저자: Michael · 외국인
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비트코인의 작동 원리를 설명한 2016년 교육 영상으로, 특정 자산의 향후 가격 방향에 대한 예측 발언은 없다. 결론: 이 영상은 투자 권유가 아니라 비트코인과 블록체인의 기술적 원리를 설명하는 교육 콘텐츠이며, 마지막에 비트코인 투자가 좋은 아이디어인지에 대해서는 명확한 답을 하지 않는다. 비트코인은 정부나 중앙은행이 발행·관리하지 않는 디지털 화폐이며, 전 세계 P2P 네트워크에서 교환된다. 실물 동전이 아니라 거래 기록의 집합인 블록체인으로 존재하며, 2016년 말 기준 전체 장부는 약 107GB 규모다. 블록체인은 분산 장부로, 수많은 참여자가 같은 거래 기록을 각자 보관하며 서로 대조해 위변조를 막는다. 포커 게임에서 각자 장부를 적고 비교하는 비유로 설명된다. 거래 보안은 공개키·개인키 암호화로 이루어진다. 개인키로 거래에 서명하고 공개키로 검증하며, 이중 지불 문제는 네트워크가 거래 순서와 잔액을 확인하는 방식으로 막는다. 새 블록을 추가하려면 SHA256 해시 문제를 가장 먼저 푸는 채굴자가 권한을 얻는다. 채굴 보상은 블록당 12.5 BTC였고, 2016년 11월 10일 기준 1 BTC는 708달러로 언급되었다. 채굴 보상은 21만 블록마다 절반으로 줄어들며, 최종 발행량 약 2,100만 개는 2140년경 채굴이 끝날 것으로 예상된다. 이는 금 채굴과 유사한 희소성 모델로 설명되며, 희소성이 장기적으로 가치를 높일 것이라는 취지다. 진행자는 비트코인이 아직 변동성이 크고 실험적인 단계이며, 지지자와 실패를 예상하는 사람이 공존한다고 말한다. 가격 전망이나 특정 자산에 대한 매수·매도 의견은 제시하지 않는다.
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지금 미국 달러로 수백 달러 가치가 있는 동전이 하나 있다고 해 봅시다. 금이나 백금 같은 귀금속으로 만든 것도 아닙니다. 사실 손에 쥐거나 저금통에 넣을 수 있는 종류의 동전도 아닙니다. 전자적으로만 존재하는 디지털 화폐입니다. 바로 비트코인 이야기입니다.
비트코인은 대부분의 돈과 다르게 작동합니다. 국가나 정부에 연결되어 있지 않아서 중앙 발행 기관이나 규제 기구가 없습니다. 쉽게 말해 언제 비트코인을 더 만들지, 얼마나 만들지, 어디에 있는지 추적하거나 사기를 조사하는 조직이 따로 없다는 뜻입니다.
그렇다면 비트코인은 어떻게 화폐로 기능하고 가치를 가질까요? 비트코인은 수많은 사람들의 네트워크와 암호학이라는 장치 없이는 존재할 수 없습니다. 그래서 흔히 세계 최초의 암호화폐라고 부릅니다. 작동 원리는 이렇습니다. 비트코인은 완전히 디지털 화폐이고, 전 세계 컴퓨터들이 이루는 P2P(개인 간 직접 연결) 네트워크에서 컴퓨터끼리 비트코인을 주고받을 수 있습니다.
대부분의 P2P 네트워크는 파일을 공유하는 것이 목적입니다. 합법적인 음악이나 영화를 내려받게 해 주는 식이죠. 그렇다면 비트코인도 디지털 화폐이니, 가짜 복사본을 잔뜩 만들어서 큰 부자가 되는 걸 무엇이 막을까요? 답은 비트코인이 mp3나 동영상 파일과 달리 복제할 수 있는 데이터 덩어리가 아니라는 데 있습니다.
비트코인은 사실 '블록체인'이라는 거대한 세계적 장부에 적힌 한 줄의 기록입니다. 블록체인에는 지금까지 일어난 모든 비트코인 거래가 기록됩니다. 2016년 말 기준으로 전체 장부의 크기는 약 107기가바이트입니다. 그러니 누군가에게 비트코인을 보낸다는 것은 파일 묶음을 전송하는 것이 아닙니다.
