양자 컴퓨팅 vs 비트코인: 타임라인, 위협, 그리고 홀더가 알아야 할 사항
구글의 윌로우(Willow) 양자 칩은 기존 슈퍼컴퓨터로 1,000만 구(septillion) 년이 걸릴 문제를 5분 만에 해결할 수 있습니다. 한편, 양자 컴퓨터가 이론적으로 해킹할 수 있는 주소에는 7,180억 달러 상당의 비트코인이 보관되어 있습니다. 당황해야 할까요? 아직은 아니지만, 시간은 계속 흐르고 있습니다.
비트코인에 대한 양자 위협은 '만약'의 문제가 아니라 '언제'의 문제입니다. 2026년에 들어서면서 논의의 중심은 회의적인 무시에서 진지한 대비로 옮겨갔습니다. 모든 비트코인 홀더가 타임라인, 실제 취약점, 그리고 이미 개발 중인 솔루션에 대해 이해해야 할 사항은 다음과 같습니다.
양자 위협: 수학적 분석
비트코인의 보안은 두 가지 암호화 기둥에 의존합니다. 트랜잭션 서명을 위한 타원곡선 디지털 서명 알고리즘(ECDSA)과 마이닝 및 주소 해싱을 위한 SHA-256입니다. 두 가지 모두 서로 다른 수준의 양자 위험에 직면해 있습니다.
**쇼어 알고리즘(Shor's algorithm)**은 충분 히 강력한 양자 컴퓨터에서 실행될 경우 공개 키에서 개인 키를 도출할 수 있습니다. 이는 공개 키가 노출된 모든 비트코인 주소의 자물쇠를 사실상 따는 것과 같으며, 비트코인에 대한 실존적 위협입니다.
**그로버 알고리즘(Grover's algorithm)**은 해시 함수에 대한 브루트 포스(무차별 대입) 속도를 제곱근 수준으로 가속하여, SHA-256의 유효 강도를 256비트에서 128비트로 줄입니다. 이는 우려되는 부분이지만 즉각적인 재앙은 아닙니다. 128비트 보안은 여전히 매우 강력하기 때문입니다.
핵심 질문: 비트코인에 쇼어 알고리즘을 실행하려면 얼마나 많은 큐비트(qubit)가 필요할까요?
추정치는 매우 다양합니다:
- 보수적 관점: 2,330개의 안정적인 논리 큐비트가 이론적으로 ECDSA를 깰 수 있음
- 실제 현실: 오류 정정 요구 사항으로 인해 100만 ~ 1,300만 개의 물리 큐비트가 필요함
- 서섹스 대학교 추정: 하루 만에 비트코인 암호화를 깨는 데 1,300만 개의 큐비트 필요
- 가장 공격적인 추정: 한 시간 내에 256비트 ECDSA 키를 해킹하는 데 3억 1,700만 개의 물리 큐비트 필요
구글의 윌로우 칩은 105 큐비트를 보유하고 있습니다. 105와 1,300만 사이의 격차는 전문가들이 아직 패닉에 빠지지 않는 이유를 설명해 줍니다.
현재 상황: 2026년 실태 점검
2026년 초 양자 컴퓨팅의 현황은 다음과 같습니다.
현재 양자 컴퓨터는 1,500개의 물리 큐비트 임계값을 넘어서고 있지만, 오류율은 여전히 높습니다. 단 하나의 안정적인 논리 큐비트를 만드는 데 약 1,000개의 물리 큐비트가 필요합니다. 공격적인 AI 지원 최적화가 있더라도, 12개월 만에 1,500개에서 수백만 개의 큐비트로 도약하는 것은 물리적으로 불가능합니다.
전문가들의 타임라인 추정:
| 출처 | 추정치 |
|---|---|
| 아담 백 (Blockstream CEO) | 20 ~ 40년 |
| 미셸 모스카 (워털루 대학교) | 2026년까지 근본적인 암호화 붕괴가 일어날 확률 7분의 1 |
| 업계 컨센서스 | 비트코인 해킹 능력을 갖추기까지 10 ~ 30년 |
| 미국 연방 정부 명령 | 2035년까지 ECDSA 단계적 폐지 |
| IBM 로드맵 | 2029년까지 500 ~ 1,000개의 논리 큐비트 확보 |
2026년의 컨센서스: 올해 양자 종말(Doomsday)은 오지 않습니다. 그러나 한 분석가가 언급했듯이, "2026년에 양자 컴퓨팅이 암호화폐 보안 인식의 최상위 위험 요소가 될 가능성은 높습니다."
7,180억 달러의 취약점: 어떤 비트코인이 위험한가?
모든 비트코인 주소가 동일한 양자 위험에 처한 것은 아닙니다. 취약성은 공개 키가 블록체인에 노출되었는지 여부에 전적으로 달려 있습니다.
