[블록체인투데이 한지혜 기자, 서울랩스 김윤식 이사] 비트코인의 등장 이후 블록체인은 세대를 거듭하며 지속적으로 진화해왔다. 한편, 이제까지 블록체인의 난제로 여겨졌던 속도개선, 완전한 탈중앙화, 보안성 보장 등 일명 트릴레마의 극복이 차세대 블록체인 혁신분야로 떠오르고 있다. 블록체인투데이는 이 트릴레마를 해소한 3세대 블록체인 프로젝트인 사슬(SASEUL)의 생태계를 이끌어가고 있는 서울랩스와 함께, 3세대 블록체인 기술혁신의 현주소와 미래를 살펴보는 기획기사를 커버스토리로 준비했다.
◆블록체인 세대의 발전 흐름
블록체인이 세상에 등장한 지 어언 15년이 가까워지고 있다. 1세대 블록체인인 비트코인의 등장은 블록체인 기술의 탄생을 알린 역사적인 순간으로 기억되고 있다. 이로써, 우리는 탈중앙화란 용어를 자연스럽게 사용하기 시작했고, 분산화와 신뢰성이 강조되는 새로운 사회·경제 체계를 상상하게 되었다. 뒤이어 등장한 2세대 블록체인인 이더리움 네트워크에서는 블록체인의 가능성이 더욱 뚜렷해졌다. 우리는 이제 블록체인의 개념이 확장되어 다양한 산업에 적용되고 있음을 확인할 수 있다. 금융부터 의료, 유통, 에너지까지 블록체인 기술이 사용되며 기존의 비즈니스 모델이 변화하고 새로운 가치를 창출하고 있음을 쉼없이 접하고 있다.
◇블록체인의 세대발전은 패러다임의 전환
토마스 쿤은 그의 저서 ‘과학혁명의 구조’에서, 과학지식의 발전이 지속적인 누적과정이 아닌 급격하고 갑작스러운 변화를 통해 이루어진다는 주장했다. 이 개념은 과학의 발전이 단순한 관측 데이터의 누적이라는 전통적 과학진보 모델과는 달리, 기존 ‘패러다임’의 전환이라는 것을 강조하고 있다. 패러다임을 여러 의미로 해석할 수 있겠지만, 적어도 블록체인 안에서 만큼은 새로운 이념, 가치 등을 기반으로 사람들의 인식과 행동을 변화시키는 것을 패러다임이라고 부를 수 있을 것이다.
◇비트코인, 탈중앙화 개념 소개
2009년 비트코인은 블록체인이라는 기술을 토대로 탈중앙화의 이념을 세상에 알렸다. 이전까지는 블록체인이라는 단어조차 몰랐던 우리들에게 새로운 이념과 가치를 전달했고, 서서히 많은 사람들이 중앙은행의 통제를 받지 않는 획기적인 화폐체계를 경험하게 됐다. 비트코인은 특히나 금융 시스템이 완벽하게 갖춰지지 않은 국가 또는 비교적 개발이 덜 된 낙후지역에 사는 사람들에게 신선한 충격을 주었다. 예를 들어, 인도의 산간 마을에 사는 어떤 부부는 유학 간 자녀에게 학비와 생활비를 송금해야 했다. 과거에 이들은 매우 긴 거리를 이동해 도시지역의 은행에서 국가 간 송금을 진행해야 했다. 이 글을 읽는 독자분들은 대부분 경험해보지 못했던, 혹은 상상하기 어려울 정도로 시스템이 열악한 지역이 많이 있다. 그런데, 이 부부는 비트코인을 이용해 은행에 가지 않아도 1시간이면 학비와 생활비를 송금할 수 있게 되었다.
매우 단편적인 예시이지만, 비트코인으로 시작된 블록체인은 블록체인이라는 새로운 개념만으로도 많은 사람들의 행동을 변화시켰다. 국내에서는 일상생활의 결제에 1시간이 소요된다는 것은 매우 불편한 일이지만, 다른 나라에서는 국제송금에서 1시간은 꽤 빠른 속도라는 시각이 지배적이다. 결국, 비트코인이 1세대 블록체인이라 불리는 이유는 누가 뭐라고 하더라도 블록체인의 시작, 탈중앙화 개념 전파의 상징이기 때문이다.
◇이더리움, 스마트 컨트랙트로 확장성의 가능성 열어
이후, 2015년에 등장한 이더리움은 스마트 컨트랙트라는 새로운 개념을 세상에 제시한다. 단순히 화폐에만 사용하던 블록체인 기술을 여러 산업분야에 적용할 수 있는 실마리를 제안한 것이다. 물론, 이더리움 자체가 가진 성능의 한계로 인해 일상생활에서 편하게 사용하기엔 무리가 있었지만, 스마트 컨트랙트라는 개념만으로도 많은 사람들이 새로운 도전의 꿈을 꾸었다. 이들은 블록체인을 산업 전분야에 적용하려는 시도를 하였고, 더 이상 화폐송금만 내세우는 사람은 없게 됐다. 지금까지 발행된 암호화폐들은 저마다 특정 분야에서의 쓰임을 강조했고, 이 쓰임이 해당 산업을 더욱 긍정적인 방향으로 이끌 것이란 기대도 있었다.
