EU의 블록체인 관측소 역할을 하는 포럼 기구 ‘EU Blockchain Observatory & Forum(이하 EU 블록체인 포럼)’은 지난 4월 10일 ‘물리적 자산의 토큰화와 IoT•AI의 영향(Tokenization of physical assets and the impact of IoT and AI)’이라는 연구 논문을 발표했습니다. 스위스 루체른의 응용과학 대학교(Lucerne University of Applied Sciences and Arts) 교수인 바인카트너(Weingärtner) 교수가 참여해 집필한 논문입니다.

그간 EU 블록체인 포럼은 몇몇 대학교들과 학술적인 파트너십을 맺어 ‘스마트 계약의 법적 승인’, ‘디지털 신원’, ‘개인정보 보호 규정(GDPR, General Data Protection Regulation)’ 등 블록체인과 관련한 굵직한 문제들을 학문적인 시선으로 풀어내는 연구 논문들을 게재해왔습니다.

이번 바인카트너 교수의 논문은 이 연장선에서 발표된 논문으로, 물리적인 실제 세계가 디지털의 가상 세계와 연결되는 이 과정에서 블록체인 기술이 어떠한 역할을 할 수 있는지 설명했습니다.

저자 바인카트너는 블록체인, 토큰, 암호화폐 등 블록체인의 기술적인 개념들이 우리 사회를 어떻게 바꿀 수 있으며, IoT(Internet of Things; 사물인터넷), AI(Artificial Intelligence; 인공지능)와는 어떠한 접점에서 만나게 되는지 쉽게 풀이하고 있습니다.

인터넷 환경이 도래하면서 어떻게 리얼 월드(Real world)와 디지털 월드(Digital world)가 복제되어 왔는지, 이러한 환경 안에서 블록체인 기술은 어떻게 적용되는지 무엇을 고려해볼 만한지 다뤄봄으로써 블록체인 기술의 목적성이나 당위성을 더욱 분명히 설파하기도 합니다.

그래서 블록체인 기술에 대해 반신반의하는 독자들에게는 이 연구 논문이 블록체인 기술의 가능성을 설명하는 자료 정도로 읽힐 수 있습니다. 그 정도로 이 연구 논문 전반에 깔린 인식은 블록체인 기술이 우리가 생각하는 것보다 훨씬 근본적인 역할을 할 수 있고 우리 사회를 매우 편리하고 효율적으로 바꿀 수 있다는 쪽의 얘기를 담고 있습니다.

아직도 블록체인이 신기루에 가까운 기술이라고 보는 시각이 존재하고 향후에도 사회적으로 큰 가치를 창출할 수 없다는 쪽의 시각이 많습니다. 하지만 소셜미디어 중 최대 이용자 수인 20억 명 이상의 이용자를 지닌 페이스북이 지난 6월 18일 ‘리브라 프로젝트(Libra Project)’라는 암호화폐 프로젝트를 발표한 만큼, EU 블록체인 포럼의 이 연구가 가지는 의미는 여러 가지로 생각해 볼 수 있습니다.

그럼 연구 논문에서 다루고 있는 주요 내용을 한번 살펴보겠습니다. 주요 골자들을 요약함과 동시에 어떠한 의미를 담고 있는지 짚어보도록 하죠.

연구 논문은 디지털 트윈(Digital Twin)의 개념으로부터 내용이 시작됩니다. 논문에 따르면 지난 20년 동안 컴퓨터의 출현으로 수많은 직업이 바뀌고 생겨나는 과정을 거쳤는데 이 과정에서 물리적인 실제 세계와 연결된 디지털 세계가 생겨났습니다.

이 과정에 대한 개념이 예전에는 디지털 전환(Digital Transformation)이라는 용어로 설명되었지만, 오늘날 산업계에서는 실제의 물리적 세계와 이 물리적 세계의 객체 격인 디지털 세계의 복제 상황에 초점을 맞춰 ‘디지털 트윈’으로 개념화되고 있습니다. 즉 디지털 트윈은 실제 세계가 디지털의 가상 세계로 복제된 상황을 의미합니다. 즉 실제 세계의 제도, 체계, 사물, 장비 등이 디지털 가상 세계에 동일하게 구현되는 상황을 의미하는 것입니다.

