돼지코인과 IBM특허로 ‘블록체인 물류’ 쉽게 보기

블록체인이 돼지를 만났을 때? 블록체인 원리의 모든 것

IBM이 출원한 세 가지 블록체인 특허 톺아보기

글. 김시우 ECM특허법률사무소 대표변리사

물류 산업은 블록체인 기술을 활용할 수 있는 여지가 많은 산업 영역 중 하나입니다. 물류 산업 내 다양한 영역에선 데이터와 비용에 대한 처리가 산발적으로 일어나고, 실물의 이동에 대한 추적 및 관리가 필요합니다. 이때, 블록체인 기술을 활용한다면 신뢰도 높은 관리 시스템을 구축할 수 있습니다. 그렇다면 먼저 블록체인 기술의 원리를 통해 거래 참여자들이 가진 물류 데이터를 어떤 방식으로 ‘믿을 수 있게’ 관리하는지 살펴보겠습니다.(편의상 POW(Proof of Work)* 방식의 퍼블릭(Public) 블록체인에 대해서만 설명합니다)

돼지유통으로 바라본 블록체인

가령 제주도에서 도축된 돼지고기가 서울의 소비자에게 가는 상황을 가정해 봅시다. 돼지고기는 유통 과정에서 다양한 절차를 거칠 것입니다. 그 과정에서 가장 중요한 것은 돼지고기가 도축된 날짜, 도축된 이후 돼지고기가 보관/저장된 온도에 대한 정보 이력을 확보하는 것입니다. 아래 그림처럼 도축일과 온도이력 데이터가 블록에 저장된다면, 고객은 제주도 돼지고기가 언제 도축된 것인지, 운송 과정 중에 비정상적인 보관 과정이 없었는지 여부를 블록체인 상의 기록을 통해 확인할 수 있습니다.

그럼 돼지고기 유통과정이 어떻게 블록체인 상에 기록되는지 살펴보겠습니다. 도축일 데이터를 가진 블록을 블록체인에 추가하기 위해서는 블록의 블록 해시(Block Hash)값이 결정되어야 합니다.

해시 함수는 함수의 한 종류입니다. 해시 함수는 입력값의 변화에 따라 다른 결과값을 내놓는 함수로서 특징은 결과값을 기반으로 입력값을 역으로 알 수 없다는 특징을 가지고 있습니다. 해시값은 해시 함수의 출력값이고, 블록 해시값은 문제의 조건을 만족하는 해시값 중 가장 먼저 찾아진 해시값입니다.

좀 더 구체적으로 설명해보자면, 위와 같이 <‘돼지고기 도축일’과 ‘x’값이 해시 함수의 입력값으로 들어가는 경우, ‘A’로 시작하는 해시값을 가지는 x를 찾으라는 문제>가 있다면, 답은 여러 가지가 될 수 있습니다. 예를 들어, (x=10, 해시값=ABCDE), (x=17, 해시값=AXCDE), (x=25, 해시값=ACDEX) 등이 문제의 정답이 될 수 있습니다. 문제의 조건을 만족하는 여러 가지 가능한 해시값 (ABCDE, AXCDE, ACDEX) 중 마이닝풀*이 연산하여 가장 먼저 찾은 해시값(x=10인 경우, 해시값=ABCDE)이 블록 해시값으로 결정됩니다.

쉬운 문제로 보일 수 있지만, 실제 해시값의 모양은 일정한 길이로 산출된 임의의 알파벳과 숫자의 조합입니다. 난이도 조절에 따라 엄청나게 많은 컴퓨터가 많은 시간을 들여 계산을 해야 위의 조건을 만족하는 x값을 찾아낼 수 있습니다.

위 그림에서와 같이 컴퓨팅 파워(마이닝풀1, 마이닝풀2, 마이닝풀3)를 이용해 문제를 푸는 경우, 위의 상황에선, 마이닝풀3이 A로 시작하는 해시값을 만족하는 x를 찾았고(x는 10, 해시값은 ABCDE), 해당 해시값이 블록1의 블록해시값으로 결정되었습니다. 그리고 답을 찾은 마이닝풀3에게 보상으로 ‘돼지코인’이 한 개가 제공됩니다. 이 ‘돼지코인’은 다양하게 활용될 수 있습니다. 돼지코인의 활용방법에 대해서는 좀 더 뒤에서 살펴보겠습니다.

블록1의 블록 해시값 ‘ABCDE’는 이후 아래 그림에서처럼 블록2의 블록 해시값을 결정하기 위해 사용됩니다. 즉, 이전 블록의 블록 해시값을 기반으로 다음 블록의 블록 해시값이 결정되는 것입니다.

