블록체인이란 탈중앙화(Decentralization)로 중개자 없이 분산디지털장부를 통해 공개적으로 거래기록을 공유하고, 기존 거래 정보를 검증하고 기록 및 보관하며, 공인된 제 3자의 기관 없이도 신뢰성을 확보해 주는 기술이다.
블록체인 기술의 기본개념은 노드(node)라고 불리는 시 스템의 행위자들이 각각의 거래 상황들을 네트워크 전체 에 분산된 방식으로 저장하는 동등 계층 간 통신망(peerto- peer 네트워크, P2P 네트워크)을 사용하여 디지털자산 을 거래할 수 있도록 한 것이다. 모든 거래는 일종의 합 의 메커니즘을 사용하여 네트워크의 노드에 의해 결정된 다. 즉, 거래가 P2P 네트워크에 입력될 때마다 노드는 먼 저 거래의 유효성을 검사하고, 노드들이 거래의 합법성에 동의하면 이 거래를 블록으로 작성하고 이전의 블록체인 에 추가된다. 이렇게 블록은 각 노드들의 합의된 견해를 유지하면서 체인을 형성하므로 블록체인은 거래의 투명성 과 신뢰성을 확보하고 있다1).
블록체인은 식품산업분야에서도 활용하는 사례가 늘어 나 미국에서 중국으로 대두를 수출하는 거래에 블록체인 플랫폼을 이용하여 문서 및 데이터 처리 소요시간을 기존 에 비해 1/5로 감소시킨 바 있다2). 한편, 월마트는 IBM의 블록체인 플랫폼을 이용하여 돼지고기와 망고를 생산부터 유통까지 추적하여 식품의 안전성과 투명성을 제고하였다. 시범 사업을 각각 중국과 미국에서 추진하여 제품에 문제 발생 시 이전에는 1주 이상 조사해야 확인할 수 있었던 원인을 수초에 파악할 수 있었다고 밝혔다3,4).
세계 각국에서 블록체인의 적용이 다양한 분야로 확대 되어, 기업뿐 아니라 공공행정 서비스 분야에서도 블록체 인 적용이 확장되고 있다5,6). 두바이는 2016년 ‘두바이 블 록체인 전략’에서 2020년까지 적용 가능한 정부서비스에 100% 블록체인을 적용하여 효율성을 높이겠다고 하였다7). 영국 정부는 2016년부터 과학부를 중심으로 국가 차원에 서 블록체인의 공공서비스 도입을 추진하고 있다. 우리나 라는 2018년 과학기술정보통신부에서 ‘블록체인 기술 발 전전략’을 발표하였고, 블록체인의 우수 활용사례 발굴을 위하여 축산물 이력제 등 6대 시범사업을 추진하였다. 블 록체인 기술을 축산물 이력제에 도입하면 각 유통단계별 이력정보는 물론 각종 증명서를 공유하게 되어 신뢰성 및 신속성을 향상시킬 수 있고, 위·변조 방지 및 다양한 편의 기능을 제공할 수 있게 된다8).
따라서, 현재 식품안전 분야에서의 활용도가 미미한 블록 체인을 식품안전관리 분야에 활용하기 위하여, 블록체인이 지니는 장단점을 고려한 적용 가능성 모색이 필요하다. 또 한 블록체인을 활용하여 식품안전관리망 강화에 기여할 수 있는 분야와 업무를 탐색할 필요가 있다9). 이에 본 연구는 정부의 식품안전관리 업무 중 블록체인의 특성과 장점을 고 려하여 블록체인 기술이 도입 가능한 분야를 도출하였다. 이들 도입이 가능한 분야에서의 블록체인의 도입 적절성을 판단하기 위해서 세부지표를 개발하여 평가하였다.
Materials and Methods
블록체인 도입 가능한 식품분야 선정
식품안전관리 시스템 중 블록체인 기술의 도입이 가능한 분야를 선정하기 위하여 2018년 식품의약품안전처의 업무 소개자료, 식품안전관리지침 및 보도자료 등을 검토하였다. 이에 식품안전관리망을 이용하는 업무 중 블록체인을 도입 할 수 있는 식품안전 관리업무 6가지 분야를 도출하였다. 본 연구에서 블록체인 기술을 도입할 대상 업무로 검토한 식품안전 관리 분야는 1) 국가 간 수출입 식품관련 증명서 발급 및 교환(이하 수출입 증명), 2) 식품제조·가공업체/음식 점 위생등급제 운영(이하 위생등급제), 3) 식품 민원처리 및 청원 관리(이하 민원처리), 4) 식품 관련 인증(이하 인증), 5) 식품안전 관련 위해식품 정보관리(이하 위해정보), 6) 식품 이력추적관리제도(이하 이력추적)이었다.