디지털 트윈을 구체화하는 기술 사례로는 IoT, 로봇, 드론, AI, 빅데이터 등이 제시됩니다. 각각의 기술들이 물리적 실제 세계와 디지털 가상 세계의 연결 과정에 어떻게 적용되는지 살펴보죠.

IoT는 카메라, 마이크 등을 통해 물리적인 물체를 인식하고 추적할 수 있는 가능성을 제공합니다. IoT는 사물들을 연결해주는 인터넷 네트워크를 통칭하는 개념으로 물리적인 세계의 물체들은 이 IoT 기술을 통해 디지털 가상 세계와 연결되어 특정한 기능을 수행하게 됩니다.

로봇이나 드론을 조작하는 사람들은 물리적인 실제 세계에 개입할 수 있으며 디지털 세계의 활동가들로 대표되기도 합니다. 로봇이나 드론이 실제 세계에서 운용되는 기계인데, 이 기계들의 움직임은 가상의 디지털 공간에서 프로그래밍한 내용이 구현되는 것이기 때문입니다.

AI는 물리적인 세계의 사물이나 프로세스를 이해하는데 필요한 기술이며 디지털 세계에서는 두뇌에 해당합니다. 수많은 데이터는 이제 지능을 갖춘 AI 기술을 통해 분석될 수 있는 것입니다.

빅데이터는 수많은 정보를 포함하고 있음으로 디지털 세계의 기억에 해당합니다. 디지털 세계에서 파편화된 기존의 정보들은 빅데이터라는 이름으로 아카이브에 저장되며 이러한 빅데이터들은 언제 어디서든 필요 때문에 다시 추출될 수 있습니다.

연구 논문의 저자는 디지털 가상 세계는 물리적 세계보다 시간과 공간이 절약된다고 언급합니다. 디지털 가상 세계가 실제 물리적 세계의 요소들을 복사하고 수많은 복제품을 만들어낼 수 있기 때문에 이 둘의 경계가 모호해진다고도 말합니다.

또한 앞으로 몇 년 안에 디지털 가상 세계의 속도, 성장성, 복잡성이 큰 폭으로 증가하게 되어 결국 디지털 세계는 기하급수적으로 팽창하여 물리적 실제 세계를 넘어서게 되는 성과를 보일 수 있다고 언급합니다. 결국 디지털 가상 세계가 물리적 세계를 넘어서는 바로 그 지점에서 블록체인 기술이 근본적인 역할을 할 수 있다고 주장합니다.

블록체인은 신뢰를 기반으로 하는 프로토콜이어서 물리적 실제 세계와 디지털 가상 세계를 연결하며 디지털 세계를 더욱 물리적 실제 세계와 유사한 쌍둥이로 만드는 역할을 합니다. 신뢰, 유통, 가치 등의 측면에서 특징적 기술을 지닌 블록체인은 각각의 물리적 물체와 디지털 표현을 식별하고 연결해내는 기능을 하게 되는 것입니다. 논문에서는 블록체인이 기술적으로 중요한 이유를 ‘스마트 계약(Smart Contract)’, ‘토큰화(Tokenization)’, ‘IoT’, ‘AI’의 측면에서 설명하고 있습니다. 

스마트 계약(Smart Contract)

‘스마트 계약(Smart Contract)’은 컴퓨터 과학자, 법률학자, 암호학자인 닉 스자보(Nick Szabo)가 1994년에 만든 용어입니다. 스마트 계약의 핵심은 블록체인 환경에서 정보 교환에 따른 계약이 이뤄질 때 보안 정도는 뛰어나고 그에 따르는 비용은 낮아진다는데 있습니다.

블록체인 기술의 출현 이전에는 보안의 정도와 비용 투입의 정도가 서로 비례했다면 블록체인 기술은 정보 처리 과정에서 효율성이 확보되기 때문에 보안과 비용의 요소들을 합리적인 수준에서 결정할 수 있게 되는 것입니다.

