Thunderbolt 뇌성 네트워크를 출발점으로 비트코인 라이트닝 네트워크의 설계 로직을 다시 검토한다
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Thunderbolt 뇌성 네트워크를 출발점으로 비트코인 라이트닝 네트워크의 설계 로직을 다시 검토한다
비트코인 생태계의 모든 프로토콜을 통합하고 다양한 자산과 BitMM 구현을 포괄하는 것이 더 이상 공상이 아닌 것처럼 보이지만, Thunderbolt는 현재 단계에서 여전히 "매우 우수한 수학 논문을 작성한" 수준에 머물러 있어 개발자가 실제로 활용할 수 있을 정도가 되기까지는 아직 상당한 거리가 있는 것으로 보인다.
Web3 심층 보도에 집중하고 흐름을 통찰
1. 왜 비트코인으로 커피를 살 수 없을까?
비트코인 하면 대부분의 사람들이 떠올리는 것은 '탈중앙화'와 '변경 불가능성' 같은 특징이다. 하지만 실제로 커피 한 잔을 사려고 할 때 곧바로 마주하게 되는 어색한 문제가 있다. 트랜잭션 확인 시간이 커피를 기다리는 시간보다 더 길다는 점이다. 때로는 수수료가 커피 값보다 더 비쌀 때도 있다. 현재까지 비트코인 자산은 여전히 '움직이지 않는 상태'이며, 주로 HODL 전략에 의존하고 있고, 대출이나 조합, 상호 운용 등이 불가능하다.
비트코인 스크립트(Bitcoin Script)의 구조는 극도로 보수적이며, 대부분의 오프체인(Off-chain) 상호작용 시나리오를 제한한다. 설계 초기 목적 자체가 초당 수만 건의 결제를 처리하기 위한 것이 아니었기 때문이다. 그러나 현실적인 수요는 분명 존재한다. 게임 스킨 하나를 사거나 동영상 시청 후 팁을 주는 정도라도, 10분을 기다리고 싶지는 않다.
2. 라이트닝 네트워크: 양날의 검
이미지 출처: Cointelegraph
비트코인 메인체인은 고속도로와 같고, 라이트닝 네트워크는 그 옆에 설치된 유료 빠른 통로와 같다. 핵심 개념은 메인체인 트랜잭션 효율성 문제에 대한 타협에서 비롯된다. 체인상 트랜잭션이 속도 병목 현상을 겪고 있기 때문에, 모든 거래를 체인에 기록하는 것에 집착하지 않고, 사용자 간 전용 '결제 채널'을 통해 빈번한 장부 기록을 수행하며, 최종적으로 채널 종료 시의 자금 상태만 블록체인에 동기화하는 방식이다. 이 모델은 친구들끼리 매주 돌아가며 식사를 대접하는 정산 방식과 유사하다. 매번 식사 후 즉시 은행 이체를 하는 대신, 10번의 소비를 누적한 후 일괄적으로 정산하는 것이다. 라이트닝 네트워크는 본질적으로 이러한 수만 개의 결제 채널이 연결되어 형성된 거래 네트워크라고 할 수 있다.
그러나 이처럼 정교해 보이는 시스템은 실제 적용에서 여러 가지 문제점을 드러낸다. 우선 채널 구축의 높은 진입장벽이 있다. 사용자는 거래 채널을 만들기 위해 미리 자금을 예치(lock up)해야 한다. 즉, 특정 상대와 거래하려면 반드시 사전에 전용 채널을 연결해야 한다는 의미이다. 다음으로 복잡한 라우팅 문제도 존재한다. 사용자 A와 B 사이에 직결 채널이 없을 경우, A-C-B라는 간접 경로가 존재하더라도 중간 채널의 자금이 부족하거나 경로 노드가 이용 불가능하면 거래는 실패할 수밖에 없다. 더욱 심각한 것은 보안 위험이다. 시스템은 사용자가 항상 온라인 상태를 유지하여, 상대방이 채널 종료 시 만료된 트랜잭션을 제출해 사기를 시도하는 것을 방어해야 한다. 이는 일반 사용자의 장비 운영 능력에 실현 불가능한 요구를 강요하는 셈이다.