고위험 주소 (P2PK - Pay to Public Key):
- 공개 키가 온체인에 직접 노출됨
- 비트코인 초기 시절(2009~2010년)의 모든 주소 포함
- 사토시 나카모토의 소유로 추정되는 110만 BTC가 이 카테고리에 해당함
- 총 노출액: 약 400만 BTC (공급량의 20%)
저위험 주소 (P2PKH, P2SH, SegWit, Taproot):
- 공개 키가 해싱되어 있으며 자금을 사용할 때만 공개됨
- 자금을 사용한 후 주소를 재사용하지 않는 한, 공개 키는 숨겨진 상태로 유지됨
- 현대적인 지갑 사용 방식은 자연스럽게 어느 정도의 양자 저항성을 제공함
핵심 통찰: 주소에서 자금을 한 번도 사용하지 않았다면 공개 키는 노출되지 않습니다. 하지만 자금을 사용하고 해당 주소를 재사용하는 순간 취약해집니다.
사토시의 코인은 독특한 딜레마를 안겨줍니다. P2PK 주소에 있는 110만 BTC는 더 안전한 형식으로 옮길 수 없습니다. 옮기려면 개인 키로 트랜잭션에 서명해야 하는데, 사토시가 그럴 수 있거나 그럴 것이라는 증거가 없기 때문입니다. 양자 컴퓨터가 충분한 성능에 도달하면, 이 코인들은 세계에서 가장 큰 암호화폐 현상금이 될 것입니다.
"지금 수집하고, 나중에 해독하라": 그림자 위협
양자 컴퓨 터가 오늘 당장 비트코인을 깰 수는 없더라도, 공격자들은 이미 내일을 준비하고 있을 수 있습니다.
"지금 수집하고, 나중에 해독하라(Harvest now, decrypt later)" 전략은 지금 블록체인에서 노출된 공개 키를 수집하여 저장해 두었다가, 양자 컴퓨터가 성숙해지기를 기다리는 것입니다. Q-데이(Q-Day)가 오면, 공개 키 아카이브를 가진 공격자들은 즉시 취약한 지갑에서 자금을 빼낼 수 있습니다.
국가 주도 행위자와 정교한 범죄 조직은 이미 이 전략을 실행하고 있을 가능성이 큽니다. 오늘 온체인에 노출된 모든 공개 키는 5~15년 후의 잠재적 표적이 됩니다.
이는 불편한 현실을 시사합니다. 노출된 모든 공개 키에 대한 보안 시계는 이미 돌아가기 시작했을 수 있습니다.
개발 중인 솔루션: BIP 360 및 양자 내성 암호화
비트코인 개발자 커뮤니티는 Q-Day를 마냥 기다리고만 있지 않습니다. 여러 솔루션이 개발 및 표준화 단계를 거치며 진행되고 있습니다.
BIP 360: Pay to Quantum Resistant Hash (P2TSH)
BIP 360은 양자 안전 비트코인을 향한 중요한 "첫 단계"로서 양자 내성 탭스크립트 네이티브(tapscript-native) 출력 유형을 제안합니다. 이 제안은 세 가지 양자 내성 서명 방식을 개략적으로 설명하며, 네트워크 효율성을 해치지 않으면서 점진적인 마이그레이션을 가능하게 합니다.
2026년까지 옹호자들은 P2TSH가 널리 채택되어 사용자들이 선제적으로 자금을 양자 안전 주소로 옮길 수 있기를 기대하고 있습니다.
NIST 표준 양자 내성 알고리즘
2025년 현재, NIST는 세 가지 양자 내성 암호화 표준을 확정했습니다.
- FIPS 203 (ML-KEM): 키 캡슐화 메커니즘
- FIPS 204 (ML-DSA / Dilithium): 디지털 서명 (격자 기반)
- FIPS 205 (SLH-DSA / SPHINCS+): 해시 기반 서명
BTQ Technologies는 이미 ML-DSA를 사용하여 ECDSA 서명을 대체하는 작동 가능한 비트코인 구현을 시연했습니다. 이들의 Bitcoin Quantum Core Release 0.2는 마이그레이션의 기술적 타당성을 입증합니다.
트레이드오프(Tradeoff) 과제
Dilithium과 같은 격자 기반 서명은 ECDSA 서명보다 훨씬 큽니다. 잠재적으로 10 ~ 50배 더 클 수 있습니다. 이는 블록 용량과 트랜잭션 처리량에 직접적인 영향을 미칩니다. 양자 내성 비트코인은 블록당 더 적은 수의 트랜잭션을 처리하게 되어 수수료가 증가하고, 잠재적으로 소규모 트랜잭션이 오프체인(off-chain)으로 밀려날 수 있습니다.