스마트 계약은 블록체인에 대한 정보를 처리하는 필수적인 요소이기도 합니다. 블록체인에 스마트 계약 기술의 이점이 더해지면 블록체인 체계에 분산적이고 영구적인 데이터 스토리지와 자동 튜링 머신(Autonomous Turing machine)이 형성됩니다. 즉, 블록체인은 스마트 계약의 요소로 인해 지속 가능한 데이터 스토리지로 구축되면서 어떠한 계산도 해내는 완전한 튜링 머신의 형태가 되는 것입니다.

그래서 스마트 계약의 요소는 복잡한 거래와 데이터 처리, 그리고 이 과정에서 불거지는 문제점을 해결할 수 있도록 도와줍니다. 프로그램 코드가 블록체인에 저장되어 있다는 것은 계산 단계에서 조작을 불가능하게 만드는 역할을 합니다.

즉, 블록체인의 여러 노드에서 스마트 계약들이 실행되는 과정에서는 노드 조작에 의해 계약이 실행되는 것이 방지되며 실행도 자율적으로 이뤄집니다. 단 한 번 완성된 스마트 계약은 변경이 힘들고, 데이터 저장과 계산 과정에서 발생하는 비용은 스마트 계약 소유자와 이용자가 부담해야 하므로 이에 대한 감안은 필요합니다. 

토큰화(Tokenization)

토큰은 블록체인에 있는 자산을 디지털로 표현한 것입니다. 2018년 토큰 생산이 많이 늘어난 이후에 1,132개의 ICO(Initial Coin Offering, 가상화폐 공개)가 이뤄지고 STO(Security Token Offering, 회사 자산을 통해 주식처럼 가상화폐를 발행하는 ICO 형태)는 20억 달러 이상의 수익을 얻게 되어 사람들 사이에서 토큰 개념이 시선을 끌기 시작했습니다.

토큰은 스마트 계약의 과정에서 구현된 알고리즘이기 때문에 스마트 계약서에는 소유자의 모든 주소와 토큰 잔액의 목록이 포함되어 있습니다. 또한 토큰 알고리즘에는 토큰의 생성량, 허용되는 종류, 토큰 사용의 방식, 사용 가능한 이름과 주소 등도 포함되어서 투표와 같이 사용자를 식별해야 하는 작업도 가능합니다. 한편 토큰 지갑은 토큰 사용자의 주소, 개인키, 계약 주소를 포함하고 있어 사용을 편리하게 만듭니다.

스마트 계약의 알고리즘은 사본을 허용하지 않는 고유한 특성을 보장하고 사용 가능한 최대한의 토큰 숫자를 제한합니다. 그런데 물리적 자산에 대한 스마트 계약을 체결하려면 이 계약에 대한 고유성이나 불변성에 대한 증명은 감사나 관리인을 통해 이뤄져야 합니다.

즉, 블록체인 시스템 내부가 아니라 외부의 감시자에 의해 신뢰성이 보장되어야 하는 측면이 있습니다. 예를 들어 부동산이나 금을 토큰과 연결해 거래할 경우, 이에 대한 신뢰성은 시스템 외부의 감시 기능에 의존해야 한다는 의미입니다.

아직은 토큰을 통한 스마트 계약에 제약이 따르지만, 토큰을 통한 스마트 계약은 특정한 객체에 접근하고 연결을 가능하게 합니다. 물리적 물체에 토큰을 사용하면 소유물의 투명성이 높아지는 장점도 있습니다. 토큰의 값은 임의의 하위 분할을 통해 작은 단위로 분할도 가능하여 대규모 재산이나 미술품 같은 비유동적 자산도 작은 값의 토큰으로 거래가 가능합니다. 이러한 원리로 토큰은 아주 작은 액수의 소액결제에도 활용됩니다.

