양자컴퓨터의 습격 비트코인은 정말 안전할까요

최근 몇 년 동안 IT 뉴스를 뜨겁게 달구는 키워드가 있습니다.

바로 양자컴퓨터입니다.

기존 컴퓨터가 0과 1을 이용해 계산한다면 양자컴퓨터는 큐비트라는 단위를 사용합니다. 큐비트는 양자역학의 특성을 이용해 기존 컴퓨터와는 전혀 다른 방식으로 문제를 계산할 수 있습니다.

그래서 양자컴퓨터 성능이 빠르게 발전할수록 함께 등장하는 이야기가 있습니다.

현재 우리가 사용하는 암호체계가 언젠가는 양자컴퓨터 앞에서 무너질 수도 있다는 것입니다.

그중에서도 가장 자주 거론되는 것이 비트코인입니다.

처음에는 저도 단순하게 생각했습니다.

양자컴퓨터가 지금보다 훨씬 강력해지면 비트코인의 암호도 풀리고, 결국 지갑에 있는 비트코인까지 위험해지는 것 아닐까 싶었습니다.

그런데 하나씩 알아보다 보니 이야기는 그렇게 단순하지 않았습니다.

양자컴퓨터가 등장한다고 모든 비트코인이 동시에 위험해지는 것도 아니었고, 비트코인을 지키는 모든 암호기술이 같은 방식으로 영향을 받는 것도 아니었습니다.

오히려 가장 먼저 영향을 받을 가능성이 있는 부분이 따로 있었습니다.

이 부분부터 이해하고 나니 양자컴퓨터가 왜 비트코인의 위협으로 계속 언급되는지도 조금씩 보이기 시작했습니다.

비트코인 보안의 핵심 구조 이해하기

비트코인이 안전하다고 말하는 이유는 강력한 암호기술을 사용하기 때문입니다.

그렇다고 비트코인이 하나의 거대한 비밀번호로 잠겨 있는 것은 아닙니다.

크게 보면 두 가지 역할이 나뉘어 있습니다.

하나는 거래 기록과 블록을 연결하고 채굴에도 사용되는 해시 함수이고, 다른 하나는 이 비트코인의 실제 소유자가 누구인지 증명하는 공개키 암호 방식입니다.

쉽게 생각하면 하나는 블록체인의 기록이 함부로 바뀌지 않도록 지키는 장치이고, 다른 하나는 실제 주인만 자산을 움직일 수 있도록 확인하는 열쇠에 가깝습니다.

이 둘 가운데 양자컴퓨터 때문에 더 직접적으로 걱정되는 쪽은 공개키와 개인키를 사용하는 전자서명입니다.

비트코인을 다른 사람에게 보내려면 내가 실제로 그 비트코인을 사용할 권한이 있다는 사실을 증명해야 합니다.

이때 개인키를 이용해 서명을 만들고 네트워크는 공개키를 이용해 그 서명이 맞는지 확인합니다.

현재 비트코인은 전통적으로 타원곡선 암호를 기반으로 한 ECDSA를 사용해 왔고, Taproot에서는 Schnorr 서명도 사용합니다.

두 방식 모두 현재 컴퓨터로는 공개키만 보고 개인키를 찾아내는 것이 사실상 불가능하도록 설계되어 있습니다.

그런데 충분히 강력한 양자컴퓨터가 만들어진다면 상황이 달라질 가능성이 있습니다.

여기서 쇼어 알고리즘이 등장합니다.

쇼어 알고리즘은 기존 컴퓨터가 현실적인 시간 안에 풀기 어려운 특정 수학 문제를 양자컴퓨터가 훨씬 효율적으로 해결할 가능성을 보여주는 알고리즘입니다.

쉽게 말해 지금은 공개키를 알아도 개인키를 찾아가는 길이 사실상 막혀 있지만, 미래의 강력한 양자컴퓨터는 그 길을 지금보다 훨씬 빠르게 찾을 가능성이 있다는 것입니다.

