양자컴퓨터 시대, 비트코인 온체인 보안은 강화되지만 라이트닝 네트워크는 취약
CryptoSlate2026년 9월 23일 05:151
다가오는 양자컴퓨터 시대에 대비하여 비트코인 온체인(on-chain) 거래의 보안을 강화하기 위한 움직임이 진행되고 있지만, 비트코인의 보조 결제 시스템인 라이트닝 네트워크(Lightning Network)의 오프체인(off-chain) 기능은 여전히 취약점에 노출될 수 있다는 연구 결과가 나왔습니다. 이는 비트코인 자체의 암호화 기술 발전과 함께, 라이트닝 네트워크의 개별적인 보안 강화가 시급함을 시사합니다.
최근 발표된 연구 논문에 따르면, PQLN(Post-Quantum Lightning Network)이라는 이름의 연구 프로토타입은 양자컴퓨터의 공격에도 안전한(quantum-safe) 차세대 암호화 알고리즘을 라이트닝 네트워크의 다섯 가지 핵심 오프체인 기능에 적용하는 실험을 진행했습니다. 이 기능들은 노드와 채널 정보를 분산하는 '고십(gossip)' 메커니즘, 암호화된 노드 간 통신, 서명된 인보이스 및 재사용 가능한 결제 제안, 그리고 결제 경로 정보를 숨기는 '어니언(onion) 패킷' 등을 포함합니다.
현재 라이트닝 네트워크는 secp256k1 기반의 ECDSA, Schnorr 서명 또는 ECDH(Elliptic Curve Diffie-Hellman)와 같은 기존 암호화 기술을 사용하고 있습니다. PQLN은 이러한 기존 메커니즘을 유지하면서도, 고십, 인보이스, 결제 제안에는 ML-DSA(Module Learning With Errors Digital Signature Algorithm) 서명을 추가하고, 트랜스포트(transport) 계층, 결제 어니언, BOLT 12 프라이버시 경로 등에는 ML-KEM(Module Learning With Errors Key Encapsulation Mechanism) 기반의 하이브리드 키 교환 방식을 적용했습니다.
연구팀은 rust-lightning 라이브러리의 기능을 확장하고 ldk-sample 노드를 수정한 결과, 양자컴퓨터 보안을 적용한 버전과 기존 버전의 라이트닝 소프트웨어가 공존할 수 있음을 확인했습니다. 테스트 결과, 라우팅 경로와 설정에 따라서는 기존 보안 기술이 적용되거나, 아예 연결이 실패하는 경우도 발생했습니다. 하지만 이러한 호환성이 곧바로 네트워크 전체의 양자컴퓨터 보안 준비 완료를 의미하는 것은 아닙니다. 해당 소프트웨어는 연구 목적으로 개발된 것이며, 다른 라이트닝 네트워크 구현체와의 연동 테스트는 아직 진행되지 않았습니다.
이번 연구에서 가장 주목할 만한 결과는 양자컴퓨터 보안 기능 적용 시 발생하는 통신량 증가였습니다. 특히, 전체 네트워크 그래프를 동기화하는 과정에서 기본 ML-DSA-44 및 ML-KEM-768 설정을 사용했을 때, 기존 라이트닝 네트워크 대비 고십 다운로드량이 10.2배, 저장되는 그래프 데이터 용량이 8.8배 증가하는 것으로 나타났습니다. 이는 네트워크의 대역폭과 저장 공간에 상당한 부담을 줄 수 있음을 시사합니다.
작은 규모의 Falcon 기반 FN-DSA 구성을 사용할 경우, 고십 다운로드량 증가 배율은 4.2배로 감소했지만, NIST(미국 국립표준기술연구소)는 해당 알고리즘을 아직 최종 표준으로 확정하지 않고 개발 중인 단계로 분류하고 있습니다.
또한, 개인 정보 보호를 위한 결제 경로 암호화 과정에서도 추가적인 대역폭 문제가 발생했습니다. 21.8 킬로바이트(KB) 크기의 양자컴퓨터 보안이 적용된 암호문은 10Mbps 환경에서는 홉(hop)당 19~53 밀리초(ms)의 지연 시간을, 1Mbps 환경에서는 160~187ms의 지연 시간을 야기했습니다. 이는 사용자 경험에 직접적인 영향을 미칠 수 있는 수준입니다.
반면, ML-DSA-44 서명 자체의 연산 속도는 비교적 빨랐습니다. 연구진이 사용한 고성능 워크스테이션 환경에서 평균 327마이크로초(μs)의 시간이 소요되었으나, 이는 실제 결제 과정에서의 전체 지연 시간을 대표하지는 않습니다.
더욱 중요한 점은 PQLN 프로토타입이 비트코인 자체의 근본적인 위험에는 아직 대응하지 못한다는 사실입니다. 이 프로토타입은 펀딩(funding), 커밋먼트(commitment), HTLC(Hashed Time-Locked Contract) 출력이나 페널티(penalty) 거래를 보호하는 온체인 키를 안전하게 만들지 못합니다. 따라서 비트코인 채널 내 자금을 완전히 보호하기 위해서는 비트코인 프로토콜 자체의 양자컴퓨터 보안 강화가 필수적입니다.
이번 연구는 양자컴퓨터로 인한 실제적인 비트코인 또는 라이트닝 네트워크의 해킹 사례를 보고하는 것이 아니라, 미래에 등장할 수 있는 암호학적으로 강력한 양자컴퓨터의 위협에 대비하기 위한 사전 연구입니다. PQLN 프로토타입은 라이트닝 네트워크의 오프체인 방어 시스템을 비트코인 업그레이드와는 별도로 테스트할 수 있음을 보여주지만, 궁극적으로 비트코인 레이어의 보안 강화 없이는 라이트닝 네트워크의 완전한 양자컴퓨터 보안을 달성하기 어렵다는 결론을 내립니다.
결론적으로, 비트코인 커뮤니티는 온체인 보안 강화를 위한 노력을 지속해야 하며, 동시에 라이트닝 네트워크 개발자들은 오프체인 기능의 효율성과 보안성을 모두 충족하는 차세대 암호화 기술 도입을 서둘러야 할 것입니다. 이는 비트코인이 미래의 기술적 도전에 대응하고 지속적인 성장을 이루기 위한 필수적인 과제입니다.