블록체인 사전에 변조는 없다

블록체인은 기록된 데이터의 변조가 불가능합니다. 예를 들어, 변조자 컴퓨터가 악의적으로 돼지고기 도축일 정보를 변조하고자 한다면, 변조자 컴퓨터는 돼지고기 도축일 정보를 변경한 블록1’로부터 그 이후의 모든 블록(블록2’, 블록3’)을 순서대로 다시 채굴해야 합니다.

즉, 변조자 컴퓨터는 블록1’부터 시작되는 다른 블록들의 블록해시를 다시 찾아내는 과정을 거쳐야 합니다. 만약, 전체 마이닝풀을 기반으로 블록 하나를 채굴하는데 10분이 걸린다고 한다면, 변조자 컴퓨터 하나의 연산능력은 낮기 때문에 변조자 컴퓨터가 하나의 블록을 채굴하기 위해서는 엄청난 시간(예를 들어, 24시간)이 걸리게 됩니다. 혼자 답을 찾아내는 것 자체가 불가능할지도 모릅니다.

변조자 컴퓨터가 블록1’ 및 블록2’를 변조 블록을 포함하는 변조 블록체인에 생성하는 동안, 기존의 마이닝풀에 포함되는 다른 컴퓨터는 블록4, 블록5, 블록6, 블록7, 블록8 등을 원래의 블록체인에 계속적으로 생성해나갈 것입니다. 즉, 변조 블록체인의 길이는 결과적으로 원조 블록체인의 길이보다 짧아지게 됩니다. 블록체인이 서로 다른 길이를 가질 경우, 더 많은 작업 증명이 수행되어 길이가 더 긴 블록체인이 선택되고, 변조 블록체인은 버려지게 됩니다.

만약, 악의를 가진 변조자 컴퓨터가 더 높은 컴퓨팅 파워를 가진 경우, 변조 블록체인의 길이가 더 긴 길이를 가질 수 있고, 블록 내의 데이터의 변조도 가능할 수 있습니다.

하지만, 이러한 일은 경제적인 논리로 인해 발생될 수 없습니다. 왜냐하면, 그만큼 많은 컴퓨팅 파워를 가진 변조자는 돼지 코인을 많이 보유한 보유자이고, 돼지코인을 발생시키는 블록체인의 신뢰도를 떨어뜨리고 무용화시켜야 할 동기가 없기 때문입니다. 따라서 블록에 포함되는 데이터에 대한 임의적인 변조는 불가능합니다.

이러한 변조를 방지하기 위해서는 컴퓨팅 파워는 집중되지 않고 분산되어야 하고, 따라서 블록체인을 기반으로 서비스를 운영하는 주체보다는 제3자의 컴퓨팅 파워에 의해서 유지되는 블록체인이 생성되어야 합니다. 블록체인에 대한 보상과 블록체인이 분리될 수 없는 이유 중 하나입니다.

블록체인의 보상, 코인(토큰)

그렇다면 앞서 블록체인 유지에 대한 보상으로 제공된 돼지코인은 어디에서 사용될 수 있을까요? 이것은 비즈니스적인 관점의 문제입니다. 물류업자, 도매업자, 소매업자, 소비자는 돼지코인을 사용하여 물류 및 상품에 대한 비용을 지불할 수 있습니다. 또한, 블록체인 상에는 계약에 대한 정보가 업로드되고, 계약이 이행된 경우, 계약에 따른 비용이 바로 지불될 수 있습니다. 블록체인 상에서 수행되는 계약이 스마트 컨트랙트(Smart Contract)입니다.

돼지고기의 유통과정에는 수없이 많은 거래 참여자가 등장하고, 거래 참여자 간엔 그만큼의 ‘계약’이 발생합니다. 하지만 설명의 편의 상, 앞선 예시에 기반하여 블록체인 상에 두 개의 계약이 올라가 있다고 가정해 보겠습니다.

계약1의 조건이 만족되는지 여부에 대한 판단은 블록체인 상의 데이터를 기반으로 이뤄집니다. 계약1의 조건이 만족되는 경우, 도매업자의 전자지갑에서 도축업자의 전자지갑으로 돼지코인이 전송되고, 돼지코인의 전송 기록도 블록체인 상에 기록됩니다. 계약2 역시 마찬가지입니다. 계약2의 조건이 만족되는 경우, 도매업자의 전자지갑에서 물류업자의 전자지갑으로 돼지코인이 전송되고, 돼지코인의 전송 기록 역시 블록체인 상에 기록됩니다.