비트코인 보유자가 지금 해야 할 일
양자 위협은 실재하지만 당장 임박한 것은 아닙니다. 다음은 다양한 보유자 프로필에 따른 실질적인 가이드라인입니다.
모든 보유자 대상:
- 주소 재사 용 피하기: 이미 자금을 보냈던 주소로 비트코인을 다시 받지 마세요.
- 최신 주소 형식 사용: SegWit (bc1q) 또는 Taproot (bc1p) 주소는 공개 키를 해시화하여 보호합니다.
- 최신 정보 유지: BIP 360 개발 및 Bitcoin Core 릴리스 소식을 팔로우하세요.
상당량 보유자 대상 (> 1 BTC):
- 주소 감사: 블록 익스플로러를 사용하여 보유 자산 중 P2PK 형식의 주소가 있는지 확인하세요.
- 콜드 스토리지 갱신 고려: 주기적으로 자금을 새로운 주소로 이동시키세요.
- 마이그레이션 계획 수립: 양자 안전 옵션이 표준이 되었을 때 자금을 어떻게 이동할지 숙지하세요.
기관 보유자 대상:
- 보안 평가에 양자 리스크 포함: 블랙록(BlackRock)은 2025년 비트코인 ETF 신고서에 양자 컴퓨팅 경고를 추가했습니다.
- NIST 표준 및 BIP 개발 모니터링: 향후 마이그레이션 비용을 예산에 반영하세요.
- 수탁 서비스 제공업체 평가: 양자 마이그레이션 로드맵이 있는지 확인하세요.
거버넌스 과제: 비트코인만의 고유한 취약점
이더리움 재단을 통해 보다 중앙 집중적인 업그레이드 경로를 가진 이더리움과 달리, 비트코인 업그레이드는 광범위한 사회적 합의가 필요합니다. 양자 내성 마이그레이션을 강제할 중앙 권위체가 없습니다.
이로 인해 다음과 같은 몇 가지 과제가 발생합니다.
분실되거나 방치된 코인은 마이그레이션할 수 없습니다. 약 300만 ~ 400만 BTC가 영원히 분실된 것으로 추정됩니다. 이 코인들은 무기한으로 양자 취약 상태로 남게 되며, 양자 공격이 가능해지는 순간 잠재적으로 탈취 가능한 영구적인 비트코인 풀이 됩니다.
사토시의 코인은 철학적인 질문을 던집니다. 커뮤니티가 사토시의 P2PK 주소를 선제적으로 동결해야 할까요? 아바랩스(Ava Labs)의 CEO 에민 귄 시러(Emin Gün Sirer)는 이를 제안했지만, 이는 비트코인의 불변성 원칙에 근본적인 도전이 될 것입니다. 특정 주소를 동결하기 위한 하드포크는 위험한 전례를 남길 수 있습니다.
조정에는 시간이 걸립니다. 연구에 따르면 모든 활성 지갑의 마이그레이션을 포함한 전체 네트워크 업그레이드를 수행하려면 낙관적인 시나리오에서도 최소 76일간의 전념적인 온체인 노력이 필요합니다. 실제로는 지속적인 네트워크 운영과 병행해야 하므로 마이그레이션에 수개월 또는 수년이 걸릴 수 있습니다.
사토시 나카모토는 이러한 가능성을 예견했습니다. 그는 2010년 BitcoinTalk 게시물에서 다음과 같이 썼습니다. "만약 SHA-256이 완전히 깨진다면, 문제가 시작되기 전의 정직한 블록체인이 무엇인지에 대해 합의를 이루고, 이를 고정(lock)한 뒤 새로운 해시 함수로 계속 진행할 수 있을 것이라고 생각합니다."
문제는 위협이 현실화되기 전(후가 아니라)에 커뮤니티가 그 합의를 이룰 수 있느냐 하는 것입니다.
결론: 패닉 없는 긴박함
비트코인을 무력화할 수 있는 양자 컴퓨터는 10 ~ 30년 후에나 나타날 가능성이 높습니다. 당장의 위협은 낮습니다. 그러나 준비되지 않았을 때의 결과는 파멸적이며, 마이그레이션에는 시간이 걸립니다.
암호화폐 산업의 대응은 위협의 수준에 걸맞아야 합니다. 즉, 사후 반응적인 것이 아니라 신중하고 기술적으로 엄밀하며 선제적이어야 합니다.
개인 보유자의 행동 수칙은 명확합니다. 최신 주소 형식을 사용하고, 재사용을 피하며, 정보를 계속 파악하는 것입니다. 비트코인 생태계에 있어 향후 5년은 양자 내성 솔루션이 실제로 필요해지기 전에 이를 구현하고 테스트하는 데 매우 중요한 시기가 될 것입니다.
양자 시계는 가고 있습니다. 비트코인에게 시간이 아주 없는 것은 아니지만, 적응할 수 있는 시간이 무한한 것도 아닙니다.
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