토큰은 이미 엄청난 양의 가치를 저장하고 거래하는데 사용되고 있어 그 가치가 점점 물리적인 세계로 확장되어 가고 있습니다. 금, 부동산, 다이아몬드 등이 토큰화되고 있죠. 그래서 투자자들을 보호하는 규제적인 관점에서 토큰은 ‘지불 토큰(Payment Tokens)’, ‘유틸리티 토큰(Utility Tokens)’, ‘자산 혹은 보안 토큰(Asset or Security Tokens)’으로 구분되기도 합니다.

• 지불 토큰(Payment Tokens): 통화의 특징이 있고 가치 교환 목적의 토큰
• 유틸리티 토큰(Utility Tokens): 권리 또는 서비스를 나타내는 토큰
• 자산 또는 보안 토큰(Asset or Security Tokens): 자산의 공유나 가치 투자 목적의 토큰

이처럼 토큰은 물리적 실제 세계에서의 가치를 디지털 세계에서 구현하는 개체이며 이미 많은 활용성을 증명하고 있습니다. 그러나 특정 자산에 사용되는 블록체인이나 토큰은 아직 전 세계적으로 정의된 것이 아니며 해결해야 할 부분도 많이 있습니다.

FINMA(Swiss Financial Market Supervisory Authority, 스위스 금융 시장 감독 당국)이 2018년 2월에 발표한 토큰 취급에 대한 규제 프레임 워크는 ICO를 금융 시장 규제의 관점에서 어떻게 평가해야 하는지를 담고 있어 향후 각국에서 어떻게 법적으로 토큰을 다룰지 귀추가 주목됩니다. 토큰에 대한 법적 규제 움직임은 블록체인 기반의 거래 체계에서 토큰의 영향력이 그만큼 커지고 있다고 볼 수 있습니다.

 IoT

IoT 기기는 네트워크 연결 센서와 함께 디지털 가상 세계와 물리적 실제 세계를 연결하는 역할을 합니다. 네트워크 센서들은 특정한 물체에 부착되어 주변 환경이나 기기에 대한 정보를 제공합니다.

현재 수준의 블록체인 기술은 IoT 밸류 스택 차원에서 보면 상위 애플리케이션이나 비즈니스 모델, 클라우드 스토리지나 애널리틱스 같은 상위 단에서 활용되고 있습니다. 그러나 가까운 미래에 이러한 블록체인 기술은 네트워크나 센서, 액추에이터 수준에도 활용될 것입니다.

IoT에 블록체인이 적용되면 ‘공급망 관리(Supply chain management)’, ‘공유(Sharing)’, ‘데이터 거래(Trading of data)’, ‘신원 및 네트워크 관리(Identity and network management)’, ‘자동화(Automatisation)’의 5가지 차원에서 큰 변화가 일어날 수 있다고 합니다. 각각의 특징들을 살펴보죠.

특정한 제품이 생산되고 유통되는 과정에서 블록체인 기술이 결합하면 다양한 문제점이나 이슈들을 문서화할 수 있고 각각의 경로들을 추적하기가 쉬워집니다. 토큰은 제품에 대한 거래 비용을 지불하거나 재화의 내용을 표시하는데 활용될 수 있습니다. 이 모두 IoT 장치를 추적해서 이 데이터를 블록체인에 저장하면 가능해지는 일입니다. 블록체인으로 공급망이 더욱 효과적으로 관리되는 셈이죠.

블록체인은 공유경제 참여자들에게는 평판과 신뢰에 대한 정보를 제공할 수 있습니다. 예를 들어 일반 임대 시스템에서 물건의 등록, 임대료 정산, 물건의 반환 등의 과정은 블록체인을 통해 처리될 수 있으며, 이 과정에서 블록체인은 임대 물건에 대한 신뢰나 평판에 대한 데이터를 제공하거나 문제 발생의 여지를 막아줍니다. 즉 ‘공유’되는 물건과 그 거래에 대해 신뢰감을 부여하거나 평판을 모니터링하는데 블록체인이 큰 역할을 할 수 있다는 것이죠.

