- 양자 컴퓨터: 큐비트(Qubit)라는 양자적 상태를 이용
간단하게 비교했지만 무슨말인지 어렵네요.
큐비트는 또 뭐지?
큐비트(Qubit)는 기존 컴퓨터가 쓰는 비트(0 또는 1 중 하나만 가짐)와 달리 0과 1의 상태가 동시에 섞여 있을 수 있는(중첩, superposition) 양자 상태를 말해요.
또한 큐비트 여러 개가 서로 얽혀(entanglement) 있으면, 한 큐비트를 관측하는 순간 다른 큐비트의 상태에도 영향을 미치는 특별한 현상이 나타납니다.
이런 양자 현상들을 이용하면, 기존 컴퓨터로는 오래 걸리는 복잡한 계산을 훨씬 빠른 속도로 처리할 수 있게 된다고 하는데요.
큐비트의 ‘동시에 여러 상태를 활용’하는 특징 덕분에, 양자 컴퓨터는 특정 문제를 풀 때 기존 컴퓨터와는 비교가 안 될 정도로 빠른 계산을 할 수 있다고 합니다.
예를 들어, 어떤 복잡한 암호를 해독하는 데 일반 컴퓨터로는 수십 년~수백 년이 걸릴 수 있지만, 양자 컴퓨터라면 며칠, 심지어 몇 분 안에도 해낼 수 있다고 합니다.
양자 컴퓨터 나오면 비트코인 무용지물?
이렇게 빠른 양자 컴퓨터가 나오면 비트코인 또한 무용지물이 되는거 아닌가 하는 의문이 듭니다.
비트코인의 보안은 보통 비대칭키 암호화(공개키 암호) 구조에 기반합니다.
예를 들어 ECDSA(타원 곡선 디지털 서명 알고리즘)를 사용할 때, 개인키를 유추하거나 서명을 위조하려면 매우 복잡한 연산을 해야 합니다.
고전 컴퓨터로는 수백 년이 걸리는 계산이라 해독이 사실상 불가능한 계산인데요.
그러나 충분히 강력한 양자 컴퓨터가 실용화된다면, 이 시간을 몇 초~몇 분 단위로 줄일 수 있다고 합니다.
“개인 지갑 해킹 및 트랜잭션 위조”
비트코인 네트워크에서 트랜잭션이 안전하게 처리되려면, 본인이 가진 개인키로 서명해야 하며 이를 검증하는 작업은 공개키로 이루어집니다.
그런데 양자 컴퓨터가 실용화되어 개인키를 빠르게 역산할 수 있다면,
- 개인 지갑 접근
- 트랜잭션 위조
등의 공격이 가능해질 수 있습니다.
양자 컴퓨터의 실 사용은 언제부터?
실질적으로 이러한 공격을 수행하려면 수천~수만 큐비트 이상의 대규모 양자 컴퓨터가 필요하다고 알려져 있습니다.
현재 IBM, 구글, 마이크로소프트 등 글로벌 IT 기업들이 빠르게 양자 컴퓨터를 개발하고 있으나,
“진정한 양자 우위(Quantum Supremacy)” 단계까지는 여전히 기술적 난관이 많다는 평가가 일반적입니다.
여기서 말하는 “진정한 양자 우위(Quantum Supremacy)”란, 양자 컴퓨터가 기존의 어떤 슈퍼컴퓨터로도 실용적인 시간 안에는 풀기 어려운 문제를 상대적으로 짧은 시간 안에 해결해내는 순간을 말합니다.
즉, “이 문제는 기존 컴퓨터로는 사실상 못 풀지만, 양자 컴퓨터라면 빠르게 해결한다!”라는 사실이 증명되는 지점을 “양자 우위”라고 부르는 것이죠.
“아직은 좀 멀었다!?”
얼마전 CES에서 젠슨 황이 양자컴퓨팅에 대하여 현실적으로 실용화되기까지는 수년에서 수십 년의 연구와 발전이 필요하고 말하면서 그동안 기대감에 부풀어 있던 양자 컴퓨팅 시장에 찬물을 끼엊는 상황이 있었는데요.
