바이오인

1. 개요

가. 블록체인 기술 정의

2008년 10월31일 미국 뉴욕시각 오후 2시 10분, 나카모토 사토시(Nakamoto, Satoshi)라는 가공의 인물에 의해 비트코인이 세상에 알려졌다. 그리고 09년 1월3일 나카모토가 스스로 구현한 비트코인 소프트웨어를 통해 최초의 비트코인 블록(Genesis Block)이 탄생했다. 글로벌 조사기관인 가트너(Gartner)는 블록체인 기술이 ‘기대치 극대화의 정점(Peak of Inflated Expectations)’의 초입에 위치해 있으며 향후 5~10년 내에 시장의 주류를 이루며 다양한 상용서비스를 나타낼 것으로 예상하고 있다. 블록체인 기술은 네트워크 및 암호분야 응용과 플랫폼 기능에 따라 암호화폐(Cryptocurrency), 공공·보안(Public&Security), 산업응용(Industrial Applications), 거래·결제(Transaction & Payments) 등으로 활용범위가 산업전반 및 지식재산으로 확대되고 점차 ICT 역할이 강조되는 추세라고 볼 수 있다.

블록체인(Blockchain)이란 데이터를 거래할 때 중앙집중형 서버에 기록을 보관하는 기존 방식과 달리 거래 참가자(노드를 말한다) 모두에게 내용을 공개하는 분산형 디지털 장부를 말한다. 블록체인에 참여한 모든 구성원이 네트워크를 통해 서로 데이터를 검증하고 저장함으로써 특정인의 임의적인 조작이 어렵도록 설계된 저장 플랫폼이라 할 수 있다. 이러한 상호분산원장(mutual distributed ledger)을 통하여 기존 중앙집중형 네트워크 기반의 인프라를 뛰어넘는 높은 보안성·확장성·투명성 등을 보장한다.

[그림 1] 기존 거래 방식과 블록체인 방식의 거래방식의 차이
출처 : SW중심사회

나. 블록체인 기술 특징

  (1) 블록은 시간별로 정렬된다

  거래 기록이 ‘블록’이라는 단위로 정리돼 시간별로 이어져 있는 것이 블록체인의 특징이다. 한 블록에는 앞의 블록과 뒤의 블록과 연결되는 연결 정보가 포함돼 있으며, 앞 블록의 내용을 변경하면 뒤에 이어지는 모든 블록을 다시 생성해야 한다. 따라서 과거 블록의 내용을 조작하는 것은 어렵다. 반대로 과거의 어느 시점에 거래 기록이 존재한다면 그것은 그 시점에 거래가 이루어졌다는 것을 객관적으로 알 수 있는데 이 역시 중요한 점이다.

  (2) 분산형 원장 구조다

  블록체인은 분산형 원장 구조이며, 그 블록체인 네트워크에 참가한 모든 사람이 모든 거래내역을 기록한 원장을 소유한다. 그렇기 때문에 블록체인 기술을 활용하면 별도의 거래관리 기관 없이 분산화 된 거래장부인 블록체인에 의해 작동되기 때문에 시스템 유지비용이 적고 해킹을 원천 차단할 수 있다는 장점이 있다. 분산 원장 환경에서는 사용자가 송금거래를 요청하면, 거래 정보가 기록된 하나의 블록을 생성하여 네트워크상의 모든 참여자에게 블록을 전송한다. 이 때 각 참여자가 전송된 블록을 승인하게 되면 기존 블록체인에 거래 기록이 추가되면서 거래가 완료된다. 기존 블록체인에 담겨 있는 거래정보를 수정하기 위해서는 전체 블록체인 네트워크 참여자의 과반수가 동일한 정보임을 확인해 줘야 하기 때문에 해커가 전 세계 네트워크 참여자의 블록체인을 동시에 해킹하는 것은 사실상 불가능하다. 즉, 해커가 디지털 장부를 조작하려 해도 수천, 수억명의 흩어져 있는 장부를 한꺼번에 조작할 수 없기 때문에 상대적으로 안전하다고 볼 수 있다.