블록체인 도입 대상 식품안전관리 분야의 효과성 측정
블록체인을 식품안전관리분야에 도입 시 효과성을 평가 하기 위하여, 블록체인의 특성과 장점을 종합적으로 고려 하여 신뢰성(reliability), 효율성(efficiency), 경제성(economic feasibility), 파급효과(impact), 투명성(transparency) 및 보안 성(security)의 6가지 세부지표로 구성된 평가척도를 개발 하였다. 위의 6가지 세부지표는 리커트 3점 척도(+1점: 높 다/0점: 보통/-1점: 낮다)를 사용하여 평가하였다.
블록체인 도입 대상 식품안전관리 분야의 제약성 측정
블록체인의 단점 및 한계 등을 고려하여 기술 한계 (technical limitations), 구축/교체 비용(cost), 법·제도 개정 (legal amendment), 개인정보 노출(personal information disclosure), 시의 적절성(timeliness) 및 연계 용이성(ease of connection)의 6가지 세부지표로 구성된 평가척도를 개발 하였다. 각 세부지표는 리커트 3점 척도(+1점: 높다, 0점: 보통, -1점: 낮다)를 사용하여 평가하였다.
지표의 측정 및 포트폴리오 분석
블록체인의 식품분야 도입 가능성 파악을 위해 효과성 과 제약성에 대해 전문가들을 대상으로 설문조사와 양적 분석(Quantitative Analysis)을 하였다. 델파이(Delphi) 조사 방법을 원용해서 구조화된 질문지(Structured Questionnaire) 를 이용한 자기기입식 설문조사(Self-administrated survey) 를 진행하였다.
조사 표본은 기관, 업무 및 연구경력을 고려하여 유의적 으로 판단표집(purposive sampling)하였으며, IT(Information technology)/SI(System integration) 산업체의 블록체인 기술 전문가 4명, 식품업체 블록체인 전문가 3명, 학계 및 관련 연구기관 소속 연구원 10명, 그리고 관련 업무 공무원 3 명 등 전문가 20명을 대상으로 전자 우편을 통하여 설문 지를 송수신하여 조사를 실시하였다. 조사 내용은 블록체 인을 활용한 식품안전관리의 6가지 관련 업무에 대한 서 비스 효과성 및 제약성을 평가하는 것이었다. 평가기간은 2018년 11월 한 달 동안 진행하였다.
블록체인 기술이 도입 가능한 업무의 우선순위 설정을 위해 포트폴리오(portfolio) 분석을 제약성과 효과성의 가 중평균값을 각각 X 및 Y축으로 하는 직교 좌표를 도시하 여 분석하였다.
자료의 신뢰성 검증
조사의 신뢰성 검증은 SPSS 통계패키지 프로그램(SPSS 25.0 버전)으로 크론바흐의 알파계수(Cronbach’s coefficient alpha)로 평가하였다 평가 결과 변수들의 크론바흐 α값이 0.7이상(효과성: 0.903, 제약성: 0.942)으로 기준치인 0.6보 다 높아 신뢰성 있는 척도로 판명되어 통계분석을 진행하 였다.
Results and Discussion
블록체인 도입 시 효과성 평가
블록체인 도입 시 6가지 효과성에 대해 설명하면 다음 과 같다. 먼저 신뢰성은 다수의 합의에 의해 원장에 기록 될 정보가 확정됨으로써 담합, 공모 등의 문제를 해결할 수 있는 지표이다. 효율성은 업무 간소화 및 절차 프로세 스 단축 등으로 시간절약의 의미를 포함하고 있다. 경제 성은 사업비, 운영비 등 제반 비용을 절감하는 것으로 이 는 직접비(직접재료비·직접노무비·직접경비)와 간접비 등 블록체인 도입 및 프로세스 개선에 따른 비용절감을 의미 한다. 파급효과는 부처 내부의 관리업무뿐만 아니라 민간 의 업무고도화도 지원할 수 있는 기능을 포함한다. 자동 차 신규 등록 시 자동차 세금과 보험 납부가 연계되면 이 용자에게 정보 검색과 선제적인 서비스 제공이 가능하다. 이와 같이 민간의 정보시스템과 정부 부처 간 연결 시 파 급성이 있기 때문에 민간 시스템과의 연결(예: OpenAPI) 시에는 요청에 해당되는 데이터를 제공할 수 있게 된다. 투명성은 블록체인 시스템에서 공유된 정보 및 프로세스 에 따라 공개적으로 업무가 처리되므로 문제 발생 시 보 장받을 수 있음을 의미한다. 보안성은 블록체인 원장에 등 록된 내용은 위·변조가 불가능하므로 데이터의 무결성 (Integrity)을 확보하고, 원장의 내용이 모두 공개됨으로 비 밀성이 없는 것을 나타내는 지표이다.