실제로는 그 거래를 큰 장부에 적는 것에 가깝습니다. 예를 들면 "마이클이 행크에게 5비트코인을 보냈다" 같은 식입니다.
여기서 이런 의문이 들 수 있습니다. "비트코인에는 모든 것을 기록하는 중앙 기관이 없다고 하지 않았나요?" 블록체인이 하나의 중앙 기록이긴 하지만, 은행처럼 장부를 갱신하고 모두의 돈을 관리하는 공식 조직은 없습니다. 즉 분산되어 있습니다.
누구든 자원해서 새로운 거래를 반영해 블록체인을 최신 상태로 유지할 수 있고, 실제로 아주 많은 사람들이 그렇게 하고 있습니다. 여러 사람이 같은 것을 각자 기록하며 거래가 정확한지 서로 확인하는 구조이기 때문에 이것이 작동합니다.
포커 게임에 비유해 봅시다. 친구들과 포커를 치는데 칩이 없고 현금도 집에 두고 왔다고 가정해 봅시다. 돈이 테이블 위에 없으니 몇 명이 공책을 꺼내 누가 얼마를 걸었는지, 누가 이기고 지는지 적습니다. 서로를 완전히 믿지 못하니 모두 각자 장부를 따로 씁니다. 한 판이 끝날 때마다 적은 내용을 서로 맞춰 봅니다. 그러면 누군가 실수를 하거나 몰래 돈을 더 챙기려 해도 불일치가 드러납니다.
몇 판이 지나면 공책의 한 페이지가 돈의 흐름에 관한 메모로 가득 찹니다. 이 한 페이지를 '거래 블록'이라고 생각하면 됩니다. 결국 공책에는 페이지가 계속 쌓여 긴 블록의 사슬이 됩니다. 그래서 '블록체인'입니다.
수천 명이 각자 비트코인 블록체인을 따로 관리한다면, 모든 장부는 어떻게 동기화될까요? 포커 비유를 이어 가 봅시다. 비트코인 P2P 네트워크 전체를 수백만 명이 둘러앉은 거대한 포커 테이블이라고 생각하면 됩니다. 어떤 사람은 그냥 돈을 주고받지만, 많은 자원자들은 장부를 기록합니다. 그래서 돈을 보내거나 받을 때는 테이블에 있는 모든 사람에게 알려야 장부를 기록하는 사람들이 자기 장부를 갱신할 수 있습니다.
따라서 거래할 때마다 비트코인 네트워크에 몇 가지를 알리게 됩니다. 내 계좌 번호, 비트코인을 받을 사람의 계좌 번호, 그리고 보낼 비트코인의 개수입니다. 블록체인 사본을 가진 모든 사용자는 여러분의 거래를 현재 블록에 추가합니다.
많은 사람이 거래를 기록한다는 것은 꽤 괜찮은 보안 장치처럼 보입니다. 그런데 비트코인을 보내는 데 계좌 번호 몇 개면 충분하다면, 그것이 오히려 보안 문제가 될 수도 있어 보입니다. 일반 화폐에서도 큰 문제입니다. 범죄자들이 남의 신용카드 정보를 훔치는 방법은 여러 가지이니까요.
그리고 비트코인에는 이상한 움직임을 알아채고 사기를 막아 줄 중앙 은행이 없습니다. 예를 들어 갑자기 전 재산을 육포 사는 데 쓰는 것처럼 보여도 막아 줄 곳이 없습니다. 그렇다면 행크가 나인 척하면서 내 비트코인을 전부 자기에게 보내는 것을 무엇이 막을까요? 비트코인은 암호학 덕분에 꽤 안전하게 보호됩니다. 그래서 암호화폐라고 불리는 것입니다.
구체적으로 비트코인은 '키'라는 장치로 안전을 지킵니다. 키란 메시지에 대해 수학적으로 "이건 확실히 나에게서 온 것"이라고 보증할 수 있게 해 주는 정보 조각입니다. 비트코인 네트워크에서 계정을 만들면 흔히 '지갑'이라고 듣는 그 계정에는 두 개의 고유한 키가 연결됩니다. 바로 개인키와 공개키입니다.