IoT 센서에서 수집한 데이터를 거래하는 과정에서도 블록체인 기술이 활용될 수 있습니다. 최근에 날씨 데이터는 몇몇 토큰을 통해 거래되고 서비스에 활용되는 사례가 있습니다. 이 경우에 데이터 공급자와 수신자 간의 스마트 계약 처리 과정과 토큰을 활용한 지불 과정에서 블록체인 기술이 큰 역할을 할 수 있습니다.

신원이나 신원 관련 네트워크를 관리하는 데에도 블록체인이 활용됩니다. 사람 또는 물리적 개체에 IoT 기기가 부착되면 여기에 ID가 표시되어 데이터가 저장됩니다. 이 데이터가 저장될 때 센서는 지문, 홍채, 얼굴, 개인키, GPS(Global Positioning System) 등의 내용을 수집하죠.

이때 신원을 통해 네트워크에 접속하는 기기와 객체를 식별하는 과정에서 블록체인 기술이 필요합니다. 특히 불특정한 토큰을 생산하여 다양한 신원을 확인하고 검증할 수도 있습니다. 객체와 토큰 사이의 변조 방지 링크를 두어 더욱 확실한 신원 확인이 가능하도록 하는 원리입니다.

사물인터넷(IoT) 기기와 블록체인 스마트 계약을 결합하면 기계 대 기계 간 완전히 자동화된 통신과 계약이 가능합니다. 토큰을 지불 수단으로 활용하면 더욱 자동화의 실현 가능성이 높아질 수 있습니다. 블록체인 기술이 기계 간 상호작용을 통한 계약과 거래를 더 활성화하는 것입니다.

IoT에 블록체인 기술이 활용될 때 항상 이점만 있는 것은 아닙니다. 논문에서는 ‘IoT 센서 및 네트워크 조작(Manipulation of the IoT sensor and the network)’, ‘블록체인 인터페이스 조작(Manipulation of the interface to the Blockchain)’ 등의 문제를 거론하고 있습니다. 그러나 이러한 문제도 암호 기능이나 개체의 분산화를 통해 극복될 여지가 있습니다. 논문에서는 IoT에 블록체인 기술이 적용되면 문제점보다는 이점이 더 많다는 점을 강조하고 있습니다. 

AI

최근 AI와 블록체인의 연결에 대해 많은 논의가 이뤄지고 있으며 주요 내용을 간추려보면 ‘데이터 민주화(Democratisation of data)’, ‘데이터의 진실성(Authenticity of data)’, ‘AI 결정의 설명(Explainability of AI decisions)’, ‘스마트 계약서 감사 및 품질 보장(Auditing and ensuring quality of smart contracts)’의 4가지로 요약할 수 있다고 합니다. 하나씩 살펴보면 아래와 같습니다.

미래 사회에서 데이터는 금과 같은 가치를 가지는데, 데이터를 활용해 AI를 개발하거나 활용하는 것은 소수에게 독점될 수 있습니다. 블록체인은 사람들이 자신의 주요 데이터를 선별적으로 공개하는 것을 가능하게 하며 토큰을 통해 재정적 보상을 보장하여 공정한 데이터 공유 환경을 촉진합니다. 또한 데이터를 대여하는 방식의 새로운 비즈니스 모델도 블록체인 체계에서 가능합니다. 즉 데이터 공유와 활용에 대해 완전한 민주화가 가능해지는 것입니다.

디지털 가상 세계에서는 현실과 허구의 경계가 모호해지며 최근의 “가짜 뉴스” 이슈도 이러한 현상과 무관하지 않습니다. 오늘날 컴퓨터 시스템에서 생성된 이미지는 실제 이미지와 구별하기 힘든 것이 사실입니다. 그러나 블록체인 기술을 활용하면 데이터 진위의 입증이 용이해집니다. 데이터 출처에 대한 흔적도 지속해서 남게 되어 데이터 진실성을 확보하기 쉬워집니다.

AI 알고리즘이 어떠한 결정을 내려 작업을 수행했는지도 블록체인 체계에서 문서화해 관리할 수 있습니다. 미래 AI 시스템은 상당 부분 블랙박스로 인식될 수 있습니다. 블록체인은 AI 기반 시스템의 추적을 가능하게 하고 이와 동시에 AI 알고리즘이 내린 결정에 대한 신뢰도를 높일 수 있게 합니다.