블록체인을 식품분야에 활용 시 각 업무별 효과성에 대 한 분석 결과는 Table 1에 나타내었다. 수출입 증명 및 위 생등급제 업무는 6가지 세부지표가 모두 보통(0점) 이상 의 점수를 받아 블록체인 도입의 효과성이 확인되었다. 인 증 및 위해정보 업무는 각각 경제성 및 파급효과를 제외한 5가지 세부지표에서 보통 이상의 평가를 받았다. 한편, 이 력추적 업무는 신뢰성 및 효율성을 제외한 세부지표가 모 두 보통 이하였고, 민원처리 업무는 신뢰성을 제외한 모 든 세부지표에서 모두 보통 미만으로 평가되어 다른 업무 에 비해 블록체인의 효과성이 낮음을 예측할 수 있었다.
블록체인의 효과성의 각각 6가지 세부지표에 가중치 (weight)를 고려해서 세부지표 합이 100%가 되도록 조정 한 후 반영된 값을 분석 평가하였다(Table 3). 효과성의 세 부지표 중 경제성의 가중치가 높게 평가된 반면 파급효과 의 가중치는 낮게 평가되었다. 한편, 가중치를 적용하여 식품안전 업무부문별 블록체인 도입 시 효과성을 비교하 였을 때, 수출입 증명, 위생 등급제의 효과성이 높았고, 이 력추적 및 민원처리 업무의 효과성은 낮은 것으로 평가되 었다.
블록체인 도입 시 제약성 평가
블록체인 도입 시 6가지 제약성에 대해 설명하면 다음 과 같다. 먼저 기술 한계는 블록체인의 실제 업무 적용 시 기술 및 성능(용량, 속도 등) 부족의 문제를 의미한다. 구 축/교체비용은 기존 시스템의 교체 및 신규 구축·운영 시 발생하는 제반 비용으로 블록체인의 도입으로 생기는 추 가 비용을 말한다. 법·제도개정은 정부 또는 공공기관이 블록체인 시스템을 도입할 경우 전자문서, 전자서명과 스 마트계약의 법적 효력 부여 등 법·제도 개정의 필요성을 의미한다. 개인정보 노출은 블록체인 시스템 도입 시 발 생 가능한 개인정보에 대한 노출 위험과 실수 또는 고의 로 블록체인 원장에 등록하는 경우 원장 데이터의 삭제 및 변경의 불가능에 따른 개인정보 노출 등을 포함한다. 시의 적절성은 시스템을 신규 및 재구축하는 경우 블록체 인 도입의 용이성이며, 시스템 교체 주기와 맞물리거나 블 록체인으로 기존 시스템의 문제를 해결 가능한 경우에 활 용이 가능한 것을 나타내는 지표이다. 연계 용이성은 타 시스템, 타 부처 연계 또는 해외와 연계 필요 시 블록체 인 연계가 가능한지 여부에 대한 판단을 의미한다.
블록체인 도입 시 업무별로 제약성에 대한 세부지표 결 과는 Table 2에 나타내었다. 제약성의 세부지표 평균은 전 반적으로 보통(0점) 이상의 대답이 많았으며, 이를 통하여 블록체인 활용 시 식품 관련 업무에 제약이 있다는 부정적 평가가 많음을 확인할 수 있었다. 6가지 업무 모두에서 교 체/구축비용의 제약이 많다고 평가하였다. 그 밖에 수출입 증명 및 인증 업무는 법·제도 개정의 제약이 많다고 하였 고, 위생등급제 및 위해정보 업무는 연계 용이성의 제약이 많다고 평가하였다. 한편, 식품민원 업무는 개인정보 노출 (0.61점)에서 제약이 많은 것으로 나타났고, 식품이력추적 관리제도는 모든 지표에서 제약이 많은 것으로 평가되었다.