개인키는 어떤 데이터에 표시를 남기는 역할을 합니다. 이를 '서명'이라고 하며, 다른 사람들이 나중에 그 서명을 검증할 수 있습니다. 예를 들어 "마이클이 올리비아에게 3비트코인을 보낸다"는 메시지를 네트워크에 보내려고 한다고 해 봅시다. 저는 나만 접근할 수 있고 다른 누구도 똑같이 만들 수 없는 개인키로 이 메시지에 서명합니다.
그다음 서명된 메시지를 비트코인 네트워크에 보내면, 모든 사람이 내 공개키를 사용해 서명이 맞는지 확인할 수 있습니다. 그래서 비트코인 거래를 기록하는 모든 사람은 이 거래를 자기 블록체인 사본에 추가해야 한다는 것을 알게 됩니다. 달리 말하면 공개키가 맞게 작동한다면, 그 메시지가 내 개인키로 서명되었고 내가 보내고자 한 것이라는 증거가 됩니다.
손으로 쓴 서명이나 신용카드 번호와 달리, 이런 신원 증명은 사기꾼이 위조할 수 없습니다.
각 거래의 '누가'가 중요한 것은 분명합니다. 올바른 사람들끼리 비트코인을 주고받도록 해야 하니까요. 하지만 '언제'도 중요합니다. 예를 들어 은행 계좌에 1000달러가 있는데 각각 1000달러짜리 물건을 두 개 사려 한다고 해 봅시다. 은행은 첫 번째 구매는 승인하고 두 번째는 거절할 것입니다.
은행이 그러지 않는다면 같은 돈을 여러 번 쓸 수 있게 됩니다. 언뜻 멋져 보일 수도 있지만 끔찍한 일입니다. 그런 식으로는 금융 체계가 작동할 수 없고, 결국 아무도 돈을 받지 못하게 되니까요. 그래서 제가 올리비아나 행크 중 한 명에게만 줄 돈밖에 없는데 둘 다에게 보내려 하면, 비트코인 시스템에는 이를 막는 장치가 들어 있습니다.
비트코인 네트워크와 지갑은 모두 자동으로 이전 거래 내역을 확인해서, 애초에 보낼 만큼의 비트코인을 가지고 있는지 확인합니다. 그런데 시간과 관련해 또 다른 문제가 생길 수 있습니다. 전 세계 곳곳에 블록체인 사본을 가진 사람이 많아서, 네트워크 지연 때문에 거래 요청을 받는 순서가 항상 같지는 않습니다.
그러면 저마다 조금씩 다른 블록을 가진 사람들이 생기는데, 그중 누구도 꼭 틀린 것은 아닙니다. 그럼 비트코인은 이 문제를 어떻게 해결할까요? 바로 문제를 푸는 것으로 해결합니다. 다만 수학 문제입니다.
블록체인에 거래 블록을 추가하려면, 장부를 관리하는 사람은 암호학적 해시 함수가 만든 특별한 수학 문제를 풀어야 합니다.
해시 함수란 어떤 크기의 입력이든 받아서 고정된 크기의 출력으로 바꾸는 알고리즘입니다. 예를 들어 입력으로 숫자 1-2-3-4가 주어졌고, 우리의 예시 해시 함수는 모든 숫자를 더하라고 한다고 해 봅시다. 이 경우 출력은 10이 됩니다. 해시 함수가 암호학에 아주 좋은 이유는, 입력이 주어지면 출력을 찾기는 아주 쉽지만, 출력을 보고 원래 입력을 알아내기는 아주 어렵기 때문입니다.
이 아주 단순한 예에서도 더해서 10이 되는 숫자 조합은 많이 있습니다. 입력이 '1-2-3-4'였다는 것을 알아내는 유일한 방법은 맞을 때까지 추측해 보는 것입니다.
비트코인이 쓰는 해시 함수는 SHA256으로, Secure Hash Algorithm 256-bit의 약자입니다. 이 함수는 원래 미국 국가안보국(NSA)이 개발했습니다. SHA256 해시 문제를 풀도록 특별히 설계된 컴퓨터는 문제 하나의 답을 평균 약 10분 만에 추측해 냅니다. 즉 맞히기 전까지 수십억, 수백억 번의 추측을 쏟아 낸다는 뜻입니다.