라이트닝 네트워크가 이미 수년간 운영되고 있음에도 불구하고, 이러한 구조적 결함들로 인해 실제 활용은 여전히 병목을 돌파하지 못하고 있다. 공개된 데이터에 따르면, 현재 라이트닝 네트워크의 전체 자금 예치량은 약 1억 달러 수준에 머물고 있으며, 비트코인 시스템의 조 단위 시가총액에 비하면 생태계 내 위치는 거의 주변부에 가깝다. 이는 업계가 깊이 생각하게 만든다. 기존의 난국을 돌파할 수 있는 더 우수한 오프체인 결제 프로토콜을 구축할 수 있을까?
링캡터(Link3) 4월 15일 보도에 따르면, HSBC 은행은 공식 뉴스자료를 통해 "Bitcoin Thunderbolt(비트코인 썬더볼트)"가 지난 10년간 비트코인 기술 발전에서 가장 중요한 이정표라고 밝혔다. Thunderbolt(썬더볼트)는 마치 '라이트닝 네트워크 2.0'처럼 보이지만 단순한 업그레이드를 넘어서, 오프체인 비트코인 상호작용 패러다임을 재구성하는 시도라고 볼 수 있다.
3. Thunderbolt 프로토콜이란 무엇인가
이미지 출처: Nubit | Bitcoin Thunderbolt
Bitcoin Thunderbolt는 비트코인 베이스 계층 위에서 소프트포크(Soft fork) 방식으로 진행되는 업그레이드로, 2단계(L2) 네트워크나 크로스체인 브릿지에 의존하는 타협안이 아니라, 비트코인 메인체인 프로토콜 수준에서 직접적인 변경을 통해 근본적으로 비트코인의 확장성, 트랜잭션 성능 및 프로그래밍 가능성을 향상시키는 기술이다.
성능 측면에서 Nubit는 UTXO(Uncarved Transaction Output, 미사용 트랜잭션 출력) 번들링 기술을 활용해 기존 비트코인 거래 처리 모델을 크게 최적화했다. 기존 비트코인 네트워크는 개별 UTXO 모델을 사용하기 때문에 거래 속도와 처리량이 명백하게 제한된다. 반면 UTXO 번들링은 다수의 UTXO를 묶어 처리함으로써 거래 데이터량을 압축하고, 보안성을 훼손하지 않으면서 거래 속도를 약 10배 향상시킨다.
프로그래밍 가능성 측면에서 Bitcoin Thunderbolt는 초기 비트코인 버전에 존재했으나 이후 제거된 OP_CAT 오퍼레이션 코드를 다시 도입하고 이를 확장한다. OP_CAT은 데이터를 연결하는 작업을 허용하여 개발자가 더 복잡한 스크립트 로직을 구성할 수 있게 하며, 결과적으로 비트코인 메인체인 상에서 스마트 계약을 직접 구현할 수 있게 된다. 이 업그레이드로 인해 가장 직접적인 이점은 사이드체인, 롤업(Rollup), 또는 브릿지에 의존하지 않고도 원시 비트코인 네트워크 상에서 탈중앙화 애플리케이션(dApps)을 배포할 수 있다는 점이다.
자산 프로토콜 통합 측면에서 Nubit는 Goldinals라는 통합 표준을 제안하고 구현했다. Goldinals는 제로노울리지 증명(ZKP)과 상태 커밋 기반의 자산 발행 프레임워크를 제공한다. 간단히 말해, 외부 신뢰 기관에 의존하지 않고 복잡한 크로스체인 브릿지도 필요 없는 '비트코인 원생(native)' 토큰 표준이며, 체인 상에서 각 토큰의 존재와 상태를 검증할 수 있다. BitMM은 비트코인 상에서 작동하는 AMM(자동 시장 조성기)로서, 산재한 BRC-20, Runes, Ordinals 등의 프로토콜 자산을 통합한다. Nubit는 신뢰 없는 거래에서도 중요한 돌파구를 마련했다. 새롭게 도입한 BitMM(Bitcoin Message Market) 시스템은 사용자가 비트코인 체인 상에서 신뢰 없이 거래를 매칭하고 정보를 검증할 수 있도록 지원한다.