블록체인 적용 시 제약성 세부지표의 가중치(weight)를 측정한 결과, 제약성의 세부지표 중 법·제도 개선(25.6%) 및 교체/구축비용(24.7%)의 가중치가 높게 평가되었다. 반 면, 시의 적절성의 가중치는 10.0%로 낮았다(Table 3). 가 중치를 적용하여 식품안전 업무영역별로 블록체인 기술 도입 시 예상되는 제약성을 비교하였을 때, 식품안전 관 련 모든 업무영역에서 블록체인 도입에 제약이 보통 이상 으로 존재할 것으로 평가되었다. 그 중 이력추적 및 수출 입 증명 업무에 많은 제약이 있을 것으로 평가되었다.
블록체인 효과성과 제약성의 포트폴리오 분석
식품안전 관련 관리업무에 블록체인 도입 적절성을 평 가한 결과를 Fig. 1에 도시하였다. 블록체인 도입은 원점 을 기준으로 양의 Y값을 갖는 A, B 영역을 우선적으로 추진할 수 있다. 또한, 제약이 적은 순서대로 블록체인의 도입을 우선적으로 추진하는 게 적절하다고 판단하였다. 반면, 원점을 기준으로 효과가 낮은 아래의 C, D 영역은 블록체인 도입 추진 자체에서 제외하도록 하였다.
포트폴리오 분석결과 블록체인 도입의 효과를 기대할 수 있는 A, B 영역의 업무는 식품인증, 식품위생등급제, 위 해정보 및 수출입 증명 업무였으며, 블록체인 도입이 제 외 평가된 C, D 영역의 업무는 이력추적 및 민원처리 업 무였다. 식품 안전 분야 블록체인 연구는 대부분 이력추 적 시 투명성 및 추적성 강화를 장점으로 도입의 적절성 및 필요성을 주장하고 있다10,11). 하지만 본 연구에서는 식 품이력추적관리제도를 지원하는 식품이력관리시스템에 블 록체인 기술을 적용하는 경우 경제성 및 파급효과 면에서 블록체인 도입의 효과를 제고할 수 없는 한계가 있다. 또 한, 교체/구축비용의 소요 및 현재 유통단계에서 식품 위 생법상 이력추적관리의무 대상사업자가 아닌 가공식품·식 품첨가물 판매업자 등이 블록체인에 참여하도록 하는 법· 제도의 개정 필요 등 제약성이 높아12) 식품이력추적관리 를 블록체인 우선 도입 대상부문에서 제외할 것을 제안하 고 있다. 이는 식품이력추적관리제도와 농·축·수산물 이력 추적제도의 목적이 상이한데서 기인한다. 농·축·수산물의 경우 유통 제품의 원산지 등 위·변조의 위험이 있어 이력 추적제도를 실시하고 있으며, 이때 블록체인 기술을 도입 하면 공급망 내에서 투명성과 추적성을 강화하고 이력정 보의 위·변조를 방지하여 제품의 신뢰성을 확보할 수 있 다13,14). 반면에 식품이력추적 관리제도는 국가 식품안전관 리체계의 일환으로 이력추적정보를 소비자에게 제공하여 소비자들이 안전한 식품을 선택할 수 있도록 한다. 또한, 식품안전성에 문제가 발생하는 경우 신속한 회수가 가능 하도록 유통망내 해당 제품을 추적하기 위함을 그 목적으 로 하고 있어, 위·변조 방지 등 블록체인 도입의 효과를 제고할 수 없는 한계가 있다15).
블록체인 도입에서 제외하는 것으로 평가된 또 다른 업 무인 식품 민원처리 업무는 위·변조가 안 되는 장점이 있 다. 하지만 악성민원, 광고성 스팸, 개인정보 노출 등의 문 제 발생 시 삭제할 수 없다는 문제가 오히려 단점이 되어 제약사항이 된 것이라 예측할 수 있었다.