  또한, P2P(Peer to Peer) 방식으로 작동되기 때문에 금융회사 입장에서는 기존과 같은 중앙전산망을 갖추지 않고도 낮은 비용으로 안전한 금융거래가 가능하다. 단기적으로 연간 20억 달러(약 23조원)를 절감할 수 있을 것으로 예상되며, 금융서비스 제공시 2020년까지 연간 150~200억 달러의 비용을 절감할 수 있을 것으로 보인다. 뿐만 아니라, 소비자 입장에서도 금융서비스를 이용할 때 훨씬 편리해진 서비스와 함께 향상된 속도, 수수료 절감 등 다양한 혜택을 기대할 수 있다.

[표 1] 블록체인 기술의 특징   

출처 : 정보통신기술진흥센터(IITP)

다. 블록체인 기술 구조 및 개발 플랫폼 현황

  비트코인 블록체인을 구성하는 각 블록(Block)은 헤더(Header)와 바디(Body)로 구성된다. 10분에 한 번씩 만들어지는 거래 내역 묶음을 ‘블록’이라 하며, 이 블록이 모여 사슬처럼 엮여 있다고 해서 이 기술을 블록체인이라고 한다.

  블록체인은 공인된 제3자 없이도 거래 기록의 무결성 및 신뢰성을 확보하기 위해 해시(Hash), 전자서명(Digital Signature), 암호화Cryptography) 등의 보안 기술을 활용한 분산형 네트워크 인프라를 기반으로 다양한 응용서비스를 구현할 수 있는 구조를 가지고 있다. 해시는 임의의 길이의 입력 메시지를 고정된 길이의 출력 값으로 압축시키는 기술로 데이터의 무결성 검증 및 메시지 인증에 사용된다. 전자 서명은 작성자로 기재된 자가 그 전자문서를 작성하였다는 사실과 작성내용이 송·수신과정에서 위변조 되지 않았다는 사실을 증명하는 기술이다.

[그림 2] 비트코인 블록의 구조 헤더와 바디
출처 : 필자 작성

이러한 블록체인 기술은 본래 비트코인(Bitcoin)이라는 전자화폐를 안전하게 저장하고 사용하기 위하여 고안된 보안 기술이었다. 비트코인의 핵심기술로써 디지털통화(Digital Currency)의 발행·유통·거래가 주 기능이었던 기존의 블록체인 1.0은 기존 비트코인의 한계를 극복하고 다양한 영역으로의 확장을 목표로 하는 블록체인 2.0으로 발전해나가고 있다.

  블록체인 2.0의 대표적인 기술로는 이더리움(Ethereum)이 있으며, 디지털통화의 기능과 더불어 비트코인의 거래스크립트를 다양한 형태로 프로그램 가능하게 만든 스마트 컨트랙트(Smart Contract)를 구현하였으며 블록체인 기반 위에서 부동산 계약, 온라인 투표 등 다양한 분산 어플리케이션을 개발하고 구동할 수 있는 플랫폼으로 확장되었다. 향후 블록체인 기술은 금융 분야 보다는 정부·공공, 의료, 문화·예술, 공유경제 등 비 금융 분야에서 더욱 활발히 활용될 것이다.

  스마트 계약(smart contract) 개념은 1994년 미국의 전산학자인 닉 자보(Nick Szabo)에 의해 처음으로 등장하였다. 닉자보는 프로그래밍 언어 등으로 계약서를 작성하면 조건에 따라 계약 내용이 자동으로 실행될 수 있다고 주장하였다. 분산 환경에서 가상 머신인 이더리움(Ethereum)의 등장으로 스마트 계약이 다시 조명을 받기 시작하게 되었다. 블록체인 기술 환경에서 스마트 컨트랙트는 일정한 조건을 만족하는 경우 거래가 자동으로 실행될 수 있도록 프로그래밍된 자동화 계약시스템을 의미한다.