이들의 성공과 실패 여부는 이 시점에서 중요하지 않다. 단지, 이더리움이 2세대 블록체인으로 인정받는 이유만 짚고 넘어가면 된다. 스마트 컨트랙트는 비트코인 이전까지는 등장하지 않았던 블록체인 산업, 블록체인 프로젝트, dApp 등을 포함하는 플랫폼으로서, 말 그대로 패러다임의 전환을 이루어 냈다.
◆트릴레마 - 블록체인 기술특성이 불러온 한계
트릴레마(Trilemma)는 블록체인 기술의 한계로서, 기존의 블록체인 기술에서 본질적으로 발생하는 구조적인 결과라고 할 수 있다.
◇처리속도, 탈중앙화, 보안성의 동시확보 어려워
블록체인은 분산원장 기술로, 네트워크 참여자들이 블록들의 체인 형태로 데이터를 공유하고 저장하는 방식을 채택한다. 이러한 분산원장 기술은 블록의 추가와 검증에 대한 과정을 거침으로써 신뢰성과 보안성을 제공한다. 트릴레마는 세 가지 요소인 처리속도, 확장성, 그리고 보안성 간의 상충관계를 말한다. 이는 블록체인 기술에서 단일 요소를 강화하려면 다른 두 요소에 대한 어느 정도의 희생이 따라야 한다는 것을 의미한다.
첫째로, 처리속도 측면에서 블록체인은 분산원장 기술의 특성상 네트워크 참여자들 간의 합의과정이 필요하다. 이로 인해 블록 생성과 검증에 시간이 소요될 수 있다. 둘째로, 확장성은 블록체인 네트워크가 많은 거래량을 처리하고 늘어난 참여자 수를 수용하는 능력을 의미한다. 하지만 블록체인 기술은 일정한 블록 크기와 블록 생성주기를 가지고 있기 때문에 확장성 문제가 발생할 수 있다. 마지막으로, 보안성은 블록체인 기술의 핵심가치 중 하나로서, 블록들의 무결성과 신뢰성을 보장한다. 하지만, 보안성을 강화하기 위해서는 보다 복잡하고 안전한 알고리즘과 절차가 필요하며, 이로 인해 블록체인의 속도와 확장성이 영향을 받을 수 있다.
그리고, 처리속도와 확장성 간 또는 확장성과 보안성 간에는 블록체인의 기본이념이라고 할 수 있는 탈중앙화라는 이슈가 스며들어 있다. 그렇기 때문에 분산처리 기반의 탈중앙화의 실현은 처리속도, 확장성, 보안성과 상호 긴밀히 작동할 수 밖에 없다. 따라서, 트릴레마는 블록체인 기술의 본질적인 특성이며, 현재까지는 이 세 가지 요소를 동시에 완벽히 극복하는 것은 어렵다는 것이 정설이었다.
◇이더리움 독점시장의 현실안주적 개발환경이 문제
시각의 차이는 있겠지만, 트릴레마를 완전히 해결하는 3세대 블록체인이 아직 존재하지 않았던 이유에는 몇 가지 측면에서 설명이 가능하다.
첫째, 트릴레마 이슈 그 자체가 해결하기 너무 어려운 문제라는 점이다. 블록체인 기술은 아직까지도 성능과 안정성, 보안 간의 균형을 맞추는 것이 어렵다. 둘째, 이더리움 네트워크의 시장독식은 3세대 블록체인 기술의 발전을 제한하는 중요한 요소다. 셋째, 독립적인 블록체인 엔진 및 메인넷 개발의 어려움 또한 3세대 블록체인 기술의 발전을 제한하는 요인이다. 블록체인 엔진이 PC 자체에 비유된다면, 메인넷은 PC의 OS(운영체계)에 비유되며 이들의 개발에는 막대한 자원과 기술적 노력을 필요로 한다.
넷째, 탈중앙화를 포기한 블록체인 기술 역시 3세대 블록체인 기술의 발전을 제약하는 한 가지 요인이다. 3세대 블록체인이라고 표방하는 대부분의 블록체인 기술은 성능을 향상시키기 위해 일부 중앙화된 요소를 도입하거나 분산화를 감소시킨 것으로 드러났다. 마지막 다섯째로는 블록체인 기술을 채택하는 기업과 기관들의 불확실성 회피와 보수적인 접근 때문에 완전히 트릴레마를 해결하는 3세대 블록체인 기술이 아직 구체화되지 않았다는 점이다.
결과적으로 트릴레마가 여전히 해결되지 않고 블록체인 기술의 진화과정이 멈춰버린 것은 특정 블록체인 네트워크의 과점적 시장독식, 장기적 투자가 부재한 현실안주적 개발환경, 혁신기술에 대한 수용의지 미흡 등이라고 볼 수 있다.
◆3세대 블록체인 기술의 지향점은 고성능 완전탈중앙화
그럼에도 불구하고, 블록체인 기술의 한계인 트릴레마를 극복하기 위한 다양한 노력들이 이루어지고 있다. 그러한 노력은 결국 3세대 블록체인의 완성된 모습을 구체적으로 상상할 수 있게 해줬다.
◇3세대 블록체인의 기술개발 지향점
3세대 블록체인의 기술개발 지향점은 아래와 같이 정리할 수 있다.