가장 먼저 해시를 푼 사람이 다음 거래 블록을 블록체인에 추가할 권리를 얻고, 그러면 그다음 수학 문제가 새로 생성되어 또 풀어야 합니다. 여러 사람이 거의 동시에 블록을 만들면, 네트워크는 그중 하나를 골라 그 위에 계속 쌓아 갑니다. 가장 길고 가장 신뢰받는 사슬이 되는 것이죠. 그리고 다른 갈래에 있던 거래들은 다시 대기 풀에 들어가 나중 블록에 추가될 기회를 기다립니다.
이 자원자들은 SHA256 문제를 풀도록 만든 특수 컴퓨터를 사는 데 수천 달러를 쓰고, 그 기계를 계속 돌리느라 전기 요금도 엄청나게 냅니다. 그런데 왜 그럴까요? 블록체인을 유지하면 무엇을 얻을까요? 그저 봉사 활동일까요?
비트코인에는 사실 이들에게 보상을 주는 장치가 내장되어 있습니다. 오늘날 여러분이 블록체인에 블록을 추가하는 경쟁에서 이기면, 12.5개의 새 비트코인이 허공에서 만들어져 여러분의 계좌에 지급됩니다. 장부를 지키는 이들을 다른 이름으로 아실지도 모르겠네요. 바로 '채굴자'입니다. 블록체인을 갱신하는 일은 해시 문제라는 곡괭이를 휘둘러 한 방에 큰돈을 캐는 것과 비슷하기 때문입니다.
비트코인이 처음 만들어진 2009년에는 사실상 눈에 띄는 가치가 없었습니다. 수십 개의 비트코인이 동전 몇 닢과 맞먹었을 정도입니다. 하지만 2016년 11월 10일 기준으로 비트코인 한 개는 708달러였습니다. 그러니 12.5비트코인은 8,850달러가 됩니다. 꽤 큰돈이죠.
현재 존재하는 모든 비트코인은 채굴자에게 보상을 주기 위해 만들어졌습니다. 새 거래 블록을 추가할 때 받는 큰 보상 말고도, 채굴자는 장부에 추가하는 거래마다 아주 적은 금액의 팁을 받는 것과 비슷하게 보상을 받습니다.
또 하나 주목할 점은 21만 블록마다 새 블록이 추가될 때 생성되는 코인의 수가 절반으로 줄어든다는 것입니다. 그래서 처음 50비트코인이던 보상은 25개로, 그다음 12.5개로 줄었습니다. 몇 년 뒤에는 약 6.25개가 되고, 계속 줄어듭니다. 결국 블록 하나에 담기는 거래가 많아져서, 채굴자는 주로 팁으로 보상을 받는 것이 여전히 수지가 맞게 될 것입니다.
현재 예측으로는 마지막 비트코인, 즉 약 2,100만 번째 코인은 2140년쯤 채굴될 것으로 보입니다. 이렇게 줄어드는 비트코인 생성 속도는 사실 금 같은 것을 땅에서 캐내는 속도를 본떠 설계된 것입니다. 발상은 비트코인 공급을 제한하면 시간이 지나면서 가치가 오를 것이라는 데 있습니다.
그렇다면 비트코인에 투자하는 것이 좋은 생각일까요? 이건... 사실 SciShow가 답할 만한 질문은 아닙니다. 비트코인은 아직 변동성이 크고 실험적인 단계입니다. 많은 사람이 좋아하기도 하고, 많은 사람은 실패할 운명이라고 생각하기도 합니다. 우리는 그저 흥미로운 아이디어라고 생각하고, 그것이 암호학이 다음에 우리에게 무엇을 가져다줄지 궁금하게 만든다고 생각합니다.
이번 SciShow 에피소드를 시청해 주셔서 감사합니다. 이 영상은 Patreon의 후원자들이 함께해 주셨습니다. 이 채널을 후원하고 싶으시다면 patreon.com/scishow 를 방문해 주세요. 그리고 youtube.com/scishow 에서 구독하는 것도 잊지 마세요!
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