블록체인 활용 추진업무 중에서 인증 업무는 수출입 증 명 업무에 비해 효과는 상대적으로 낮지만 제약이 낮아 우선적으로 블록체인을 도입할 수 있다고 판단되었다. Feng16)은 블록체인을 HACCP 시스템에 도입하게 되면 모 든 공급망 구성원들에게 식품의 안전 상태에 대한 정보를 실시간으로 전달하고, 중앙집중식 시스템의 위험을 감소 시켜 보다 안전하고, 투명한 정보를 얻을 수 있을 것이라 고 하였다. 또한 이러한 결과로 효율성과 투명성을 크게 향상시킬 수 있으며, 이것은 식품 안전 향상 및 식품 산 업에 대한 소비자의 신뢰성 제고에 기여할 수 있을 것이 라고 하였다. 즉 HACCP 시스템에 블록체인의 도입은 인 증 업무 시 수반되는 다양한 업무 프로세스의 단순화와 서류 및 행정 처리를 간소화하여 비용과 처리시간을 감소 시킬 수 있다. 블록체인에 기록된 정보는 투명하고 개방 적이므로 제품 정보 검색이 간편해질 수 있으며 인증 정 보 및 사후관리 정보의 투명한 관리를 통하여 신뢰성을 제고할 수 있을 것이다.
위생등급제 업무는 효율성 중 특히 신뢰성에서 높은 평 가를 받았으며, 투명성에서도 좋은 평가를 받았다. 음식점 위생등급제에 블록체인을 도입하게 되면 정보의 위·변조 가 불가능하고 정보공유 내용을 모두 공개하기 때문에 신 뢰성 및 투명성을 보장할 수 있을 것이라 생각된다.
위해식품 정보 업무에 블록체인 도입 시 현재 여러 정 부 부처와 규제기관들에서 다원화된 체제로 관리되고 있 는 위해식품 정보가 공급망의 모든 참여자들에게 투명하 게 공유할 수 있다. 또한, 위·변조 및 수정 방지로 인해 가 짜 또는 부패하기 쉬운 위해식품 정보를 관리함으로써 신 뢰성을 제고할 수 있다.
수출입식품 문서 발급 및 교환 업무의 경우 다른 분야 업무에 비해서 상대적으로 블록체인의 효과성은 더 높은 것으로 조사되었다. 현재 종이 형태의 수출입 위생증명은 위·변조 및 분실 등이 우려된다. 만약 블록체인을 도입하 게 되면 현재 종이 형태 증명서의 위·변조 방지 및 전자 통관 업무 수행으로 인하여 보안성 및 효율성 등을 제고 할 수 있다. 하지만 블록체인 도입 시 교체/구축비용, 법 ·제도개정, 연계 용이성 등 제약들이 많아 다음의 사항들 이 선결되어야 한다. 첫째로 수출입 상대국과의 문서 발 급/교환에 대한 외교적 합의가 필요하다. 둘째로 자국 및 상대국의 발급/교환된 문서의 원본 인정에 대한 법·제도 개정이 고려되어야 한다. 마지막으로 서로 다른 기종의 블록체인 플랫폼 간 상호연결성 확보를 위한 기술적 합 의 등이 필요하다. 따라서 블록체인을 활용할 경우 중·장 기적인 계획을 통한 체계적 추진이 필요할 것으로 생각 된다.
국문 요약
수출입 증명, 위생등급제, 식품 민원처리, 식품 관련 인 증, 식품 위해정보 관리 및 식품이력추적 관리제도 등 식 품안전관리 시스템에 블록체인 기술도입의 적절성을 효 과성과 제약성 평가지표에 따라 전문가 대상 설문조사를 실시하여 평가하였다. 식품안전 업무영역별 블록체인 도 입 적절성에 대한 포트폴리오 분석을 진행하여 블록체인 도입 우선순위를 설정하였다. 블록체인 도입 시 효과를 기대할 수 있는 영역은 식품인증, 위생등급제, 위해정보 및 수출입 증명 업무였다. 반면, 이력추적 및 민원처리 업무의 경우 블록체인 도입의 효과성이 낮아 도입대상에 서 제외할 것으로 평가되었다. 한편 조사된 6가지의 식 품안전관리 업무영역 모두에서 블록체인 도입 시 비용, 법·제도 개정 등 보통 이상의 제약성이 존재하였다. 특히, 식품이력추적관리 분야는 도입 추진 시 가장 제약사항이 많을 것으로 평가되었다. 블록체인 도입 시 수출입 증명 업무의 효과는 높으나 비용과 법 개정 등 제약성이 높아 블록체인 도입을 위해서는 제도개선 등이 필요할 것으로 판단되었다. 평가대상 업무분야들 중 식품인증, 위생등급 제 및 위해정보 관련 업무는 블록체인 도입 시 신뢰성과 투명성을 크게 향상시키면서 제약성이 상대적으로 낮아 블록체인을 우선적으로 도입하는데 적합할 것으로 평가 되었다.