- 완전한 탈중앙화(Complete Decentralization) : 3세대 블록체인은 완전한 탈중앙화를 실현한다. 이는 중앙화된 제어기관이 없이 블록체인 네트워크가 운영되며, 모든 참여자들이 동등하게 기여하고 결정하는 것을 의미한다. 이를 통해 블록체인은 높은 보안성과 신뢰성을 갖추게 될 것이다.
- 확장성(Scalability) : 3세대 블록체인은 확장성 문제를 극복하게 된다. 기존 블록체인은 대규모 거래를 처리하는 데 어려움을 겪었지만, 3세대 블록체인은 새로운 기술과 프로토콜을 도입하여 대량거래를 효율적으로 처리할 수 있게 된다.
- 고성능(High Performance) : 3세대 블록체인은 높은 성능을 제공한다. 이는 빠른 트랜잭션 처리 속도와 높은 처리량을 의미한다. 더 빠른 블록 생성과 효율적인 합의 알고리즘을 통해 블록체인의 성능이 향상될 것이다.
- 상호운용성 (Interoperability) : 3세대 블록체인은 다양한 블록체인과 시스템과의 상호운용성을 제공한다. 이는 서로 다른 블록체인 간에 데이터를 공유하고 상호작용할 수 있는 기능을 의미한다. 이를 통해 블록체인 생태계가 더욱 확장되고 협력이 촉진될 것이다.
- 스마트 컨트랙트 유연성 (Smart Contract Flexibility) : 3세대 블록체인은 스마트 컨트랙트의 유연성을 갖추게 된다. 스마트 컨트랙트는 블록체인에서 실행되는 프로그램으로, 3세대 블록체인은 더욱 다양한 조건과 기능을 포함한 스마트 컨트랙트를 지원하게 된다.
◇미완의 3세대 블록체인들
이더리움 이후에도 수많은 블록체인이 등장했다. 그러나, 이들 모두 주장하는 바는 공통적이다. ‘이더리움의 단점을 해결했다, 속도가 빠르다, 일상 생활에서 쓰일 수 있다’ 정도다. 모두 중요한 말이지만 정작 중요한, 그래서 그 기술이 세상에 던지는 새로운 가치는 무엇인지가 빠져 있다. 그 기술을 활용한다면 이더리움에서 실현하지 못했던 것들이 가능해지지만 사람들에게 새로운 가치가 전달되거나 행동이 변화되는 것은 아니다. 이들 기술의 진위여부를 떠나, 이들의 성공은 결국 미완성이었던 이더리움의 종지부일 뿐, 새로운 시대의 서막은 아니라는 뜻이다.
3세대 블록체인으로 어떤 것이 등장할지 아직은 아무도 모른다. 그러나, 분명한 것은 3세대 블록체인은 기술적 진보 이외에도 탈중앙화, 분산 플랫폼을 잇는 어떤 새로운 개념을 사람들에게 던져야 하며, 이로 인해 우리의 인식 및 일상 생활에도 변화를 가져다 주어야 한다. 그리고 그때가 되면 많은 사람들이 인터넷이 어떤 기술인지 잘 몰라도 자연스럽게 사용하고 있는 것처럼, 블록체인 기술 또한 그런 방식으로 사용하게 될 것이다.
◆사슬의 새로운 패러다임
사슬(SASEUL) 블록체인 네트워크는 사슬만의 패러다임을 가지고 있다. 블록체인이라면 탈중앙화를 유지하는 것은 매우 당연한 일이다. 탈중앙화를 지켰다고 해서 칭찬받을 일이 아닌, 당위다. 동시에 일상생활에서 쓰이기 위해 속도 문제를 해결했다. 이것들은 단순한 기술적 진보다.
여기에 더해 사슬에서는 초연결 분산 네트워크(Hyper-connected & Decentralized Network) 기술을 제시한다. 사슬은 초연결 분산 네트워크 기술을 토대로 유니버셜 컴퓨팅(Universal Computing) 개념을 세상에 던지고 있다. 컴퓨터 공학적으로 블록체인은 자신이 직접 관리하지 않는 컴퓨터와 동일한 연산을 하는 기술이다. 예를 들어, 송금이라는 트랜잭션을 처리할 때 같은 네트워크에 참여하고 있는 모든 컴퓨터는 동일한 처리를 한다. 즉, 자신의 컴퓨터가 아니어도 다른 컴퓨터를 특정 방향에 맞게 연결하는 기술이 블록체인이다.
초연결 분산 네트워크는 모든 데이터를 블록체인 내부에 저장하고, 이를 상황에 맞게 불러 사용할 수 있게 해준다. 이러한 패러다임이 제시하는 미래는 매우 다양하지만 전부 나열하는 것은 어려운 일이다. 여기에서는 사슬이 궁극적으로 지향하는 전세계 단일 컴퓨팅 시대(Era of Universal Computing)의 구현으로 일어날 수 있는 변화를 몇 가지 예시를 통해 전하겠다.