아마도 돼지코인과 법정화폐 간에는 교환비율이 존재할 것입니다. 해당 교환비율에 따라 도축업자 및 물류업자는 돼지코인을 원화로 교환할 수 있습니다. 즉, 블록체인 상에 기록된 계약 사항에 따라 대가의 지불이 바로 수행되며, 지불에 대한 기록 역시 블록체인 상에 남아 투명하게 관리될 수 있습니다.

IBM이 출원한 세 가지 블록체인 특허

이렇듯 블록체인은 복잡한 거래 구조를 가진 산업에서 활용 효과가 큰 기술입니다. 앞서 말한 것처럼 물류산업 역시 그에 포함됩니다. 실제로 최근 많은 물류 영역의 다양한 업체들이 블록체인 시스템을 개발, 도입하기 위한 준비를 시작했습니다. 대표적인 업체로 세계 최대 해운업체 A.P 몰러-머스크(A.P. Moller Maersk)가 있습니다. 머스크는 IBM과 함께 블록체인 기술을 활용하여 국제 무역의 효율성과 안전성을 강화할 합작법인회사(조인트벤처, JV)를 설립할 계획이라고 밝혔습니다. 이들이 블록체인을 도입해 얻고자 하는 것은 무엇일까요?

(출처= IBM 블록체인 블로그)

위 그림은 블록체인으로 인해 변화되는 물류산업의 구조를 나타냅니다. 두 개의 그림을 단순히 비교해보면, 인가권자(Authority)의 비중이 줄어들고, 통합된 네트워크를 통해 다양한 업무가 관리 가능함을 확인할 수 있습니다. 여기서 통합된 네트워크가 바로 블록체인입니다. 이전까지 많은 자원을 활용하여 관리 및 인증 절차를 수행했지만, 실제로 이러한 관리 및 인증에 대한 신뢰도를 검증받기 어려웠습니다.

하지만, 블록체인이 단대단 공급사슬(End-to-end Supply Chain)에 활용되면서 관리 및 인증을 위한 절차가 간소화되고, 인증의 결과에 대한 신뢰도는 참여자 모두가 신뢰할 수 있는 최대값을 가질 수 있습니다. 아래에서는 IBM이 출원한 블록체인 특허들을 통해 IBM의 블록체인특허가 물류 산업에 적용되었을 때 예상되는 변화에 대해 간략하게 논의해보려고 합니다.

특허① ENTERPRISE BLOCKCHAIN AND TRANSACTIONAL SYSTEMS(US2017/0213209)

본 특허에서 블록체인 구성 방법이 개시됩니다. 블록체인(250) 외에 트랜잭션(Transaction)에 관련된 정보를 저장하는 트랜잭션 블록(210)이 별도로 존재하고, 트랜잭션 블록(210)에 저장된 데이터를 기반으로 블록체인(250)이 생성됩니다. 트랜잭션은 거래 또는 특정한 계약(조건과 이행)을 의미합니다. 위에서 설명한 바와 같이 블록체인(250) 상의 블록에는 블록 해시값이 존재하고, 현재 블록의 블록 해시값은 다음 블록의 블록 해시값을 결정하기 위한 하나의 요소입니다.

트랜잭션 블록(210)에는 타임스탬프(트랜잭션이 생성된 시간에 대한 정보), 카테고리(트랜잭션의 카테고리), 트랜잭션 아이디에 대한 정보가 포함될 수 있습니다. 트랜잭션 블록(210)은 블록체인(250)에 저장된 데이터와 연관되어 언제, 어떠한 순서로 데이터가 블록체인(250)에 저장되었는지에 대한 확인이 가능하도록 합니다. 별도의 서버가 블록체인 및 트랜잭션 블록에 대한 관리를 수행할 수 있습니다.

본 특허가 물류산업에 적용된다면, 물류 관련 트랜잭션 데이터(상품 이동 데이터, 상품 보관 데이터, 상품 비용 지불 데이터 등)가 생겨나면, 트랜잭션 블록이 생성되고, 트랜잭션 블록 상의 데이터 중 블록체인 상에 저장이 필요한 일부 데이터가 블록체인 상에 저장될 것입니다.

예를 들어, 미국에서 한국으로 상품이 배송되는 경우, 현재 상품의 위치 및 상품의 보관 상태에 대한 데이터가 블록체인 상에 저장될 수 있습니다. 또한, 사용자는 트랜잭션 블록 상의 트랜잭션 아이디를 기반으로 블록체인 상의 데이터를 탐색하여 상품이 적정한 상태에서 보관되어 이동되어 왔는지에 대한 추적과 현재 위치에 대한 추적을 수행할 수 있습니다.

