Ⅰ. 블록체인(Blockchain) 이란?
거래 정보를 담은 '블록'이라는 소규모 데이터들이 체인 형태로 연결되어 여러 컴퓨터에 분산 저장되는 시스템입니다. 간단히 말해서 분산형 디지털 원장 기술입니다.
가장 쉬운 비유로 설명하면, 블록체인은 마을 공동 장부와 같습니다. 작은 마을에서 모든 주민이 똑같은 장부를 가지고 있다고 상상해보세요. 철수가 영희에게 5만원을 빌려줬다면, 이 거래는 모든 주민의 장부에 동시에 기록됩니다. 만약 누군가 자신의 장부를 조작하려 해도, 다른 모든 주민들의 장부와 달라지기 때문에 즉시 발각됩니다.
Ⅱ. 블록체인(Blockchain) 구조
ⅰ. 블록(Block)의 구성요소
각 블록은 두 가지 주요 부분으로 나뉩니다:
| 블록 구성 요소 | 설명 |
| 블록 헤드(Head) | 1) 블록 생성 시간 2) 이전 블록의 해시값 (체인 연결의 핵심) 3) 블록 보디의 해시값 4) 논스(NONCE) - 채굴 과정에서 찾아낸 특별한 숫자 |
| 블록 보디(Body) | 실제 거래 기록들 머클트리 구조로 구성되어 효율적인 검증 가능 |
Ⅲ. 해시(Hash) 기술의 역할
블록체인의 핵심은 암호 해시 기술입니다. 해시는 어떤 크기의 입력이 들어와도 항상 같은 크기의 출력을 내보내는 함수입니다. 비트코인에서는 SHA-256 알고리즘을 사용하여 항상 256비트의 결과를 생성합니다.
Ⅳ. 해시(Hash) 특징
ⅰ. 일방향성: 해시값만으로는 원본 내용을 알 수 없음
ⅱ. 민감성: 원본이 조금이라도 바뀌면 해시값이 완전히 달라짐
ⅲ. 고유성: 동일한 해시값을 갖는 다른 문서가 나타나면 안 됨
Ⅴ. 블록체인(Blockchain) 핵심 특징
| 특징 | 설명 |
| 탈중앙화(Decentralization) | 기존 시스템과 달리 중앙 관리자가 없습니다. 은행이나 정부같은 특정 기관에 권한이 집중되지 않고, 네트워크 참여자 전체에 권력과 통제가 분산됩니다. 이는 단일 실패점(single point of failure)을 제거하고 시스템의 안정성을 높입니다. |
| 투명성과 익명성의 조화 | 모든 거래는 공개적으로 표시되지만, 개인 정보는 보호됩니다. 누구나 블록체인 탐색기를 통해 거래 내역을 확인할 수 있지만, 지갑 주소는 개인 정보를 직접적으로 노출하지 않아 익명성을 유지합니다. |
| 불변성(Immutability) | 한번 기록된 데이터는 변경이 거의 불가능합니다. 각 블록이 이전 블록의 해시값을 포함하고 있어, 한 블록의 데이터를 변경하려면 그 이후의 모든 블록을 다시 계산해야 하기 때문입니다. |
| 분산 원장 기술 | 정보가 단일 중앙 서버가 아닌 네트워크의 모든 컴퓨터(노드)에 분산 저장됩니다. 각 노드는 전체 블록체인의 사본을 보유하고, 정기적인 통신을 통해 데이터가 최신 상태인지 검증합니다. |
Ⅵ. 블록체인(Blockchain) 동작 원리
ⅰ. 단계별 작동 과정
| 단계 | 설명 |
| 거래 요청 | 사용자가 디지털 자산 전송을 시작합니다 |
| 네트워크 전파 | 거래 정보가 네트워크의 모든 노드로 전송됩니다 |
| 검증 단계 | 참여자들이 거래의 유효성을 확인합니다 |
| 블록 생성 | 검증된 여러 거래들이 모여 새로운 블록을 형성합니다 |
| 합의 과정 | 네트워크 참여자들이 새 블록의 유효성에 대해 합의합니다 |
| 체인 연결 | 새 블록이 기존 체인에 암호학적으로 연결됩니다 |
| 동기화 | 업데이트된 블록체인이 모든 참여자에게 공유됩니다 |
ⅱ. 합의 메커니즘
블록체인은 분산된 환경에서 모든 참여자가 동일한 상태에 합의하기 위한 메커니즘이 필요합니다.