현재 개발된 양자 컴퓨터는 에러 정정(오류보정) 문제, 낮은 결맞음(coherence) 시간 등으로 인해 안정적으로 대규모 연산을 수행하기 어려운게 사실입니다.
따라서 기존 암호체계를 단숨에 붕괴시킬 수준의 “완성형 양자 컴퓨터”가 나오기까지는 시간이 더 많이 필요하다는게 일반적인 시각입니다.
비트코인의 대책은 없을까?
비트코인 커뮤니티와 개발자 그룹은 양자 컴퓨터의 위협에 대비하기 위해 양자 저항성(양자 내성, Quantum-Resistant) 암호화 기술을 연구하고 있습니다.
- 슈노르 서명(Schnorr Signature) 등 더 안전한 서명 알고리즘 도입
- FALCON, CRYSTALS-Dilithium 등 양자 저항성 디지털 서명 알고리즘 검토
국제 표준화 관점에서는 2022년 미국 NIST에서 4개의 양자 내성 알고리즘(키 교환용 ‘CRYSTALS-Kyber’, 서명용 ‘CRYSTALS-Dilithium’, ‘FALCON’, ‘SPHINCS+’)을 표준안으로 선정이 되었다고 해요.
한국 정부 또한 2035년까지 국가 암호체계를 양자 저항성 암호로 전환하기 위한 종합 대책을 마련 중이며, 이를 통해 공공분야 및 금융권을 중심으로 시스템을 재정비하고 있는 것으로 알려져 있습니다.
양자 컴퓨터가 실제로 사용되면 비트코인 뿐만 아니라 현 모든 보안 시스템 체계가 뚫리는 상황이 발생될 것이고, 이를 방지하기 위해 양자 컴퓨터 발전 속에 맞춰서 비트코인을 포함한 관련 부분들에서 준비가 진행되고 있다고 보시면 되겠습니다.
“비트코인의 대응 방향은 아직?”
비트코인은 지난 10여 년간 꾸준히 네트워크 업그레이드를 경험해왔습니다.
- 초창기에는 확장성(Scalability) 이슈를 해결하기 위해 세그윗(SegWit), 라이트닝 네트워크 등을 도입
- 최근에는 탭루트(Taproot), 슈노르 서명 업그레이드를 통해 개인 정보 보호 및 확장성 개선
이처럼 커뮤니티가 합의하면 프로토콜 업그레이드가 가능한 구조이므로, 양자 컴퓨터가 본격적인 위협으로 부상하기 전 미리 양자 저항성 암호화 방식으로 전환할 가능성이 큽니다.
다만, 기존 노드들과의 호환성 문제, 알고리즘 변경에 따른 보안 및 성능 이슈 등은 비트코인이 맞닥뜨릴 수 있는 과제입니다.
하지만 그간 여러 난관을 헤쳐온 비트코인 생태계 특성상, “양자 위협” 역시 장기적으로는 극복될 수 있는 문제로 보고 있습니다.
그래서 결론은? 비트코인의 미래는?
비트코인은 블록체인 기반의 혁신적인 디지털 자산으로, 전 세계 금융 및 기술 생태계에 새로운 패러다임을 제시했습니다.
그러나 양자 컴퓨터의 발전이라는 잠재적 위협은 비트코인의 지속 가능성에 적지 않은 영향을 미칠 수 있는 상황이라고 할 수 있는데요.
다행히 아직까지 “양자 컴퓨터가 당장 비트코인을 깨뜨릴 수준”의 위협은 시기상조라고 할 수 있습니다.
또한 비트코인 커뮤니티와 개발자들이 양자 저항성 알고리즘을 연구 및 도입하기 위한 준비를 서서히 진행하고 있고, 세계 각국 정부와 표준화 기구(NIST 등) 역시 포괄적인 대책을 마련 중이기도 하고요.
결국 비트코인의 미래는 양자 컴퓨터라는 거대한 기술적 도전과, 이를 어떻게 대비·극복해 나가느냐에 달려 있습니다.
양자 컴퓨팅의 지속된 발전 과정을 주시 하면서, 비트코인이 다시 한 번 변화에 성공적으로 적응해낼 수 있을지도 계속 확인하도록 해야 겠습니다.
같이 보면 더욱 좋은 정보