스마트 계약은 이것이 체결된 이후에 수정이 어려운 특징이 있는데 이는 추후 위험을 초래할 수 있죠. AI는 이러한 스마트 계약을 더 안전하게 만들고 오류를 조기에 검출할 수 있도록 돕습니다. 따라서 AI와 블록체인이 결합한다면 스마트 계약을 더욱 투명하게 관리할 수 있고 품질을 더 높일 수도 있게 됩니다. 이는 기존의 블록체인 시스템 안에서 체결되는 스마트 계약의 수준을 AI가 높일 수 있다는 것이며 아울러 블록체인도 AI의 오류를 검출해냄으로써 서로 상호 보완적인 기능을 하는 것이죠. 

블록체인이 만들어갈 미래에 대한 논의

결론적으로 이번 EU 블록체인 포럼의 연구 논문에서는 디지털 가상 세계가 폭발적으로 발전하면서 블록체인, AI, IoT가 서로 합쳐지고 있다고 평가합니다.

디지털 가상 세계에서 토큰이라는 물리적 자산은 스마트 계약을 기반으로 더욱 발전하고 이러한 개체들은 디지털 가상 세계와 물리적 실제 세계를 강하게 연결합니다. 이 과정에서 IoT와 데이터가 결합하여 두 세계를 동기화하고 스마트 계약과 AI 알고리즘은 상황을 분석하고 결정도 내립니다. 그래서 블록체인, AI, IoT에 대한 개발이 디지털 트윈 형태로 이뤄질 경우 혁신의 빈도가 늘어나고 그 수준도 높아질 것이라고 합니다.

블록체인 기술은 프로토콜 수준에서 신뢰를 활성화하고 보장하는데 사용될 수 있는 기술입니다. 연구 논문에서도 이러한 부분이 다시 한번 강조되며 토큰이 디지털 세계의 물리적 자산을 대표하고 기능성을 강화해 디지털 가상 세계 생태계에서 중요한 역할을 한다고 언급합니다.

그런데 이렇게 향후 발전을 거듭할 블록체인 기술은 법적•규제적 프레임워크가 특히 중요합니다. 법적 불확실성이 커지면 기술적인 혁신이 마비되거나 합법적으로 안전한 국가로의 기술 이전 현상이 발생하기 때문입니다. 그래서 연구 논문에서는 연구와 혁신에 대한 노력의 중요성과 필요성을 더욱 강조합니다. 특히 향후 수십 년을 연구할 시간은 없기 때문에 규제 샌드박스 형태의 접근 방식이 유용하다는 점도 강조합니다.

연구 논문의 예측대로 블록체인, AI, IoT가 만들어갈 미래는 정말 현재보다 무조건 이점을 가져다 줄까요? 아니면 현재의 수준에서 그려볼 만한 긍정적인 미래의 한 조각이 과대 포장된 것일까요? 이번 EU 블록체인 포럼의 연구 논문은 블록체인의 미래상을 매우 다면적으로 살펴보면서 블록체인 기술에 대한 근본적인 질문을 던지고 있습니다.

글 l 최홍규 박사 l EBS 연구위원

저자 최홍규는 학부에서 전자 IT 미디어 공학을 전공하고 이후 미디어학 분야에서 석사와 박사 공부를 마쳤다. 박사 논문은 소셜 빅데이터 마이닝을 통해 사회적 이슈의 확산 양상을 밝히는 연구를 담았다. 다양한 학문 간 융합적 연구에 관심이 많고, 주로 미디어와 커뮤니케이션으로 인한 인간과 사회의 변동을 큰 주제로 삼아 다수의 칼럼, 저서, 논문 등을 집필했다. KISA 선임연구원을 거쳐 현재 EBS 연구위원으로 재직 중이며 미디어 콘텐츠, 플랫폼 등의 기획 및 기술 분야 자문역으로도 활동하고 있다.