전체 공급량의 약 30%에 해당하는 약 604만 비트코인의 공개키가 이미 블록체인에 노출되어 있다. 이 단 한 가지 통계만으로도 비트코인 지갑의 양자 보안이 이론적인 우려가 아니라 실제로 측정 가능한 위험이라는 점이 드러난다. 이제 와이오밍에 기반을 둔 블록체인 보안 회사인 AmericanFortress의 연구진이, 보유자가 자금을 이동하지 않고도 이러한 지갑을 보호할 수 있다고 믿는 시스템을 제안했다.
Summary
핵심 요약
- AmericanFortress는 지갑 소유자가 시드 문구를 공개하지 않고도 소유권을 증명할 수 있게 해주는 사후 양자(Post-Quantum) 시스템인 ZKPoSP(Zero-Knowledge Proof of Seed Provenance, 시드 출처에 대한 영지식 증명)를 제안했다.
- 이 시스템은 가장 널리 사용되는 지갑 표준인 BIP32, BIP44, SLIP-10을 지원한다.
- 증명 생성 벤치마크는 12~13초 수준이며, 검증에는 단지 9~10밀리초만 소요되었다.
- 블록체인 분석 업체 글래스노드는 약 604만 BTC의 공개키가 양자 공격에 취약한 상태로 노출되어 있다고 추정했다.
- ZKPoSP는 현재 연구 제안 단계이며, 실제 사용을 위해서는 지갑 제공업체, 거래소, 개발자, 채굴자들의 동의와 참여가 필요하다.
AmericanFortress, 양자 위협으로부터 암호화폐 지갑을 보호하기 위해 ZKPoSP 제안
이 시스템의 이름은 ZKPoSP로, Zero-Knowledge Proof of Seed Provenance(시드 출처에 대한 영지식 증명)의 약자이며, 지갑 소유권이 검증되는 방식을 근본적으로 재고하는 개념을 담고 있다. 이 연구는 “ZKPoSP: Post-Quantum Zero-Knowledge Proofs for Hierarchical Deterministic Wallets”라는 제목의 논문으로 발표되었다.
현재 표준 지갑은 소유권 증명을 위해 타원 곡선 암호(ECC)에 의존한다. 문제는 이 방식이 공개키를 노출한다는 점이며, 충분히 강력한 양자 컴퓨터는 공개키로부터 역으로 개인키를 도출해 공격자에게 자금에 대한 완전한 통제권을 줄 수 있다는 것이다. ZKPoSP는 타원 곡선 서명을 영지식 증명으로 대체함으로써 이 문제를 완전히 우회한다.
타원 곡선 서명 대신 영지식 증명 사용
영지식 증명은 누군가가 시드 문구 자체를 공개하지 않고도 지갑의 시드 문구를 통제하고 있음을 증명할 수 있게 해준다. 이 차이는 매우 중요하다. 설령 개인키가 어떤 방식으로든 노출되더라도, 지갑 소유권의 진정한 근원인 시드 문구는 여전히 숨겨진 상태로 남기 때문이다. 연구진은 이러한 설계가 사후 양자 환경에서도 지갑을 안전하게 유지한다고 주장한다.
팀은 RISC Zero 영지식 가상 머신을 사용해 Rust로 ZKPoSP의 동작 구현체를 구축했다. 논문은 또한 Q-Day — 양자 컴퓨터가 현재의 암호 표준을 깨뜨릴 수 있게 되는 가상의 시점 — 이후에 작동하도록 특별히 설계된 더 빠른 운영 모드에 대해서도 설명한다.
BIP32, BIP44, SLIP-10 지갑 표준과의 호환성
이 제안의 실용적인 측면 중 하나는 이미 사용 중인 가장 일반적인 지갑 인프라와의 호환성이다. ZKPoSP는 BIP32, BIP44, SLIP-10 키 파생 표준을 따르는 지갑과 함께 작동하도록 설계되었는데, 이는 오늘날 사용되는 대다수 계층적 결정적 지갑의 기반이 되는 사양들이다. 이러한 호환성 덕분에 완전히 새로운 지갑 아키텍처를 요구하는 시스템에 비해 도입 장벽이 낮아진다.