◇블록체인 사용자 경험의 보편화
정보를 사슬에 저장하면 다음과 같은 일들을 기대할 수 있다. 삼성에서도, 엘지에서도 사용자 기록을 블록체인 네트워크에 저장하고 블록체인 네트워크를 조회한다면 맥북, 아이폰의 경험을 서로 다른 두 회사의 제품에서도 느낄 수 있다. 삼성 핸드폰을 사용하다가 엘지 노트북이 연동되고, 엘지 핸드폰을 사용하면서도 맥북과 연동이 가능해진다.
물론, 위와 같은 세상이 되기 위해서는 제품을 만드는 기업들이 사슬 블록체인 네트워크를 적극 도입해야 한다. 현재로서는 블록체인에 대한 관심, 인식 등이 부족하고 기업 입장에서 이를 취할 이유가 그리 크지 않다. 그러나, 유럽에서부터 GDPR(유럽 연합 일반 데이터 보호 규칙) 등이 확산됨에 따라 일반 기업들은 개인정보를 보관하는 일이 더욱 까다로워지고 있다.
블록체인에서는 모든 데이터의 주인이 존재한다. 그리고 개인정보의 주인은 해당 개인이며, 모든 관리책임 역시 개인에게 생긴다. 기업 입장에서는 데이터 보관 행위의 리스크가 커지고 있고, 사용자에게 이 책임을 전가할 수 있는 좋은 명분이 된다. 그렇다고 단순히 정보관리 책임의 전가라는 부정적 측면만 있는 것은 아니다. 지금까지 인터넷이라는 역사적 산물을 활용하면서도 우리는 이 분야에 너무 무지했다. 아무런 규제도, 인식도 없는 상태에서 정보의 홍수를 맞이했고, 나의 정보를 누군가 대신 관리해주는 것을 너무나 당연하게 생각하고 있었던 것이다.
블록체인은, 특히 사슬에서 말하는 초연결 분산 네트워크 기술은 이러한 세상을 지향한다. 사슬 네트워크는 자신을 제외한 그 누구도 자신의 데이터를 함부로 사용할 수 없는, 데이터 주권이 지켜지는 인터넷 공간이며, 이것이 진정한 웹 3.0 기술이다.
◇dApp의 시대 본격화
카카오톡, 라인, 텔레그램 등 여러 메신저 어플리케이션들이 존재하는데, 우리는 카카오톡에서 라인으로 메시지를 보낼 수 없다는 것을 당연하게 생각한다. 라인에서 텔레그램으로 메시지를 보내지 못하는 것이 당연하다. 이들은 폐쇄형이며 서로 연동되지 않는다. 반대로 이메일은 너무나 당연하게 구글에서 네이버로, 네이버에서 다음으로 메일을 보낸다. 이메일 서비스를 제공하는 업체가 서로 다름에도 이메일이 당연히 전송된다고 생각한다.
dApp이라는 것은 탈중앙 어플리케이션을 의미하고, 말 그대로 중앙서버가 없다. dApp 메신저가 개발된다면 이 메신저는 특정 서버를 통하지 않고, 블록체인 네트워크를 통해 트랜잭션 형태로 메시지를 전달하게 된다. dApp 메신저는 하나의 업체에서만 개발할 수 있는 것은 아니다. 따라서, 여러 메신저 서비스가 제공될 수 있는데, 이들 모두 사슬이라는 동일한 블록체인 네트워크의 트랜잭션을 활용하므로 서로 다른 메신저끼리 메시지를 주고받는 것이 가능하다.
즉, 지금까지는 유저를 모으고 플랫폼을 활성화시켜 수익을 활성화하는 것이 기업의 전략이었다면 블록체인 세상에서의 dApp 기업들의 비즈니스 모델은 달라져야 하는 것이다. 자신의 서비스에 누군가 종속되는 것이 아니라, 유저들에게 종속적인 서비스를 만드는 것이 더욱 중요해진다. 또한, 얼마나 많은 dApp들과 쉽게 연결되어 있는지, 많은 서비스들에 개방적인지 여부가 더욱 중요해질 것이다. 이 역시 하나의 패러다임 쉬프트라고 볼 수 있으며 이러한 세상이 바로 사슬에서 말하는 Universal Computer의 세상이다.
◇합의 메커니즘 발전과 생태계 건강 유지
이를 위해서는, 블록체인에서 부르는 합의 과정이 사람들에게 익숙해질 필요가 있다. PoW(Proof of Work)라든가 PoS(Proof of Stake) 등을 들어는 봤지만 정확히 이해하는 사람은 적다. 블록체인의 가장 큰 장점은 모든 기록을 투명하게 확인할 수 있다는 것임에도, 실제로 확인하는 사람은 매우 소수다. 그렇다면 확인이 불가능한 시스템과 현실적으로 다를 바가 없다.