[그림 3] 블록체인 패러다임의 진화방향

출처 : 필자 작성

또한 여기서 이야기하고 있는 블록체인 플랫폼이란 블록체인 서비스를 개발, 테스트할 수 있도록 블록체인 시스템의 구성요소(분산 네트워크, 통신 프로토콜 등) 및 필요기능(거래정보 검증, 합의, 노드관리 기능 등)을 제공하는 환경을 말한다. 블록체인 서비스 개발 시 플랫폼을 활용함으로써 개발 편의성과 서비스 간 상호 호환성, 안정성을 확보할 수 있다.

  블록체인 기반 플랫폼 중에서도 비트코인을 구현한 Bitcoin Core, 분산 응용프로그램 플랫폼으로 많은 실증 실험에 사용되고 있는 이더리움, 그리고 리눅스 재단 주도로 개발되고 있는 컨소시엄형 블록체인 Hyperledger Fabric을 다음의 표와 같이 정리하였다.

[표 2] 블록체인 플랫폼 비교

라. 블록체인 유형

  블록체인 참여 네트워크의 성격, 범위 등에 따라 여러 가지 형태가 존재하고 사용용도에 맞게 응용이 가능하다. 블록체인을 유형별로 보면, 흔히 알려진 퍼블릭 블록체인 외에도 컨소시엄 블록체인 및 프라이빗 블록체인이 있다.

-----------------------------------------------------------------------------

1) 블록체인 네트워크에 직접 참여하는 사용자
2) PKI(Public Key Infrastructure) : 공개키 기반 구조. PKI는 공개키 알고리즘을 통한 암호화 및 전자서명을 제공하기 위한 복합적인 보안 시스템 환경을 말한다. 즉, 암호화와 복호화키로 구성된 공개키를 이용해 송수신 데이터를 암호화하고 디지털 인증서를 통해 사용자를 인증하는 시스템을 말한다
3) 트랜잭션(transaction) : 데이터통신 시스템에서 데이터통신 시스템에서 관리의 대상이 되는 기본적인 정보를 기록한 기본파일(master file)에 대해서 그 내용에 추가, 삭제 및 갱신을 가져오도록 하는 행위(거래)를 트랜잭션이라 한다. 예를 들면, 입하, 출하, 매상, 반품, 임금, 출금, 정정 등의 데이터를 말하며, 이동정보라고도 한다.
4) 스크립트 언어( language) : 컴파일(compile)을 하지 않고, 작성해서 바로 실행시킬 수 있는 언어. 컴파일하지 않고 변수 타입을 선언하지 않는다는 특징이 있다. 대표적인 스크립트 언어로는 자바 스크립트, Perl, Tcl/Tk 등이 있다.

  퍼블릭 블록체인은 공개형 블록체인으로 누구나 참여할 수 있는 블록체인이다. 따라서 모든 참여자는 자유로운 자료 열람과 거래가 가능하다. 하지만 검증되지 않은 다수의 사용자가 참여하므로 고도화된 암호화 검증이 필요하여 네트워크의 확장이 어렵고 속도가 느리다. 또한 퍼블릭 블록체인은 완벽한 분산형 구조를 이루고 있다. 네트워크 참여자가 익명성의 성격을 띠기 때문에 중앙 시스템의 제어가 필요한 금융 서비스에 적합하지 않다. 따라서 블록체인의 비용 절감과 같은 장점은 살리되 금융서비스에서 필요한 시스템 제어 권한이나 주도권도 잃지 않을 수 있는 컨소시엄과 프라이빗 블록체인에 주목 할 필요가 있다.

  프라이빗 블록체인은 익명성을 제공했던 퍼블릭 블록체인과 달리 주체의 식별이 가능하다. 또한 거래의 처리 속도가 빠르며 네트워크 확장이 용이하여 사용자가 원하는 대로 커스터마이징 할 수 있기 때문에 최근 기업과 은행권의 관심을 모으고 있다. 프라이빗 블록체인은 소유자가 블록체인을 생성하고 관리하는 블록체인으로 블록체인 소유자가 블록체인을 중앙 시스템처럼 관리하고자 경우 적합하다.