ZKPoSP의 기술적 혁신과 성능 벤치마크
핵심 증명 시스템을 넘어, AmericanFortress 팀은 QBIP32라는 새로운 암호 구성 요소를 도입했다. 이는 여러 타원 곡선에서 작동하도록 설계된 키 파생 방식이다. 이러한 다중 곡선 호환성은 암호 표준이 계속 진화하는 상황에서 시스템을 미래지향적으로 설계하기 위한 것이다.
QBIP32: 다중 타원 곡선 호환 키 파생
QBIP32는 기존 파생 표준의 논리를 확장하면서 여러 곡선 유형에 대한 지원을 내장한다. 이는 서로 다른 블록체인 생태계가 서로 다른 타원 곡선을 사용하고, 단일 곡선에만 고정된 파생 방식은 네트워크 간 이식성을 제한한다는 점에서 의미 있는 기술적 기여다.
증명 생성 및 검증 시간
초기 벤치마크에 따르면 증명 생성에는 12~13초가 소요되며, 검증은 단지 9~10밀리초 만에 완료된다. 이러한 비대칭성은 의도적이면서도 실용적이다. 증명 생성이 다소 느리더라도 일회성 또는 드문 작업이라면 허용 가능하지만, 네트워크 차원에서는 거래를 빠르게 처리해야 하므로 검증 속도가 훨씬 더 중요하기 때문이다. 이러한 벤치마크가 실제 운영 환경의 다양한 하드웨어 구성에서도 유지되는지는 아직 검증이 필요하다.
양자 컴퓨팅 위협과 사후 양자 암호의 시급성
비트코인에 대한 양자 위협은 추상적인 공학적 가정이 아니라 구체적인 메커니즘을 가진다. 충분히 강력한 양자 컴퓨터는 쇼어(Shor)의 알고리즘을 사용해 공개된 공개키로부터 지갑의 개인키를 직접 계산할 수 있다. 비트코인 거래가 브로드캐스트될 때마다 송신자의 공개키가 블록체인에 노출되며, 이 노출의 순간이 바로 공격 창구가 된다.
비트코인 블록체인에서 노출된 공개키의 위험
글래스노드에 따르면 약 604만 BTC의 공개키가 이미 영구적으로 노출된 상태이며, 이는 해당 지갑들이 지금 이 순간 잠재적 취약 상태에 놓여 있음을 의미한다. 현재는 어떤 양자 컴퓨터도 비트코인의 암호 체계를 대상으로 쇼어의 알고리즘을 실행할 만큼의 규모를 갖추지 못했기 때문에 위협이 현실화되지는 않았다. 그러나 “아직 불가능한” 상태와 “이미 가능한” 상태 사이의 짧은 구간이 바로 AmericanFortress와 같은 연구진이 그 도래 이전에 닫으려 하는 시간적 간극이다.
쇼어 알고리즘과 공개키에서 개인키로 가는 경로
연구진은 구글의 Willow 프로세서와 같은 개발 사례를 포함한 양자 하드웨어의 진전을, 타임라인이 압축되고 있다는 증거로 인용했다. 쇼어 알고리즘은 수십 년 전부터 이론적으로는 잘 알려져 있었으며, 시간이 지나면서 변하는 것은 실제 키 길이에 대해 이를 실행하는 데 필요한 양자 하드웨어의 규모다. 그 하드웨어 임계값이 넘어서는 순간, 공개키가 노출된 지갑은 즉각적으로 취약해진다.
이 때문에 604만 BTC라는 수치가 매우 중대한 의미를 갖는다. 이는 앞으로의 행동 변화를 통해서는 안전하게 만들 수 없는, 이미 공개키가 블록체인 역사 속에 영구히 새겨져 버린 자금의 알려진 정량적 규모를 나타내기 때문이다.