그런데, 이러한 문제를 사용자의 탓으로 하기엔 블록체인이 너무 불친절하다. 복잡한 문자열, 익숙하지 않은 화면 등 블록체인이 가진 진입장벽이 높기 때문이다. 앞으로 더 많은 연구를 바탕으로 많은 사람들에게 친숙해지는 것이 필수적인 과제인 것이다. 사람들이 자연스럽게 블록체인에 저장된 내용을 조회하고, 상대방 혹은 기업이 제시하는 정보가 사실인지 여부를 스스로 판단할 수 있어야 블록체인의 진정한 의미가 발현될 수 있다. 이를 위해서는 블록체인이 쉬워지는 것이 가장 큰 과제다. 아울러, 사람들의 인식개선도 중요하다. 지금까지는 블록체인을 암호화폐의 기술로만 생각하는 경향이 강하다. 동시에 기업과 같은 제3자가 정보를 독식하는 것에 아무런 이질감을 느끼지 못한다. 그러나, 앞으로 미래는 더욱 정보중심 사회가 될 것이다. 정보의 가치는 지금보다 더 높아질 것이며, 모든 부가가치는 정보를 통해 창출될 것이다. 그만큼 정보의 소유가 중요한 시대로 사회는 발전하고 있으며, 적어도 개인 정보 및 개인이 생산한 정보의 주권을 지키는 것은 매우 중요하다.
블록체인 생태계라는 것은 거창한 것이 아니다. 일반인들의 진입장벽을 낮춘 블록체인 기술 및 서비스, 그리고 이를 활용하는 사람들이 전부다. 활용하는 사람들은 블록체인이 어떤 의미인지 받아들이고, 이를 통해 나의 데이터 주권을 확보할 수 있다는 인식을 키워야 한다. 사람들의 이러한 인식개선을 이끌어낼 수 있는 기술, 그것이 바로 3세대 블록체인이며 사슬이 바라보는 방향이다.
◆제3세대 블록체인, 사슬(SASEUL)
사슬은 아티프렌즈(ArtiFriends)에서 2017년 시작된 작은 프로젝트였다. 본래 아티프렌즈는 인공지능, 빅데이터 등을 연구하는 회사로 블록체인과 전혀 관련이 없었다. 그러나, 이 당시 속도가 빠른 블록체인을 연구해달라는 의뢰를 받게 되었고, 그때부터 블록체인에 뛰어들게 되었다.
당시 블록체인 업계에서는 트릴레마의 가장 근본적인 원인을 채굴에서 찾았다. 채굴이 블록체인 속도에 직접적인 영향을 주고 있었기 때문에 3세대 블록체인은 곧 채굴이 없는 블록체인을 의미했다. 그때부터 아티프렌즈에서는 당시 출간되었던 블록체인 합의 알고리즘에 관련된 논문을 전부 찾아 구현해보기 시작했고, 약 70여 개의 논문 중 실제로 구현이 가능한 알고리즘은 PoS(Proof of Stake), DAG(Directed Acyclic Graph) 등을 포함한 4개 정도에 불과했다.
그러나, 이들 중 완벽한 탈중앙화를 유지하면서 일상생활의 속도를 따라잡을 수 있는 알고리즘은 존재하지 않았다. 그래서, 처음부터 완전히 새로운 알고리즘을 개발하기 시작했고, 2019년 HAP-2(Hypothesis Acceptance Protocol)이라는 가설수락검증 알고리즘을 완성했다. 지금의 사슬에도 적용되어 있는 알고리즘이며, 사슬이 빠르게 블록 데이터를 처리할 수 있는 이유다.
2019년에 완성된 사슬 1.0 버전은 알고리즘 중심의 개발물이다. 사슬 1.0을 기반으로 메인넷을 구축하는 것이 가능했지만 난이도가 높았고, 무엇보다 퍼블릭 블록체인 메인넷을 목표로 개발했던 것은 아니었기 때문에 활용의 범위가 좁았다.
사슬은 시작부터 채굴을 배제했기 때문에 별도의 보상체계라는 것을 구현하지 않았다. PoW(Proof of Work), PoS 등은 전부 노드 참여자에 대한 보상을 설계했다. 그래야 불특정 다수의 인원이 노드를 운영할 유인이 생기고, 블록체인에 참여하기 때문이다. 그러나, 아티프렌즈에서는 컴퓨터 공학적인 측면에서 서로 다른 컴퓨터가 같은 연산을 할 수 있도록 만드는 것이 블록체인이라 생각했고, 별도의 보상체계, 코인 생태계를 고려하지 않았다. 참여자의 제한을 둔 프라이빗 블록체인은 아니었지만, 자발적으로 참여를 할 유인이 없는 블록체인이었던 것이다.
또 다른 문제도 있었다. 바로 저장공간이다. 2018년, 2019년에는 수많은 블록체인이 소개되었고, 이들은 최대 100만 TPS(Transaction per Second)를 주장했다. 그만큼 블록체인의 속도가 매우 중요한 화두이던 시절이다. 당시 사슬 1.0의 국내 기준 속도는 3,000TPS로 속도만 놓고 보면 경쟁력이 전혀 없는 수준이었다. 그러나, 3,000TPS 정도의 블록체인을 테스트하는 과정에서 약 3주만에 모든 AWS(Amazon Web Service) 노드가 정지되는 사건이 발생했다. 3,000TPS라는 업계 평균보다 훨씬 밑도는 성능이었음에도 불구하고, 고작 3주만에 노드의 저장공간이 전부 차버린 것이다. 이로 인해, 사슬 측은 속도도 중요하지만 저장공간 문제를 해결하지 못한다면 절대 블록체인이 현실세계에서 사용될 수 없다는 것을 직접 경험했다.