  컨소시엄 블록체인은 퍼블릭 블록체인과 프라이빗 블록체인의 중간 형태이다.  소유자가 모든 권한을 가지게 되는 형태인 프라이빗 블록체인과 달리 미리 선정된 노드들이 권한을 가지게 되는 블록체인이라고 할 수 있다. 따라서 컨소시엄 블록체인은 분산형 구조를 유지하면서 제한된 참여를 통해 보안을 강화할 수 있고 퍼블릭 블록체인에서 제기된 느린 거래 속도와 네트워크 확장성의 문제도 해소시켜줄 수 있다.

[그림 4] 블록체인의 유형
출처 : 필자 작성

마. 활용 가능 분야

  블록체인은 제품 및 서비스의 생산·소비·유통·관리 등의 측면에서 기존산업의 모습을 크게 변화 시킬 것으로 전망된다. 또한 블록체인기술이 활용될 수 있는 분야도 금융업과 제조·유통업, 민간부문과 공공부문에 대한 제한이 없어 사회 전 영역에 걸쳐 파급영향을 미칠 것으로 예상되고 있다.

  금융서비스부문에서 블록체인 기술적용이 매우 두드러질 것으로 예상되는데 블록체인기술이 태동하고, 현실에서 직접 적용되었던 분야가 금융부문이었던 만큼 향후에도 관련기술 및 상품개발에 금융권의 적극적인 행보를 예상된다.

[그림 5] 블록체인의 다양한 활용분야
출처 : 일본 경제산업성, 「ブロックチェ-ン技術を利用したサ-ビスに関する国内外動向調査」(2017).

 제조 및 유통부문에서의 블록체인 활용가능성도 확대되고 있다. 블록체인 기술이 실시간으로 정보의 흐름을 제공해주는 사물인터넷(IoT) 기술과 결합될 경우 전혀 새로운 형태의 공급 망이 등장하여 이러한 첨단기술의 적용은 자연스럽게 공급사슬관리(SCM)측면에서도 변화를 가져올 것으로 예측된다.

  공공분야에서는 행정 문서관리, 투표, 개인인증을 중심으로 활용이 예상되면 점차 확대될 전망, 이미 전 세계 여러 국가에서 토지·주택·차량관리, 선거 및 투표관리, 의료 정보관리 등 다양한 공공서비스영역에 블록체인기술을 적용하기 위한 검토 작업을 진행 중에 있다.

2. 블록체인 기술 국내외 동향

가. 국외 동향

  (1) 금융 분야

  블록체인 플랫폼을 활용하면 금융거래의 운영절차가 간소화되고, 거래의 인증이나 검증과정에서 중개기관의 역할이 축소됨에 따라 청산 및 결제에 소요되는 시간이 단축될 것으로 보인다. 또한 최초 거래에서부터 모든 거래내역이 기록되고 공유되기 때문에 거래 상대방에 대한 위험(CounterpartyRisk)과 부정거래의 발생을 줄일 수 있으며, 실시간으로 거래과정을 모니터링할 수 있어 규제·감독의 효율성 증가, 더불어 대규모 데이터베이스 구축 등 기존의 고정자산에 투자 되었던 자본이 상당부분 절감된다.

  전 세계적으로 블록체인에 대한 관심이 높아지는 가운데 기술 활용을 위한 국제적 협업 사례도 증가하는 추세, 글로벌 금융기관들은 플랫폼 생태계 구축과 서비스 표준화를 위해 블록체인 컨소시엄인 R3CEV와 하이퍼레저(Hyperledger) 프로젝트 등 다양한 시도 중에 있다.