② DECENTRALIZED AUTONOMUS EDGE COMPUTE COORDINATED BY SMART CONTRACT ON A BLOCKCHAIN(US2017/0279774)

본 특허는 블록체인 기반의 스마트 컨트랙트(Smart Contract)에 관한 것입니다. 블록체인 상에는 다양한 스마트 컨트랙트가 올라갈 수 있고, 스마트 컨트랙트에 따라 엔터티 장치(Entity Device)가 호스트 장치(Host Device)에 계약에 따른 데이터를 요청할 수 있습니다. 호스트 장치는 데이터를 수집하여 제공할 수 있는 장치이고, 엔터티 장치는 수집된 데이터를 요청하여 서비스 받는 장치입니다.

구체적으로, 블록체인 상에 호스트 장치의 센서를 통해 다양한 실시간 센싱 데이터가 수집될 수 있습니다. 호스트 장치는 레이더 수신기, 온도 센서, 광센서, 모션센서와 같은 다양한 센싱 장치를 포함하는 컴퓨터로서 실시간 센싱 데이터를 수집합니다.

블록체인 상의 스마트 컨트랙트에 따라 호스트 장치가 수집한 데이터는 엔터티 장치로 보내집니다. 또한, 엔터티 장치는 필요한 데이터를 추출하기 위한 소프트웨어 모듈을 호스트 장치로 전송하고, 호스트 장치는 소프트웨어 모듈을 기반으로 실시간 센싱 데이터를 정리하고, 데이터 크기를 줄인 뒤 엔터티 장치로 제공합니다.

본 특허가 물류 산업에 적용된다면, 물류 과정에서 발생하는 다양한 데이터를 필요로 하는 업체와 해당 데이터를 가지고 있는 업체는 스마트 컨트랙트 기반의 계약을 체결해, 물류 관련 데이터를 거래할 수 있습니다.

가령 육류는 온도 추적이 중요한 품목입니다. 이때 육류 배송업자와 온도정보 제공업체는 온도 정보 제공 계약을 스마트 컨트랙트 기반으로 맺습니다. 온도정보 제공업체는 배송 과정 중 각 구역에 설치된 온도 센서를 통해 측정된 결과값을 얻습니다. 이후 육류 배송업자의 장치는 블록체인 상의 스마트 컨트랙트 기반으로 호스트 장치에 접속하고, 호스트 장치는 육류 배송업자에게 온도 정보를 제공합니다.

③ EFFICIENT CLEARINGHOUSE TRANSACTION WITH TRUSTED AND UN-TRUSTED ENTITIES(US 9,824,031)

본 특허는 거래 참여자 간 신뢰 정도에 관계없이 블록체인을 활용해 거래를 진행하는 방법에 관한 것입니다. 위 그림의 A와 B는 상호 신뢰 관계에 있고, A와 C, B와 C는 상호 불신뢰 관계에 있습니다. 신뢰 관계에 있는 A와 B 모두 C와는 불신뢰 관계인데, A와 B가 동시에 C에게 대금을 지급해야 하는 상황입니다. A는 B에게 거래대금 20, C에게는 10을 줘야하고, B는 C에게 거래대금 10을 보내야 합니다.

이때 거래상의 번거로움과 거래로 인해 불필요하게 발생되는 이중 비용을 피하기 위해 블록체인을 활용하여, B-C의 거래를 A-C의 거래로 이동시켜 기존 A-C의 거래와 함께 처리될 수 있습니다. 즉, A에서 C로 한 번에 대금 20이 지불되는 것입니다. 거래의 이전 및 처리에 대한 기록은 블록체인 상에 기록됩니다. 즉, 블록체인 상의 거래 장부를 기반으로 불필요한 복수의 대금 거래를 줄이고, 이중 거래로 인해 발생하는 중복 거래 수수료를 줄일 수 있습니다.

이렇게 IBM이 출원한 특허를 통해 블록체인이 물류산업에서 활용될 수 있는 가능성을 살펴보았습니다. 특허는 출원일 이후 1년 6개월이 지난 후에 공개되는 특성이 있습니다. 따라서 아직까지 블록체인과 관련해 많은 특허가 검색되진 않습니다. 특히 물류에 특화된 블록체인 기술 특허들은 더욱 찾아보기 힘듭니다.

하지만 블록체인은 앞서 말한 것처럼 산업이 가진 애로사항을 크게 해소시킬 수 있는 기술입니다. 이에 따라 향후 기업들의 블록체인 특허 출원 개수는 점점 늘어날 것으로 예상됩니다. 국내 물류업체 역시 자체적인 블록체인 연구와 연구 개발 결과에 대한 특허 출원을 통해 변화되는 물류 산업에 있어 선도적인 역할을 수행할 수 있기를 기대해 봅니다.