기존의 확장성 접근법(예: 사이드체인, Plasma, Rollup, 또는 브릿지를 통한 토큰 포장)과 달리, Nubit는 '메인체인 원생 확장'이라는 길을 선택했다. BitVisa는 탈중앙화된 신원 및 증명 시스템을 제공한다. 트랜잭션 압축, 스마트 계약 지원, 자산 표준 통합 및 체인 상 거래 매칭 모두 비트코인 메인체인 위에서 직접 실행되며, 외부에서 매핑된 토큰이 아닌 원시 BTC가 사용된다.
3.1 핵심 메커니즘 분석
이 장 내용은 논문 『Stateless and Verifiable Execution Layer for Meta-Protocols on Bitcoin』(참고 링크1 참조)에 기반하여 설명하며, 개인적인 이해에 따라 Bitcoin Thunderbolt(썬더볼트 네트워크)와 Bitcoin Lightning(라이트닝 네트워크)는 모두 비트코인 메인체인의 느린 트랜잭션 확인 문제를 해결하기 위해 제안된 확장 방안으로, 핵심 목표는 효율성 향상과 비용 절감이다. 두 시스템의 차이점은 다음과 같다:
- 라이트닝 네트워크는 '결제 채널'에 더 집중한다. 오직 송금 지불 용도로만 사용 가능하며 스마트 계약이나 복잡한 로직을 지원하지 않는다. 또한 구축 및 유지 관리 진입장벽이 높아 대규모 보급에 어려움이 있다.
- Thunderbolt는 Nubit가 개발한 것으로, 프로그래밍 가능한 오프체인 프로토콜을 제공하며 튜링 완전한(Turing-complete) 연산을 지원해 더 복잡한 상태 자산, 유동성 프로토콜 및 금융 애플리케이션을 구축할 수 있다.
유연하게 조절 가능한 다자간 서명(Multisig)
비트코인 '서명'을 반으로 나누는 것을 상상해보자. 절반은 앨리스(Alice)가 가지고, 나머지 절반은 위원회가 보유한다. 새로운 사용자에게 매번 전송할 때마다 앨리스와 위원회는 각자의 반쪽 서명에 '작은 비밀(small secret)'을 추가한다. 이 비밀은 새로 받는 사용자만 알고 있다. 수취인은 자신이 아는 작은 비밀을 이용해 두 반쪽을 '합쳐' 완전한 서명을 얻으며, 이 과정에서 앨리스와 위원회가 온라인에서 대화할 필요가 없다.
비동기식 내결함성(asynchronous fault-tolerant) 위원회 장부
여러 노드(예: 4n+1개)로 구성된 '서비스 그룹'이 장부를 관리하며, 서로 누구의 소유인지 확인한다. 소수의 노드가 고장 나더라도 다수가 온라인 상태라면 장부는 정상적으로 운영된다. 이 노드들은 '서명 보조'와 '장부 기록'만 담당하며 자금을 마음대로 사용할 수 없어 안전성과 탈중앙화를 보장한다.
원자적 교환(Atomic Swap) 기반 최종화(Finalization)
실제로 체인 상에서 이 자금을 사용할 때는 먼저 세 단계의 '원자적 교환'을 거친다. 1. 앨리스 + 위원회가 기존의 잠긴 출력을 해제하고 돈을 일시적으로 위원회로 옮김. 2. 위원회가 동일한 금액을 '젠니(Zenni)와 위원회'만 접근 가능한 금고에 잠근다. 3. 마지막으로 젠니가 두 개의 서명 조각을 이용해 금고의 돈을 인출한다. 이렇게 함으로써 젠니나 위원회 어느 한쪽도 선점해서 돈을 가져갈 수 없으며, 오프체인 재구성과 체인 상 환전이 원활하게 이루어진다.