2020년부터 아티프렌즈는 사슬 2.0 개발에 몰두했다. 사슬 2.0은 참여자들에게 유인을 줄 수 있는 구조를 설계하고, 동시에 저장공간 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 방법을 찾는 것이 주요 과제였다. 약 2년이 지난 2022년 사슬 2.0이 완성되었고, 2022년 5월 17일 사슬이라는 기술을 알리고, 검증받기 위한 도구로 사슬 메인넷을 런칭했다.
◇HAP-2 알고리즘
가설수락검증은 아티프렌즈의 이정우 대표에 의해 만들어진 사슬만의 독자적인 알고리즘이다. HAP-2에서는 모든 것을 스마트 컨트랙트로 정의한다. PoW에서는 블록의 생성 권한을 채굴을 통해 결정한다. PoS에서는 지분의 많고 적음으로 블록의 생성권한을 결정한다. HAP-2에서는 스마트 컨트랙트를 통해 블록의 생성권한을 결정한다. 즉, 처음 메인넷을 시작하는 누군가가 스마트 컨트랙트를 어떻게 설계했는가에 따라 블록 생성권한을 자유롭게 규정할 수 있다.
예를 들어, ‘서울에서 가장 가까운 노드가 블록 생성권한을 갖는다’라는 내용의 스마트 컨트랙트를 설계하면, 이 버전의 사슬에서는 서울의 노드가 블록 생성권한이 생긴다. ‘돈을 보낼 때, A 노드에 10%의 수수료를 지급한다’ 라는 컨트랙트로 Send를 구현하면, 이 버전의 사슬에서는 모든 송금 트랜잭션에서 A가 수수료를 갖게 된다. 이 때문에 일부에서는 HAP-2를 PoR(Proof of Rule)로 소개하기도 한다.
또한, 블록 생성권한을 특정 노드가 아닌 여러 노드에게 분산해서 설계할 수도 있다. 그렇다면 여러 노드가 합의하는 절차가 필요하다. 이 절차 역시 컨트랙트를 중심으로 이루어지며, 노드의 자유도는 0에 수렴한다. 특히, 합의를 하는 과정에서 모든 노드는 매우 이기적으로 블록을 생성한다. PoW나 PoS처럼 특정 노드가 생성한 블록을 받아서 검증하는 것이 아니라, 모든 블록 생성권한이 있는 노드는 독자적으로 자신의 블록을 생성한다. 이렇게 생성된 블록을 우리는 ‘가설’ 이라고 부른다. 블록을 생성하긴 했지만, 아직 확정된 상태가 아니기 때문이다.
동시에 노드들은 다른 노드가 생성한 블록을 찾아 자신이 만든 블록과 비교한다. 블록을 생성할 때 역시 모든 행위는 스마트 컨트랙트로 정의되어 독자적인 시행이 불가능하므로, 모두가 올바른 행동을 했다면 같은 블록이 생성될 수밖에 없다. 그렇게 블록의 비교가 끝나면 자신이 만든 노드를 확정상태로 저장한다.
이 과정에서 중요한 것은 올바른 행동이다. 올바른 행동에는 두 가지가 포함되는데, 악의적으로 내용을 수정했는가, 네트워크에 요청된 모든 트랜잭션을 전부 수집했는가다. 악의적인 내용 수정은 컨트랙트를 통해 제한했고, HAP-2에서 가장 중요한 부분은 모든 트랜잭션을 전부 수집했는지만 체크하는 것이다. 10개의 트랜잭션을 동일하게 수집해 처리하고 블록으로 생성했다면, 같은 해시 데이터를 가진 블록만 생성될 수밖에 없기 때문이다.
기존의 블록체인과의 차이는 노드가 이기적으로 행동하는지, 수동적으로 행동하는지 여부다. 기존의 블록체인에서는 블록 생성권한이 없는 노드는 주어진 블록 데이터를 받기만 한다. 수동적으로 블록이 전달되는 것을 기다린다. 그렇기 때문에 참여 노드가 많아질수록 블록이 전달되는 시간이 오래 걸리고 복잡도가 올라간다. 반대로 사슬에서는 참여한 노드들이 이기적으로 블록을 생성하고 보다 능동적으로 행동한다. 그래서, HAP-2 알고리즘을 사용했을 때 글로벌한 노드 분포상태에서 약 800~1000TPS를 달성했고, 블록 확정시간은 4~6초를 달성할 수 있다.
◇현실적인 문제 – 저장공간
속도가 빠르기만 하면 모든 것이 해결될 것처럼 말했던 시절이 있다. 그러나, 앞에서 설명했듯 빠른 속도에는 엄청난 부담이 있다. 바로 무한히 축적되는 블록 데이터를 처리할 수 없다는 것이다. 이에 사슬은 블록 데이터의 저장 부담을 줄이기 위한 방법을 생각했다. 시작은 머클트리(Merkle Tree)다. 머클트리는 나카모토 사토시가 개발한 비트코인 내부에 이미 존재하던 개념이다. 쉽게 말하면 데이터를 나누는 기술이다. 하나의 데이터를 둘로 나누는데, 이 나뉘어진 데이터의 원본이 어디에서 출발했는지 수학적으로 증명할 수 있는 기술이다. 이를 활용하면 획기적인 데이터 저장기술을 확보할 수 있다.