제가 처음 생각했던 것과 달랐던 부분도 여기였습니다.

비트코인 하면 SHA-256부터 떠올라 양자컴퓨터가 등장하면 해시 함수가 먼저 깨지는 줄 알았습니다.

하지만 SHA-256은 조금 다른 문제입니다.

양자컴퓨터에는 그로버 알고리즘이라는 방식이 있어 해시를 찾는 계산을 기존 방식보다 빠르게 할 수 있는 이론적인 가능성이 있습니다.

그래도 이것이 SHA-256을 한순간에 무력화한다는 의미는 아닙니다.

이론적으로 SHA-256의 보안 강도가 낮아질 수는 있어도 여전히 막대한 계산자원이 필요합니다.

그래서 양자컴퓨터가 비트코인을 위협한다고 할 때 가장 먼저 주목받는 것은 SHA-256보다 공개키와 개인키를 사용하는 전자서명 영역입니다.

처음에는 모두 같은 암호라고 생각했는데, 알고 보니 비트코인을 지키는 방패마다 양자컴퓨터를 받아들이는 방식이 달랐습니다.

가장 먼저 위험에 노출되는 취약한 지점

그렇다면 양자컴퓨터가 충분히 강력해지는 순간 비트코인 네트워크 전체가 한꺼번에 무너지는 걸까요.

이 부분도 조금 달랐습니다.

비트코인은 2009년 처음 등장한 이후 주소와 거래 방식이 계속 발전해 왔습니다.

그래서 같은 비트코인이라도 공개키가 블록체인에 어떻게 노출되어 있는지에 따라 상황이 달라질 수 있습니다.

비트코인 초기에는 P2PK라고 불리는 방식이 많이 사용됐습니다.

이 방식은 공개키가 블록체인에 직접 기록됩니다.

미래에 개인키를 찾아낼 수 있을 정도로 강력한 양자컴퓨터가 등장한다면 이런 코인들은 공격자가 공개키를 이미 알고 있기 때문에 먼저 연구 대상이 될 가능성이 있습니다.

이 때문에 초기 채굴 코인들도 양자컴퓨터 이야기가 나올 때 자주 언급됩니다.

사토시 나카모토가 채굴한 것으로 추정되는 초기 비트코인 역시 함께 거론되곤 합니다.

다만 초기 코인 가운데 정확히 어떤 물량이 사토시의 소유였는지는 지금도 확정된 사실이 아니라는 점은 구분해서 볼 필요가 있습니다.

이후 널리 사용된 P2PKH나 P2WPKH 같은 방식은 조금 다릅니다.

코인을 사용하기 전까지 공개키 자체가 아니라 공개키를 한 번 더 처리한 해시값을 주소 형태로 사용합니다.

그래서 해당 코인을 아직 사용하지 않은 상태라면 공격자가 공개키를 바로 볼 수 없습니다.

하지만 여기에도 중요한 부분이 있습니다.

비트코인을 실제로 전송하면 거래를 검증하기 위해 공개키가 드러날 수 있습니다.

즉 한 번 사용한 주소를 반복해서 사용하는 경우에는 공개키가 이미 블록체인에 남아 있을 수 있습니다.

그래서 주소를 재사용하지 않는 습관이 개인정보 보호뿐 아니라 미래의 공개키 노출이라는 측면에서도 의미가 있습니다.

그런데 최신 주소라고 해서 무조건 더 안전하다고 단정할 수도 없습니다.

Taproot에서 사용하는 P2TR 방식은 구조적으로 공개키에 해당하는 정보를 출력에 직접 포함합니다.

결국 오래된 주소냐 새로운 주소냐만으로 양자컴퓨터 위험을 단순하게 나눌 수는 없었습니다.

더 중요한 것은 공개키가 어떤 형태로 노출돼 있는지였습니다.