대표적인 합의 알고리즘으로는 작업증명(Proof of Work, PoW), 지분증명(Proof of Stake, PoS), 권한증명( Proof of Authority,PoA) 가 있습니다.
| 합의 알고리즘 | 설명 |
| 작업증명(Proof of Work) | 복잡한 수학 문제를 풀어 블록 생성 권한을 얻는 방식 |
| 지분증명(Proof of Stake) | 보유한 지분에 비례하여 블록 생성 권한을 부여하는 방식 |
| 권한증명(Proof of Authority) | 미리 승인된 신뢰할 수 있는 검증자가 블록 생성 권한을 갖는 방식 |
Ⅶ. 블록체인(Blockchain) 주요 활용 사례
| 활용 사례 | 설명 |
| 암호화폐 | 비트코인은 블록체인 기술의 첫 번째 실용적 구현체입니다. 중앙 은행이나 금융 기관의 개입 없이 빠르고 안전한 거래를 가능하게 합니다. 이더리움은 단순한 결제 시스템을 넘어 스마트 컨트랙트 기능을 제공하여 다양한 분야에 블록체인을 적용할 수 있게 했습니다. |
| 스마트 계약 | 자동화된 계약 시스템으로, 사전에 정의된 조건이 충족되면 자동으로 계약이 실행됩니다. 예를 들어, 상품 배송이 완료되면 자동으로 결제가 이루어지는 시스템입니다. 1) 공급망 관리: 상품 추적 및 자동 결제 2) 보험: 조건 충족 시 자동 보상 지급 3) 부동산: 거래 과정 간소화 및 투명성 확보 |
| 의료 분야 | 환자 데이터 관리에서 블록체인은 강력한 보안성을 제공합니다. MIT의 MedRec 시스템은 전자 건강 기록을 안전하게 관리하고 공유하는 블록체인 기반 플랫폼입니다. 1) 강화된 보안: 데이터 손상 방지 2) 상호 운용성: 병원 간 정보 공유 개선 3) 투명성: 환자의 의료 정보 접근성 향상 4) 공급망 관리: 가짜 의약품 방지 |
| 공급망 및 물류 | IBM과 Maersk의 TradeLens 플랫폼은 전 세계 90개 이상 조직을 연결하여 컨테이너 추적, 세관 문서 처리, 결제 정산을 자동화합니다. 월마트는 IBM과 협력하여 식품의 원산지와 이동 경로를 추적하는 시스템을 구축했습니다. |
| DeFi (탈중앙화 금융) | Uniswap, Aave, Compound 같은 플랫폼들이 수십억 달러 규모의 자산을 처리하며, 대출, 차입, 자산 스왑을 중개자 없이 제공합니다. 사용자는 전통 금융기관보다 더 나은 조건으로 금융 서비스를 이용할 수 있습니다. |
| NFT (대체 불가능 토큰) | 디지털 자산의 고유한 소유권을 증명하는 기술입니다. 각 NFT는 고유한 특성과 가치를 지니며, 다음 분야에서 활용됩니다: 1) 디지털 아트: 예술 작품의 진품성 보장 2) 게임: 게임 내 아이템의 실제 소유권 3) 스포츠 수집품: NBA 탑샷 같은 디지털 기념품 4) 음악: 한정판 발매 및 로열티 공유 |
Ⅷ. 블록체인(Blockchain) 종류
ⅰ. 공개 블록체인 (Public Blockchain)
접근 제한이 전혀 없는 완전 개방형 블록체인입니다. 비트코인과 이더리움이 대표적인 예시입니다.
ⅱ. 비공개 블록체인 (Private Blockchain)
특정 권한이 부여된 사용자만 접근 가능한 폐쇄형 블록체인입니다. 기업 내부나 특정 조직에서 주로 사용됩니다.
ⅲ. 하이브리드 블록체인 (Hybrid Blockchain)
중앙 집중식과 탈중앙식 기능을 모두 갖춘 블록체인입니다. 필요에 따라 공개와 비공개 기능을 선택적으로 사용할 수 있습니다.
Ⅸ. 블록체인 기술의 한계와 도전과제
ⅰ. 확장성 문제
현재 비트코인은 초당 약 7개, 이더리움은 약 15개의 거래만 처리할 수 있어 기존 결제 시스템에 비해 처리 속도가 느립니다.
ⅱ. 에너지 소비
작업증명 방식의 합의 알고리즘은 막대한 전력을 소비합니다. 비트코인 네트워크의 연간 전력 소비량은 일부 국가의 전력 소비량과 맞먹을 정도입니다