최근 인공지능(AI)과 블록체인의 융합이 새로운 혁신의 핵심으로 떠오르고 있다. AI는 데이터를 분석하고 패턴을 학습해 효율성을 높이는 데 강점이 있으며 블록체인은 신뢰성과 투명성을 제공한다. 그러나 블록체인의 공개성으로 인해 프라이버시 보호 문제가 발생하며 트랜잭션 데이터의 기하급수적 증가로 확장성에도 한계가 있다.

이를 해결하기 위한 대표적인 기술이 바로 영지식 증명(Zero-Knowledge Proof, ZKP)이다. ZKP는 AI가 학습한 패턴을 활용해 블록체인에서 트랜잭션을 검증하면서도 세부 정보를 노출하지 않도록 지원한다. 특히 AI 기반 관계 유사도 분석과 ZKP를 결합하면, 블록체인에서 다수의 트랜잭션 간 관계를 분석하면서도 개별 정보를 숨길 수 있어 더욱 강력한 보안성과 확장성을 제공할 수 있다.

블록체인 기술은 투명성과 신뢰를 기반으로 작동하지만 모든 거래가 공개되는 특성 때문에 개인 정보 보호에 대한 우려가 크다. 예를 들어, 사용자의 거래 내역이 모두 블록체인에 기록되면 익명성을 유지하기 어렵고 데이터가 기하급수적으로 증가하면서 검증 속도가 느려지는 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위한 대표적인 기술이 바로 영지식 증명(Zero-Knowledge Proof, ZKP)이다. ZKP는 검증자에게 구체적인 정보를 노출하지 않고도 특정 정보가 사실임을 입증할 수 있는 암호학적 기법이다. 이를 통해 블록체인 사용자는 자신의 거래가 유효하다는 것을 증명하면서도 실제 거래 내역은 감출 수 있다.

현재 ZKP 기술은 zk-SNARK와 zk-STARK라는 두 가지 방식으로 구현되며 Zcash의 익명 트랜잭션, zk-Rollup 기반 블록체인 확장성 솔루션, 웹3(Web3) 신원 인증 서비스(Polygon ID) 등에서 사용되고 있다. 기존 ZKP 방식은 개별 트랜잭션의 유효성을 증명하는 데 초점을 맞추고 있어 다수의 트랜잭션 간 관계를 분석하는 데 한계가 있었다. 예를 들어, 여러 주소 간 유사 패턴을 분석하거나 거래의 흐름을 파악하는 것은 어려웠다. 이러한 문제를 해결하기 위해 최근 AI 기반 관계 유사도 분석이 주목받고 있다.

퍼셉트론 트리 기반 ZKP 모델은 결정 트리(Decision Tree)와 퍼셉트론(Perceptron)을 결합한 하이브리드 학습 구조를 통해 데이터를 더욱 효과적으로 분류하고 트랜잭션의 관계를 영지식 증명 방식으로 검증할 수 있도록 한다. 퍼셉트론 트리는 기존 결정 트리가 특정 속성값을 기준으로 데이터를 분할하는 방식과 달리 선형 함수를 활용해 트랜잭션을 분류한다. 이를 통해 개별 거래 내역이 노출되지 않으면서도 특정 거래가 안전한 범주에 속하는지 증명할 수 있다.

퍼셉트론 트리 기반 ZKP 모델은 다음과 같은 주요 장점을 갖는다.

첫째로 데이터 압축 및 검증 속도 향상을 가져올 수 있다. 기존 방식에서는 모든 트랜잭션을 개별적으로 검증해야 했으나 퍼셉트론 트리는 유사한 트랜잭션을 그룹화해 데이터 압축 효과를 제공한다. 이를 통해 ZKP 생성 속도를 높이고 검증 부담을 줄일 수 있다.

둘째로 확장성과 프라이버시 보호 동시 해결 가능성이 있다. 블록체인 확장성 솔루션인 zk-Rollup과 결합하면 트랜잭션 전체 내역을 공개하지 않고도 거래가 유효함을 증명할 수 있다. DeFi(탈중앙 금융)에서도 사용자는 자신의 거래 패턴이 정상 범주에 속한다는 것만 증명하면 되므로 신속하고 안전한 금융 거래가 가능해진다.

셋째로 스마트 컨트랙트와의 결합이 용이할 수 있다. 트랜잭션이 특정 리프 노드(즉, 특정 카테고리)에 속함을 증명하는 방식이므로, 스마트 컨트랙트에서 불필요한 연산을 줄이고 온체인에서 검증해야 할 데이터 크기를 최소화할 수 있다.

넷째로 데이터 무결성과 보안 강화이다. 퍼셉트론 트리의 각 노드와 가중치는 해시 또는 머클 트리를 통해 커밋(commit)되어 위·변조가 불가능하다. 이를 통해 데이터의 신뢰성과 보안을 동시에 확보할 수 있다.

퍼셉트론 트리 기반 ZKP 모델은 기존 ZKP 방식의 한계를 극복하고 블록체인의 프라이버시 보호와 확장성을 동시에 해결할 수 있는 혁신적인 접근법이 가능할 수 있다. 특히 AI 기반 분석 기술과의 융합을 통해 더욱 정교한 거래 검증이 가능하며 금융, 보안, 웹3 신원 인증과 같은 다양한 분야에서 활용 가능성이 높다.

AI와 블록체인의 융합이 가속화되는 가운데 퍼셉트론 트리 기반 ZKP 모델은 블록체인의 보안성과 효율성을 극대화하는 중요한 기술이 될 것이다. 이 모델은 탄소 배출권 거래와 같은 환경 관련 서비스에도 적용될 수 있다. AI와 블록체인, 웹3 융합이 실질적인 서비스에 적용될 수 있는 제시아 프로젝트가 있다. 이러한 기술적 진보가 지속된다면 블록체인은 친환경 경제로 나아가는 데 더욱 중요한 역할을 하게 될 것이다. 앞으로 이 기술이 블록체인 산업에서 어떻게 발전해 나갈지 귀추가 주목된다.

IT 조선 / 윤석빈 트러스트 커넥터 대표

원문 : https://it.chosun.com/news/articleView.html?idxno=2023092135709