초기 주소와 현대 주소의 결정적 차이

• 초기 P2PK 방식은 공개키가 블록체인에 직접 기록되는 구조입니다.
• P2PKH나 P2WPKH는 사용하기 전까지 공개키 자체가 바로 드러나지 않는 구조를 가질 수 있습니다.
• 하지만 해당 코인을 실제로 사용하면 거래 과정에서 공개키가 공개될 수 있습니다.
• 같은 주소를 반복해서 사용하면 과거 거래를 통해 공개키가 이미 블록체인에 남아 있을 수 있습니다.
• Taproot 같은 최신 방식도 공개키 노출 구조가 다르기 때문에 최신 주소라고 무조건 양자컴퓨터에 더 안전하다고 볼 수는 없습니다.

여기까지 알아보고 나니 양자컴퓨터의 위협을 바라보는 방법도 조금 달라졌습니다.

비트코인이 어느 날 한꺼번에 무너지는 문제가 아니라 어떤 주소와 어떤 서명방식이 먼저 영향을 받을 수 있으며, 그 부분을 양자컴퓨터 시대가 오기 전에 어떻게 바꿀 것인가가 더 중요한 문제였습니다.

흔히 하는 오해와 실제 사실 관계

양자컴퓨터와 비트코인을 검색하다 보면 상당히 자극적인 이야기를 쉽게 볼 수 있습니다.

양자컴퓨터 한 대만 완성되면 단 몇 초 만에 전 세계 비트코인을 해킹할 수 있다는 식의 이야기입니다.

처음에는 이런 내용을 보면 정말 그런가 싶었습니다.

하지만 현재의 양자컴퓨터와 비트코인의 전자서명을 실제로 공격할 수 있는 수준의 양자컴퓨터 사이에는 아직 상당한 기술적 차이가 있습니다.

양자컴퓨터는 단순히 큐비트 숫자만 많다고 강력해지는 것도 아닙니다.

큐비트는 외부 환경에 매우 민감하기 때문에 계산 과정에서 오류가 발생하기 쉽고, 실제로 복잡한 암호를 공격하려면 많은 수의 안정적인 큐비트와 정교한 오류 정정 기술이 함께 필요합니다.

그래서 새로운 양자컴퓨터가 발표됐다는 뉴스가 나왔다고 해서 곧바로 비트코인 지갑을 해킹할 수 있다는 뜻은 아닙니다.

그렇다고 양자컴퓨터의 위협이 단순한 공포 마케팅이라는 뜻도 아닙니다.

오히려 제가 더 흥미롭게 본 부분은 따로 있었습니다.

아직 기존 암호를 실제로 무너뜨릴 수준의 양자컴퓨터가 등장하지 않았는데도 이미 세계는 다음 시대의 암호기술을 준비하고 있었습니다.

양자컴퓨터의 공격에도 견딜 수 있도록 설계한 암호기술을 포스트양자암호라고 부릅니다.

미국 국립표준기술연구소 NIST는 이미 포스트양자암호 표준을 발표했고 정부와 기업들도 기존 암호체계를 새로운 방식으로 옮기기 위한 준비를 시작했습니다.

문제가 발생한 뒤 암호를 바꾸는 것이 아니라 문제가 현실화되기 전에 새로운 방패를 만들고 있는 것입니다.

이걸 알고 나니 양자컴퓨터가 조금 다르게 보였습니다.

기존 보안을 모두 없애버리는 공포의 기계라기보다 암호기술 전체를 다음 단계로 움직이게 만드는 거대한 변화에 가까웠습니다.

실생활에서 지갑을 보호하는 유용한 팁

여기까지 알아보고 나니 결국 현실적인 질문이 남았습니다.

그렇다면 지금 비트코인을 가진 사람은 무엇을 해야 할까.

현재 단계에서 양자컴퓨터 때문에 당장 비트코인을 다른 곳으로 옮기거나 지갑을 없애야 하는 상황은 아닙니다.

오히려 지금 실제로 더 자주 발생하는 위험은 훨씬 가까운 곳에 있습니다.

