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[디지털데일리 조윤정기자] 지난달 31일(현지시간) 구글 양자AI 연구팀이 미래의 양자컴퓨터가 비트코인의 개인키를 단 9분 만에 해독할 수 있다는 연구 결과를 발표하며 가상자산 시장에 파장이 일고 있다.

해당 수치는 소셜미디어를 통해 빠르게 확산됐고 가상자산 시장에서도 양자 내성 기술을 전면에 내세운 코인들은 50% 이상 상승했다.

◆“9분 만에 털리는 비트코인”...구글 리서치가 공개한 해킹 시나리오

4일(현지시간) 코인데스크에 따르면, 비트코인 거래가 이루어지는 과정에서 사용자의 지갑이 개인키로 서명을 마치면, 이와 연동된 공개키가 네트워크로 전송된다. 개인 키는 본인이 해당 코인을 소유하고 있음을 증명하는 비밀 번호다. 이후 이른바 ‘멤풀(mempool)’이라 불리는 대기 공간에 머문다. 해당 거래가 블록에 포함되기까지 평균 약 10분이 소요된다.

공개키와 개인키는 수학적으로 연결돼 있다. 기존 컴퓨터는 이 수학 문제를 역으로 풀 수 없지만, 양자컴퓨터가 소인수분해를 빠르게 해독할 수 있는 ‘쇼어 알고리즘(Shor's Algorithm)’을 구동할 경우 이론적으로 해독이 가능하다.

구글 양자AI 연구팀에 따르면, 양자컴퓨터는 사전 연산을 통해 해독 시간을 대폭 단축한다. 이 경우 멤풀에 공개키가 올라오는 시점부터 약 9분 안에 개인키를 도출해낼 수 있다. 비트코인 거래 최종 확정 시간인 10분보다 짧기 때문에 이론상 약 41%의 확률로 원래 거래가 완료되기 전에 자금을 탈취할 수 있다는 계산이 나온다.

다만 연구팀은 이 같은 공격을 실행하려면 약 50만개의 물리적 큐비트(qubit)를 갖춘 양자컴퓨터가 필요하다고 추산했다. 현재 세계 최대 수준의 양자 프로세서가 1000큐비트 내외임을 고려하면 현시점의 기술력으로 해당 위협이 당장 현실화될 가능성은 사실상 희박하다.

◆비트코인 690만개, 양자컴퓨터 앞에 ‘무방비’ 노출

하지만 9분이라는 시간 싸움보다 훨씬 치명적인 문제는 따로 있다. 전체 비트코인 공급량의 3분의 1에 달하는 약 690만 개의 비트코인이 이미 공개키가 영구적으로 노출된 지갑에 보관되어 있기 때문이다.

이 물량들에 대해서는 ‘9분의 경주’가 무의미하다. 양자컴퓨터를 확보한 공격자라면 아무런 시간 압박 없이 암호를 해독해 자산을 탈취할 수 있다.

특히 비트코인의 2021년 ‘탭루트(Taproot)’ 업그레이드가 이 문제를 악화시켰다는 지적도 나온다. 탭루트는 주소 작동 방식을 변경해 공개키가 기본적으로 체인 상에 표시되도록 했는데, 이로 인해 미래 양자 공격에 잠재적으로 취약한 지갑의 범위가 의도치 않게 확대됐다.

비트코인 네트워크의 채굴 과정 자체는 현재로서는 안전하다. 채굴에 쓰이는 SHA-256 알고리즘은 양자컴퓨터의 공격에 상대적으로 견고하기 때문에 블록 생성과 거래 기록은 정상적으로 유지된다. 문제는 네트워크가 아니라 개인 지갑이다.

공개키에서 개인키를 도출할 수 있게 된다면, 비트코인을 가치 있게 만드는 핵심인 ‘소유권 보증’이 무너진다. 키가 노출된 누구든 자산 탈취 위험에 처하게 되고, 네트워크 보안 모델 전체에 대한 신뢰가 흔들린다.

◆구글은 2029년 완료하는데… 가상자산 업계에 ‘PQC 합류’ 최후통첩

해법으로 제시되는 것은 ‘포스트 양자 암호(PQC)’다. 양자컴퓨터도 해독할 수 없는 알고리즘으로 기존 수학 문제를 대체하는 방식이다. 이더리움은 PQC 전환을 위해 8년째 준비 중이지만 비트코인은 아직 본격적인 논의조차 시작하지 않은 상태다.

구글 연구팀은 논문에서 “모든 취약 가상화폐 커뮤니티가 PQC로의 전환에 지체 없이 합류할 것을 촉구한다”고 밝혔다. 구글은 이번 논문을 임박한 시장 붕괴 예고가 아닌, 업계가 행동할 시간을 주기 위한 경고로 규정했다. 실제로 구글은 자사 보안 시스템을 2029년까지 포스트 양자 암호로 완전히 전환하겠다는 로드맵을 지난주 발표하기도 했다.

한편 연구팀은 비트코인 암호화의 근간인 타원곡선 이산로그 문제(ECDLP-256) 해독에 필요한 양자컴퓨팅 하드웨어가 기존 추정치보다 약 20배 감소했다고 밝혀 위협이 당초 예상보다 빨리 현실화될 수 있다는 점에서 업계의 선제적 대응이 시급하다는 목소리가 높아지고 있다.