3.2 Thunderbolt의 프로토콜 설계와 핵심 혁신
- 비대화형 재귀적 서명 위임
반복적으로 조정 가능한(Tweakable) threshold Schnorr 서명 구조를 설계했다. 기존 결제 채널은 종종 여러 번 메시지를 주고받아야 하지만, Thunderbolt는 매번 '작은 비밀이 포함된 서명을 한 번 보내는 것'으로 해결되며, 온라인 요구도 크게 낮춰진다. - 매 거래마다 '새 자물쇠'로 교체
Alice와 위원회는 매 이동 시 새로운 작은 비밀로 서명을 갱신하며, 이전의 '자물쇠'는 완전히 무효화된다. 따라서 이전 소유자는 새로운 서명을 얻을 수 없어 오래된 서명의 재사용을 방지한다. - 체인 상에는 단 한 번의 흔적만 남음
초기에 한 번만 체인에 올려 자금을 '잠금'하고, 이후 모든 변동은 오프체인에서 완료되며, 마지막에만 체인에서 돈을 사용한다. 라이트닝 네트워크처럼 채널을 반복적으로 열고 닫는 것과 달리, Thunderbolt는 체인 상 작업이 적어 프라이버시도 향상된다. - 오프라인 상태여도 자금 손실 없음
Alice나 Zenni가 오프라인이라도 위원회의 다수가 온라인이라면 언제든지 이전이나 환전이 가능하며, 타임락(time lock) 만료나 상대방의 악의적인 채널 종료를 걱정할 필요가 없다. - 진정한 '기계적 증명' 보안
프로토콜의 모든 핵심 단계는 Tamarin Prover를 통해 '형식적 검증(formal verification)'을 거쳤다. 즉, 이 보안 보장은 이론적 주장이 아니라 자동화된 도구로 반복적으로 검증된 것이다.
4. Thunderbolt와 기존 라이트닝 네트워크 방식의 차이점
BOLT 프로토콜, Breez SDK, Phoenix 등 기존 방식들과 비교해 Thunderbolt가 어디를 개선했는지 살펴보자.
Thunderbolt와 기존 라이트닝 네트워크 방식의 차이점:
Thunderbolt의 주요 장점은 '보안성'과 '이론적 완전성'에 있다. 다음과 같은 소수의 프로토콜 중 하나이다:
- 프로토콜 설계 자체가 안전하다고 증명될 수 있다.
- 악의적인 사용자가 어떤 상황에서도 일방적으로 이득을 얻을 수 없다.
하지만 단점 역시 명확하다:
- 배포 복잡성: Thunderbolt를 사용하려면 현재로서는 전체 프로토콜 스택을 구동해야 하므로 일반 지갑 사용자들이 쉽게 접근하기 어렵다.
- 메인체인 호환성: 비트코인 메인체인의 스크립트 언어가 너무 단순해, Thunderbolt는 기능을 구현하기 위해 지능적으로 우회하는 방식을 취해야 하며, 이는 구현 난이도를 높인다.
- 생태계 지원 부족: BOLT처럼 다수의 지갑과 노드가 지원하는 것과 달리, Thunderbolt는 아직 '초기 연구 단계'에 머물러 있다.
5. Thunderbolt의 잠재적 영향: BTCFi의 촉매제가 될 수 있을까?
이미지 출처: 자체 제작
그렇다면 Thunderbolt는 BTCFi의 최적해인가? 여기서 한 가지 대담한 관점을 제시해보자:
Thunderbolt는 현재로서 이론상으로는 BTCFi의 최적의 해법이지만, 실용 측면에서는 여전히 '알파 단계(Alpha stage)'에 머물러 있다. 말하자면 비트코인 세계의 '이더리움 2.0 백서'와 같아서, 큰 비전을 품고 있지만 아직 '공학 시스템 수준'의 실현 단계까지 도달하지는 못했다. 현재 관찰된 바에 따르면, Thunderbolt의 가능성 있는 발전 경로는 세 가지로 나뉜다:
1. 롤업 형태로 통합: 비트코인 측의 DeFi 엔진으로서
비트코인 메인체인 자체의 확장성이 부족하기 때문에, Thunderbolt는 결국 비트코인 L2(예: BitVM, Nomic, BOB) 상의 오프체인 모듈이 될 수 있다. 이는 '롤업 내에서 Thunderbolt를 범용 계약 실행 계층으로 통합'하는 것과 유사하다.