  (2) 물류 분야

  글로벌 해운회산인 머스크그룹은 IBM과 함께 글로벌 무역물류에 응용 가능한 하이퍼레저 패브릭 기반 블록체인 개발 과제를 ‘17년 3월부터 착수하였으며 연내 천만 개 컨테이너의 전체 이동 경로 추적을 목표로 추진하고 있다. 네덜란드 로테르담 항, 미국 뉴요크항, 네덜란드 관세청 등이 참여하여 블록체인을 활용한 디지털 공급망 파일럿 과제를 완료하였으며 ‘17년 말까지 화주, 화물 운송업체, 항구 및 관세청 등으로 확대하였다.

  두바이는 정부주도로 중동 교역에서 수출입 물품의 추적 효율성을 향상하기 위해 협업 추진 중이다. 두바이 세관, 두바이 무역(Trade) 등 두바이 정부는 IBM과 IT 업체 DUTECH와 협력하여 하이퍼레저 패브릭과 IBM 클라우드를 활용하여 수출·입 프로세스를 위한 무역 금융 및 물류 솔루션을 개발하고 있으며 주요 이해 관계자가 제품·배송 상태에 대한 실시간 정보를 수신할 수 있도록 출하 데이터를 전송, 종이 기반 계약을 스마트계약으로 변경하는 것을 목표로 하고 있다.

  (3) 에너지 분야

  블록체인 기술을 에너지 분야에 적용하면 생산과 판매, 소비 등 거래의 全 과정이 투명하게 진행될 수 있다. 에너지의 생산량과 판매기록을 블록체인 기반의 분산 원장에 기록하면 누구나 거래 내용을 확인할 수 있으므로 투명한 거래가 가능하다. 특히, 스마트 계약 기능을 이용한다면 에너지의 중간 거래자 없이도 특정 조건만 만족하면 자동으로 거래가 가능해 진다.

  블록체인 기술은 마이크로 그리드(microgrid) 형태의 신재생 에너지 거래에도 적합하다. 신재생 에너지는 마을 단위에서 생산하고 소비하는 마이크로 그리드 형태이기 때문에 전력거래소 방식은 적합하지 않다. 신재생 에너지의 생산자와 소비자 간 직접 거래를 위해서는 마이크로 그리드 개념이 적합하며 이를 실제 구현하기 위해서는 블록체인의 분산원장 기술과 스마트 계약 기술이 가장 적합한 요소 기술이다. 블록체인의 마이크로 그리드 적용 외에 신재생 전자화폐, 전기차 충전 및 지불, 비트코인 요금 결제, 전력 거래 및 청산 등에 블록체인 응용이 가능하다.

  Grid Singularity는 2016년 오스트리아 빈에 설립된 블록체인 신생기업으로서 이더리움 기반으로 분산된 에너지 데이터 거래 플랫폼을 개발하였다. TransActive Grid라는 신생기업은 LO3 에너지와 컨센스시스(ConsensSys)의 합작으로 블록체인을 통해 이웃 간 에너지를 판매가능하게 하였다.

  Power Ledger는 호주의 블록체인 신생기업으로서 POWER + BLOCKCHAIN을 구호로 이더리움 기반으로 거주형 전력거래 시장을 운영한다. 호주 3곳과 뉴질랜드 1곳에서 가정에 설치된 태양광 발전기로부터 생산된 전기를 다른 사람에게 직접 거래하는 시범 사업을 진행 중이다.

  Electron은 영국의 신생기업으로 블록체인 기술을 이용하여 가스나 전기공급자를 변경하는 기간의 단축이 가능해졌다. 가스나 전기 공급자 변경 시 하나로 통합된 등록 서비스 부재로 17~20일 정도 소요되나 블록체인 기술로 단 몇 분 만에 변경이 가능하다.

나. 국내 동향

  (1) 금융 분야

  은행권을 중심으로 블록체인 기술에 대한 투자 및 핀테크 스타트업과의 제휴가 본격적으로 증가하고 있다. 주요 내용은 아래와 같다.

[표 3] 국내 금융기관 블록체인 관련 사업현황

출처 : 각종 언론보도 정리

  (2) 물류 분야

  해운물류 블록체인 컨소시엄이 발족되어 국내 물류 및 IT업체, 정부, 국책 연구기관이 참여하여 기술적 문제와 법제도 현안까지 함께 연구하고 있다. 하이퍼레저 과제를 기반으로 2017년 6월에 시범사업에 착수하고 연내 실제 해운 수출·입 물동의 물류 프로세스 전반에 블록체인 기술적용을 합의하였다.