블록체인의 가장 큰 특징은 모두가 같은 데이터를 저장하기 때문에 서로 신뢰할 수 있다는 점이다. 따라서, 동일한 데이터를 모두가 저장해야 하고, 이 부분이 신뢰도 측면에서는 매우 뛰어나지만 저장 측면에서는 엄청난 비효율을 가져온다. 즉, 이 고정관념을 깨지 않으면 어떤 블록체인이 등장한다 하더라도 저장공간 문제를 해결하는 것은 불가능하다는 뜻이다.
사슬의 가장 특이하면서도 강력한 부분은 ‘서로 다른 데이터를 가지고 있어도 신뢰가 유지된다’는 점이다. 얼핏 들으면 사기처럼 보이고, 블록체인이면서 온전한 블록 데이터를 보관하지 않아도 된다는 말이 이해가 되지 않을 수 있다. 그러나, 서로 같은 데이터를 보관하는 이유가, 서로 같은 데이터를 보관하도록 설계한 원인이 위변조 방지 및 신뢰 측면이라면, 전혀 문제가 되지 않는다.
사슬에서는 블록 데이터를 머클트리를 활용해 나눈다. 이때 나뉘어진 데이터들은 공통 분모, 모(母) 데이터에서 나온 것이고, 역으로 연산하면 어떤 모 데이터인지 확인할 수 있다. 결국, 노드가 저장하는 공통 모 데이터는 그대로 두고, 하위 데이터를 서로 다르게 들고 있다면, 하위 데이터를 연산하여 공통된 모 데이터로 수렴하는지 여부를 판단하는 것으로 데이터 위변조를 방지할 수 있다. 비트코인 코드를 살펴보면 사토시도 이러한 문제를 인지하고 있었던 것으로 보인다. 여기에 추가적으로 모 데이터와 하위 데이터의 색인만 구축한다면 서로 데이터를 연산하는 시간은 현재의 컴퓨터 수준에서 속도에 지장이 가지 않는 정도다. 그래서, 머클트리에 IP 검색 알고리즘을 추가하여 데이터를 나누고, 서로 다른 데이터 즉, 일부 데이터를 보관하는 것만으로도 신뢰를 유지하는 체계를 완성했다.
◇PoW와 HAP-2의 결합 – 트릴레마의 해결
HAP-2 알고리즘만으로도 블록체인의 기본가치를 구현할 수 있었지만, 탈중앙을 유지하기 위한 노드 참여에는 취약하다. 그래서, 뒤늦게 PoW를 HAP-2와 합치는 작업을 진행했다. 이를 이중체인(Dual Chain)이라 부른다. 이중체인은 레이어2, 사이드체인과는 개념이 다르다. 레이어2, 사이드체인 등은 서로 다른 두 개의 블록체인이 관계를 갖는 것이고, 이중체인은 두 개의 체인이 모여 하나의 블록체인을 이루는 구조다.
PoW에서 채굴의 가장 큰 문제는 채굴의 성공과 블록의 생성이 같은 시간선상에서 이루어진다는 것이다. 채굴은 해시 문제를 푸는 것으로 필연적으로 시간이 지연된다. 그런데, 채굴에 성공해야만 블록을 생성할 수 있고, 블록 생성과 채굴의 성공이 서로 분리되지 않는다면 PoW 단일 체인으로는 절대 확장성 문제를 해결할 수 없다.
반면, PoS에서는 확장성 문제를 해결할 수 있지만 완벽한 탈중앙화를 구현할 수 없다. 사슬 2.0에서 보상체계를 위해 무언가를 합쳐야 하는 상황에서 PoW와 PoS를 선택해야 했는데, PoS는 블록체인의 가장 기본원칙에서 위배되므로 PoW를 선택한 것이다.
그런데, 앞에서 HAP-2에서는 블록 생성권한을 스마트 컨트랙트로 지정할 수 있다고 말한 바 있다. 즉, 사슬 2.0에서는 HAP-2에 따라 채굴에 성공한 노드가 블록의 생성 권한을 갖게 되는 구조로 설계했다. 그렇다 보니 채굴이라는 시스템을 별도로 추가하고, 채굴과 관련된 데이터만 기록하는 체인이 별도로 필요했다. 이를 사슬에서는 리소스 체인(Resource Chain)이라고 부르며, 리소스 체인에서는 오로지 채굴과 관련된 내용만을 담고 있다.
리소스 체인에서 1분 단위로 채굴이 진행되고, 채굴에 성공한 노드가 HAP-2에 따라 블록을 고속으로 생성한다. 기존의 블록체인과의 차이는 채굴의 성공과 블록 생성 권한을 분리해냈다는 점이다. 사슬에서 역시 리소스 체인은 1분 단위로 진행되는 매우 느린 속도를 가지고 있다. 그러나, 이를 통해 불특정 다수가 참여해도 채굴이라는 공정한 방식을 통해 블록 생성권한을 배분한다. 완벽한 탈중앙화를 리소스 체인으로 보장한 것이다. 그 후, 리소스 체인에서 선택된 노드가 HAP-2로 이루어진 메인 체인(Main Chain)에서 블록을 생성한다. 결국, 사슬 1.0에서 PoW를 성공적으로 탑재한 이중체인이 사슬 2.0인 것이다. 채굴에 참여한 노드는 리소스(Resource)라는 사슬 내의 재화를 얻게 되고, 이 리소스를 변환해 SL(슬)이라는 코인을 얻는 구조로 되어 있다. 실제로 지금도 SL을 얻기 위해 노드를 운영하는 사람들이 많이 있고, 현재 약 20,000여 개의 노드가 운영되고 있다.