피싱 링크를 잘못 누르거나,

거래소 계정이 탈취되거나,

개인키가 유출되거나,

시드 구문을 잃어버리는 사고입니다.

그래서 현재의 기본적인 보안부터 제대로 지키는 것이 먼저입니다.

주소를 불필요하게 반복해서 사용하지 않고, 지갑 소프트웨어와 하드웨어 지갑의 업데이트를 확인하고, 개인키와 시드 구문을 안전하게 보관하는 것이 중요합니다.

여기서 저도 하나 착각했던 부분이 있습니다.

하드웨어 지갑이나 콜드월렛에 비트코인을 넣어두면 양자컴퓨터에도 안전한 것 아닐까 생각했습니다.

하지만 둘은 조금 다른 문제였습니다.

콜드월렛은 개인키를 인터넷과 분리해 현재의 온라인 해킹이나 개인키 탈취 위험을 낮춰주는 역할을 합니다.

반면 미래에 충분히 강력한 양자컴퓨터가 공개키 암호 자체를 공격할 수 있게 되는 문제는 하드웨어 지갑 하나로 해결할 수 있는 문제가 아닙니다.

그때는 비트코인이 사용하는 서명기술 자체가 양자컴퓨터에 강한 새로운 방식으로 바뀌어야 합니다.

즉 지금의 지갑 보안과 미래의 양자 보안은 서로 연결돼 있지만 같은 문제는 아니었습니다.

안전한 지갑 관리를 위한 실천 수칙

• 동일한 비트코인 주소를 불필요하게 반복해서 사용하지 않습니다.
• 장기 보관 자산은 본인이 개인키를 직접 관리할 수 있는 신뢰할 만한 지갑 사용을 고려합니다.
• 비트코인 지갑과 하드웨어 지갑의 소프트웨어 및 펌웨어를 최신 상태로 유지합니다.
• 시드 구문과 개인키는 다른 사람에게 노출되지 않도록 안전하게 보관합니다.
• 양자컴퓨터를 이유로 급하게 지갑을 변경하기보다 앞으로 비트코인 네트워크의 공식적인 보안 업그레이드가 어떻게 진행되는지 확인합니다.

결국 지금 할 수 있는 가장 현실적인 준비는 아직 오지 않은 양자컴퓨터를 두려워하는 것이 아니라 현재의 보안을 제대로 지키면서 미래의 변화를 살펴보는 것입니다.

비트코인 네트워크의 미래 대응 방안

개인 투자자들만 이 문제를 고민하는 것은 아닙니다.

비트코인 네트워크 자체도 계속 변화해 왔습니다.

비트코인은 한 번 만들어지고 끝난 프로그램이 아니라 전 세계 개발자와 채굴자, 노드 운영자, 사용자들이 함께 참여하는 소프트웨어 네트워크입니다.

지금까지도 SegWit이나 Taproot 같은 중요한 프로토콜 업그레이드를 거쳤습니다.

양자컴퓨터가 실제 위협에 가까워진다면 비트코인 역시 새로운 서명체계를 도입해야 할 가능성이 있습니다.

후보는 하나가 아닙니다.

Lamport 서명처럼 해시를 이용한 방식부터 격자 기반 암호, 다른 형태의 포스트양자 서명까지 다양한 아이디어가 연구되고 있습니다.

다만 중요한 것은 아직 비트코인이 어떤 방식으로 양자컴퓨터에 대응할 것인지 하나의 방법으로 확정된 것은 아니라는 점입니다.

이 부분이 오히려 현재 상황을 더 정확하게 보여줍니다.

아무 준비도 하지 않는 것이 아니라 여러 방패를 놓고 어떤 방법이 비트코인에 가장 적합할지를 고민하는 단계인 것입니다.

새로운 서명방식을 도입하는 것만으로 모든 문제가 끝나는 것도 아닙니다.