예를 들어:
- BOB가 Thunderbolt 채널 계층을 통합해 원시 BTC 거래를 구현할 수 있다.
- RGB 생태계도 Thunderbolt의 상태 관리 로직을 도입할 수 있다.
- BitVM은 더 복잡한 로직을 지원하므로, Thunderbolt는 계약 표준 중 하나가 될 수 있다.
- Babylon, Bitlayer 등의 시스템을 서비스할 수 있다.
2. 독립적인 표준 생태계를 형성해 메인체인과 병렬 운용
Thunderbolt가 가장 가능성 있는 방향은 라이트닝 네트워크처럼 자신의 네트워크 생태계, 노드 운영 시스템, 집계기(aggregator) 등을 발전시키며 Thunderbolt-LSP 사업자를 형성하는 것이다. 동시에 Nubit는 중본聪 시대의 광부들과 함께 프로토콜 수준의 소프트포크 업그레이드를 추진하며, UTXO 번들링과 OP_CAT 두 가지 주요 기능을 도입했다. 이는 BRC20, Runes, Ordinals 등의 BTC 프로토콜 기반 자산을 직접 수용할 수 있다. 이는 매우 큰 가능성을 열어준다. 미래에는 다음과 같은 것이 등장할 수 있다:
- Thunderbolt Wallet(Phoenix과 유사)
- Thunderbolt Node(경량 노드로 채널 운영)
- Thunderbolt DEX(오프체인 주문 매칭)
- Thunderbolt AMM(유동성 풀)
3. 더 간단한 방식에 의해 대체됨
물론 미래에 상태 채널, 형식 언어, 오프체인 프로토콜 협력 없이도 유사한 기능을 제공하는 시스템이 등장한다면, Thunderbolt는 일시적인 과도기적 산물에 머물 수도 있다. 예를 들어:
- BitVM이 더 효율적인 계약 실행 환경을 실현한다면
- ZK 기반 크로스체인 기술이 다른 체인 상에서 BTC 자산을 완전히 신뢰 가능하게 배포할 수 있게 된다면
- 어떤 원시 비트코인 프로토콜이 결제+대출+계약을 통합 모델링한다면
마지막으로 생태계 차원에서 보면, Thunderbolt의 가장 큰 의미는 단순히 결제를 실행할 수 있다는 것이 아니라, 비트코인 자산이 처음으로 '오프체인 계약 조합 가능성(Composability)'을 갖게 되었다는 점이다. 추상적으로 들릴 수 있지만, 이 조합 가능성의 중요성은 이더리움의 DeFi 폭발에서 잘 드러난다. 이더리움의 성공은 Solidity + Hardhat + Ethers.js + Metamask로 구성된 전체 생태계 덕분이었다.
Thunderbolt의 가장 큰 관심사는 UTXO 번들링과 OP_CAT 두 가지 특징을 도입했다는 점이다. OP_CAT은 비트코인 네트워크에 원시 프로그래밍 가능성을 제공하며, UTXO 번들링은 여러 소액 거래를 한꺼번에 처리해 거래 데이터 규모를 압축하고 체인 상 처리량을 높인다. 이는 이더리움 롤업과 유사한 논리이다. 모든 비트코인 생태계 프로토콜을 통합하고 다양한 자산과 BitMM을 수용하는 것이 더 이상 공상이 아니다. 그러나 Thunderbolt는 현재로서는 여전히 '매우 강력한 수학 논문을 작성한 상태'이며, 개발자가 실제로 '사용할 수 있는 수준'까지는 아직 상당한 거리가 있다.
참고 링크:
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