  SK주식회사 C&C는 선주와 육상 운송업자 등 물류 관계자 모두가 개인 간(P2P) 네트워크로 물류 정보를 전달받아 블록체인으로 관리하는 서비스를 개발하였다. 컨테이너 화물의 위치 및 관리 정보는 자동으로 수집되고 물류 관계자 모두에게 실시간으로 공유, 선하증권(B/L)과 신용장(L/C) 등 각종 거래원장을 블록체인에 등록해 원본임을 보장하고 유통된다.

  (3) 에너지 분야

  이젠파트너스는 ‘17년 한국인터넷진흥원(KISA)에서 발주한 통합·융합보안제품 협업개발 사업에 ‘블록체인 기반 소형 건물군 대상 에너지 서비스 플랫폼 개발’ 수행 업체로 선정되었다. 한편, 한국전력공사는 가구 간 직접적인 P2P 전력거래가 가능한 블록체인 기반 전력거래 플랫폼을 구축하여 에너지 신산업 활성화 기반 구축 시범 사업을 추진하였다.

다. 헬스케어·의료 분야 국내외 동향

  블록체인 기반 헬스케어 서비스는 환자의 의무기록을 분산 저장을 통해 진료 효율성을 극대화하며 향후 의무기록 빅데이터 분석을 통한 다양한 서비스 제공이 가능하다. 블록체인은 개인 의료정보의 안전한 저장 및 공유를 가능하게 함으로써 개인 맞춤형 진료 및 데이터 활용을 가능하게 할 것으로 기대 된다.

  헬스케어 분야에 블록체인 기술을 적용하는 서비스 흐름은 의료정보의 생성, 저장, 조회, 활용 등 총 4가지 단계로 분류가 가능하다.

  - (생성) 환자 진료 간 발생하는 의료정보를 병원에서 전자문서化하여 블록체인 참여자와 공유

  - (저장) 환자 진료를 통해 생성된 블록체인 기반 전자의무기록을 병원 또는 외부 위탁기관 등에 분산 저장하여 보관

  - (조회) 약국, 보험회사, 공공기관(건강보험공단 등)에서 진료이력 및 처방내용 조회, 보험금 지급 등을 위한 조회

  - (활용) 비식별화 처리된 전자의무기록 기반의 신약 개발, 헬스케어 디바이스 기반 환자 상태 모니터링 등의 부가 서비스 제공

[그림 6] 블록체인 기반 헬스케어 서비스 개념도
출처 : IITP, 「비금융분야 블록체인 기술적용 확산을 위한 법제도 개선과제 연구」,(2017).

[그림 7] 블록체인 기반 헬스케어 서비스 프로세스 
출처 : IITP, 「비금융분야 블록체인 기술적용 확산을 위한 법제도 개선과제 연구」,(2017).

(1) 국외 동향

  미국 보건복지부(HHS) 산하 ONC HIT(The Office of the National Coordinator for Health Information Technology)는 건강 정보 기술의 발전과 건강정보교환 촉진을 위한 기관으로 블록체인을 이용해 의료 정보를 보호, 관리, 교환할 방법에 대한 아이디어를 공모하였다.

  건강 데이터는 암호화되어 데이터 호수(Data Lake)에 저장되고 건강 레코드에 대한 포인터가 사용자의 고유 식별자와 함께 블록체인에 저장, 사용자는 자신의 데이터에 대한 접근 권한을 가지며 데이터를 공유하는 방법을 제어·관리하게 된다.

[그림 8] 블록체인 기술기반의 헬스케어 정보의 활용예시
출처 : 소프트웨어 정책연구소 「블록체인(Blockchain) 기술의 산업적·사회적 활용 전망 및 시사점」(2017), p25

...................(계속)