이미 존재하는 수많은 비트코인을 새로운 양자내성 주소로 어떻게 이동시킬지,

오랫동안 움직이지 않는 코인은 어떻게 처리할지,

기존 이용자들에게 어느 정도의 전환기간을 줄지 같은 문제도 함께 해결해야 합니다.

그래서 양자컴퓨터 시대의 비트코인 업그레이드는 단순히 새로운 암호 알고리즘 하나를 추가하는 문제보다 훨씬 큰 변화가 될 가능성이 있습니다.

그렇지만 비트코인이 지금까지 여러 차례 프로토콜을 발전시켜왔다는 점을 보면 새로운 기술적 위협에 맞춰 다시 변화할 가능성 역시 충분히 생각해볼 수 있습니다.

결국 양자컴퓨터와 비트코인의 싸움은 어느 날 갑자기 시작되는 것이 아니라 양쪽 기술이 함께 발전하면서 점점 가까워지는 경쟁에 더 가깝습니다.

비용 효율적으로 자산을 지키는 방법

보안을 강화한다고 해서 반드시 비싼 장비부터 구입해야 하는 것은 아닙니다.

오히려 기본적인 보안을 제대로 지키는 것이 먼저입니다.

신뢰할 수 있는 지갑 프로그램을 사용하고,

주소 관리 기능을 제대로 활용하고,

시드 구문을 온라인에 저장하지 않고,

지갑과 운영체제를 최신 상태로 유지하는 것만으로도 현재 발생하는 많은 보안 사고를 줄일 수 있습니다.

고가의 장비를 사용하는 것보다 시드 구문을 사진으로 찍어 클라우드에 올리지 않는 것처럼 기본적인 원칙을 지키는 것이 더 중요할 수도 있습니다.

그리고 양자컴퓨터를 대비한다는 이유로 지금 당장 특별한 지갑이나 고가의 보안장비를 구매할 필요도 없습니다.

정말 중요한 변화는 앞으로 비트코인 네트워크가 양자내성 서명체계를 도입하게 될 때 시작될 가능성이 높습니다.

그때는 사용하고 있는 지갑이 새로운 주소와 서명방식을 지원하는지 확인하고 필요한 경우 자산을 새로운 방식의 주소로 이동하는 과정이 필요할 수 있습니다.

처음에는 저도 양자컴퓨터가 나오면 비트코인이 사라지는지가 궁금했습니다.

그런데 하나씩 알아보다 보니 질문 자체가 달라졌습니다.

양자컴퓨터가 비트코인을 없앨 수 있느냐보다 양자컴퓨터가 충분히 발전하기 전에 비트코인이 얼마나 잘 새로운 암호기술로 옮겨갈 수 있느냐가 더 중요한 문제였습니다.

그리고 이것은 비트코인만의 이야기도 아니었습니다.

우리가 사용하는 인터넷,

금융서비스,

전자서명,

온라인 결제 같은 수많은 기술도 결국 현재의 암호체계를 사용하고 있습니다.

양자컴퓨터가 충분히 발전한다면 이들 역시 새로운 암호체계로 이동해야 합니다.

그래서 양자컴퓨터와 비트코인의 관계를 알아보다가 제가 가장 흥미롭게 느낀 것은 다른 부분이었습니다.

기술은 한 번 만들어지고 끝나는 것이 아니었습니다.

새로운 컴퓨터가 등장하면 새로운 위험이 생기고, 그 위험을 막기 위한 기술도 다시 만들어집니다.

처음에는 양자컴퓨터가 비트코인의 끝이 될 수 있을까가 궁금했습니다.

하지만 끝까지 알아보고 나니 오히려 더 궁금해졌습니다.

양자컴퓨터가 비트코인을 공격할 수 있는 날이 먼저 올까요.

아니면 그 전에 비트코인이 새로운 방패로 갈아타는 날이 먼저 올까요.

어쩌면 양자컴퓨터와 비트코인의 진짜 이야기는 바로 그 경쟁에서 시작되는지도 모르겠습니다.