그리고 리소스 체인에서 생성되는 블록들의 블록 데이터가 메인 체인에 메타 데이터로 저장되면서 둘 사이의 연결고리를 명확히 규정했다. 따라서, 둘 사이에 정합성이 붕괴되거나 하는 문제는 발생하지 않는다.
사슬 측이 이렇게 자신 있게 내용을 공개할 수 있는 이유는 개념적으로는 접근이 가능해도 실제 구현을 하는 데 있어 발생할 수 있는 여러 문제들이 있기 때문이다. 이 글을 보고 도전하는 사람들이 많아지는 것은 블록체인 생태계에 있어서도 좋은 일이지만 결코 쉽지 않을 것이다.
◆블록체인의 미래 세대교체, 진짜 이루어지나?
◇블록체인의 미래 과제
사슬의 미래, 블록체인의 미래는 아직까지 모두에게 미지의 세계다. 앞서 한 번 언급했지만 블록체인은 탈중앙화 된 데이터베이스이며 데이터를 저장하는 방법이다. 그러나 이 기술의 진입장벽이 일반인들에게는 생각보다 높으며 일반적인 상식이 통하지도 않는다. 한 번 저장된 데이터가 지워지지 않으며, 완벽한 탈중앙화에서는 일반인들의 관리 부담이 커지기도 한다.
특히, 음란물 또는 범죄 관련 정보들이 블록체인에 저장되었을 때 이를 해결할 수 있는 방법도 아직까지는 연구해야 할 분야다. 음란물을 지우는 것이 가능하다면, 어디까지가 음란물인지, 어디까지가 범죄 정보인지 등은 사회적 합의를 통해 결정해야 하는 부분으로 남는다. 시스템적으로 신뢰와 완결성을 주장하는 블록체인으로서는 오점인 셈이다.
그럼에도 불구하고 사슬이 미래에 사장될 기술이라고 생각하지는 않는다. 서비스와 소비자가 만나는 지점이 아닌, 그보다 앞선 분야, 예를 들면 서플라이 체인, 권리 부여 등의 분야에서는 충분히 활용의 여지가 많이 있기 때문이다. 다만, 블록체인이 곧 암호화폐다 라는 인식은 빠르게 개선해야 하며, 암호화폐 자체만 놓고 보더라도 기존의 경제 상식이 적용되지 않는다는 점도 사람들이 인지해야 한다.
그러나 사람들의 인식 개선이 필요하다는 말은 달리 해석하면 아직도 갈 길이 많이 남았다는 뜻과 같다. 인공지능만 하더라도 알파고에서 그 성능이 이미 입증되었으며 ChatGPT로 많은 사람들이 사용하기까지 약 8년이 걸렸다. 그리고 아직까지 인공지능은 발전 중이며 사람들의 인식 역시 개선되고 있다. 인공지능의 도덕적인 문제, 윤리적인 문제 등은 논외로 하더라도 기술적으로는 계속 발전하고 있으며 새로운 산업들에 활용되고 있다. 이와 마찬가지로 블록체인 역시 기술적으로는 계속해서 발전할 것이며 이를 어떻게 활용할 수 있을지 고민하는 것은 그 다음 문제다. 따라서 사슬은 사람들이 활용을 고민할 수 있는 지점까지 기술적 완결성을 추구하고 발전하는 것을 최우선 과제로 삼고 있다.
완벽한 탈중앙 시스템에서 실시간 거래 합의, 사용성 개선, 개발자 친화적인 환경 구축 등을 목표로 하고 있으며 2025년이 되기 전까지 완성할 것이다. 그리고 이 모든 것들이 갖춰졌을 때 비로소 사회적으로 고민하는 기술이 될 것이다.
◇차세대 블록체인에 대한 기대감
3세대로의 블록체인 세대교체가 정말 이루어질 수 있을 것인가? 또는 언제쯤 트릴레마 이슈를 해소한 3세대 블록체인이 세상에 선보일 것인가? 결론적으로 사슬의 관심은 이 질문에 고스란히 담겨있다고 할 수 있다.
트릴레마 이슈가 제기된 지 수 해가 지난 지금 우리는 3세대 블록체인을 표방하는 많은 프로젝트를 접해 왔다. 아마도 그 안에는 적어도 하나쯤은 트릴레마를 온전히 극복해낸 차세대 블록체인이 있을 수 있다는 기대감을 가져도 될 듯 하다. 다른 측면에서 3세대 블록체인에 대한 연구와 노력이 그만큼 시대의 이슈가 되고 있다는 것은 조만간 해결의 실마리 또한 풀릴 수 있다는 기대감을 안겨준다.
사슬(SASEUL)이 3세대 블록체인의 발전을 진정으로 이끌길 기대하며, 또한 블록체인 산업의 새로운 발전을 희망해 본다.
hjh@blockchaintoday.co.kr