양자 내성 지갑 도입의 현재 상태와 과제
ZKPoSP는 현재로서는 연구 제안 단계에 머물러 있다. 아직 어떤 블록체인 네트워크도 이를 채택하지 않았으며, 논문 수준에서 실제 운영 환경으로 옮기기 위해서는 광범위한 생태계 전반의 조율이 필요하다. 지갑 제공업체, 거래소, 개발자, 채굴자 모두가 새로운 표준을 지원해야만 대규모로 의미 있는 보호 효과를 제공할 수 있다.
다른 업계 노력과 정부 지원
AmericanFortress는 고립된 상태로 일하고 있는 것이 아니다. Project Eleven은 Q-Day 이후에도 시드 문구를 통해 지갑 소유권을 증명할 수 있는 관련 방식을 제안했다. BTQ Technologies는 한 걸음 더 나아가, 양자 내성 거래 형식을 시험하기 위해 특별히 설계된 비트코인 양자 테스트넷에서 BIP-360을 테스트했다.
기관 측면에서는 BlackRock, Coinbase, Strategy, Fidelity Digital Assets, Galaxy 등이 참여한 Bitcoin Security Consortium이 양자 방어를 주요 초점으로 삼아 3년에 걸쳐 비트코인 보안 연구에 1,500만 달러를 지원하겠다고 약속했다. 미국 상무부 역시 양자 컴퓨팅 연구, 개발, 제조 프로그램에 20억 달러 이상을 투입하기로 약속했다.
민간 컨소시엄 자금과 정부 투자의 결합은 더 넓은 기술·금융 업계가 양자 위험의 실재 여부를 두고 논쟁하는 단계를 이미 지나쳤음을 보여준다. 이제 남은 개방형 질문은 순서의 문제다. ZKPoSP와 같은 암호 표준이, 위협이 실제로 작동 가능한 수준에 이르기 전에 필요한 업계 차원의 조율을 이뤄낼 수 있을지 여부다. 이미 공개키가 노출된 약 600만 비트코인에 대해서는, 그 경쟁이 이미 시작된 셈이다.
FAQ
ZKPoSP란 무엇이며, 어떻게 비트코인 지갑을 보호하나요?
ZKPoSP(Zero-Knowledge Proof of Seed Provenance, 시드 출처에 대한 영지식 증명)는 AmericanFortress가 제안한 사후 양자 암호 시스템이다. 이 시스템은 지갑 소유자가 전통적인 타원 곡선 서명을 대체하는 방식으로, 시드 문구를 실제로 공개하지 않고도 시드 문구에 대한 통제권을 증명할 수 있게 해준다. 시드가 계속 숨겨진 상태로 유지되기 때문에, 개인키가 노출되더라도 지갑은 안전하게 유지되며 양자 공격에 대한 내성을 갖게 된다.
왜 양자 컴퓨터가 비트코인 지갑 보안에 위협이 되나요?
양자 컴퓨터는 쇼어 알고리즘을 사용해 공개된 공개키로부터 개인키를 도출할 수 있다. 모든 비트코인 거래는 송신자의 공개키를 블록체인에 노출시키며, 이때가 취약성이 발생하는 창구가 된다. 충분히 발전된 양자 컴퓨터는 이 노출을 악용해 서명을 위조하고 자금을 탈취할 수 있다.
ZKPoSP는 어떤 지갑 표준을 지원하나요?
ZKPoSP는 BIP32, BIP44, SLIP-10 키 파생 표준을 사용하는 계층적 결정적 지갑을 지원하며, 이는 오늘날 암호화폐 지갑 생태계에서 가장 널리 채택된 사양들이다.
ZKPoSP는 현재 구현되었거나 널리 채택되었나요?
아니다. ZKPoSP는 아직까지 실제 도입 사례가 없는 연구 제안 단계에 머물러 있다. 이를 운영 단계로 전환하려면 블록체인 생태계 전반에서 지갑 제공업체, 거래소, 개발자, 채굴자들의 폭넓은 협력이 필요하다.
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