이더리움(Ethereum)은 블록체인 기술을 여러 분야에 접목할 수 있도록 업그레이드한 기술이다[5]. 흔히 2세대 블록체인이라고 일컫는 이더리움은 이더(Ether)로 불리는 고유의 암호화폐를 사용한다.이더의 공급은 어느 정부나 어떤 회사도 제어할 수 없도록 탈중앙화되어 있으며 이더를 결제 수단으로 사용하거나 가치 저장 수단 혹은 담보로 이용하고 있다. 이더리움 위에서 개발되는 탈중앙화 어플리케이션은 이더리움에 한 번 업로드되면 smart contract[6]를 통해 항상 프로그래밍 된 대로 동작하므로 완전히 신뢰할 수 있다.

Cherry는 블록체인 기반 기부 서비스이다[7]. 기부금이 모금되고 전달되는 모든 정보를 실시간으로 블록체인에 기록해 투명하게 공개한다는 투명성과 소액결제로 기부를 쇼핑처럼 가볍게 할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 기부 물품을 캠페인 주최 단체에서 구매하고 전달할 시에, 그 구매는 Cherry 외에서 이루어지므로 기부금이 어떻게 사용되는지에 대한 투명한 정보 공개를 기대할 수 없다는 단점이 있다. 또한, 기부자가 후원한 캠페인들에 대해서만 거래기록을 열람할 수 있다는 단점이 있다. 이러한 이유로 후원을 꺼리는 잠재적 기부자는 그 사회단체가 올바르게 기부금을 사용했는지 판단할 근거가 없어 후원 결정을 보류할 수 있다. 그리고 거래기록 열람의 정보 제공 측면에서 Cherry는 어떤 분야에 소비할 것인지 대략적으로 표시하므로, 구체적으로 어떤 물품에 어떤 금액을 소비하였는지는 알지 못한다는 단점이 있다.

[8]에서는 블로거가 타인으로부터 기부를 받기 위해 자신의 블로그에 블록체인 기반의 비트코인 기부 시스템을 간단히 구축하는 방법을 소개하였다. 이 방법은 비트코인을 입금받을 전자 지갑을 생성하고 QR코드를 발급받는다. 기부자는 QR코드를 스캔하여 기부를 할 수 있다. [8]에서 제공하는 기부 시스템은 기부금에 대한 사용 내역이 중요하지 않은 경우에 편리하게 사용될 수 있다.

[9]에서는 기존 기부 시스템이 갖는 기부금의 투명성 문제를 지적하며 블록체인 기반의 기부 시스템을 제안하였다. 이 시스템은 데이터의 무결성을 검증하는데 규제 없이 참여할 수 있는 public 블록체인을 사용하였으며, 기부자와 수급자가 규제 없이 참여할 수 있게 하였다. 기부자들이 암호화폐로 기부를 하면 수급자는 그 암호화폐를 환전하여 사용하는 방식이며, 그 과정에 대한 기록은 블록체인내에 남는다. 따라서 기부금에 대한 사용 흐름이 투명하게 확인될 수 있다. 하지만 수급자가 기부 서비스에 참여할 만큼의 경제적인 IT 환경을 갖추지 못하였거나, 노령의 수급자는 블록체인 기반의 기부 서비스에 직접 참여가 어려운 것이 현실이다. 또한, 서비스 운영자는 기부 서비스에 참여한 모든 수급자가 기부금을 받을 만한 자격이 있는지에 대한 판단을 어떻게 하느냐에 대한 기준의 모호함도 있다.

이러한 문제점들로 인해 기부금 수급자를 서비스에 직접 참여시키는 것보다 기부 물품 판매업체를 서비스에 참여시켜 거래 내역을 공개하고, 사회단체가 기부금을 더욱 투명하게 사용하도록 유도하는 것이 기부 서비스의 신뢰도를 높일 수 있다. 이를 위하여 사회단체는 캠페인에 모인 기부금을 환전하여 다른 목적으로 사용하지 못하도록 하고, 오로지 기부 서비스 내에서의 물품 거래를 통해 사회단체가 수급자에게 직접 전달하는 방식이 도입되어야 한다.

본 논문에서 제안하는 서비스는 현존하는 기부서비스에서 더 나아가 투명성과 접근성이 향상된 기부 서비스 모델이다. 기부금 사용에 대한 투명성을 제공하기 위해 블록체인을 사용하였고, 사회단체가 수급자에게 제공할 물품을 판매하는 판매자가 서비스에 참여한다. 서비스 이용자들의 관계는 <그림 1>과 같다.

기부 서비스에서는 블록체인에 재화의 흐름을 기록하기 위해 포인트를 사용한다. 기부자는 현금으로 포인트를 충전하여 사회단체에 기부하고 사회단체는 기부받은 포인트로 판매업체를 통해 각종 물품을 구매한다. 그리고 판매업체는 수익 포인트를 현금으로 환전한다. 따라서 블록체인에 사회 단체가 기부받은 금액이 저장될 뿐만 아니라 사회 단체가 활동에 필요한 물품을 구매하는 기록도 저장된다. 따라서 기부자는 사회단체가 기부받은 포인트를 어디에 어떻게 사용하는지 투명하게 볼 수 있다.

본 논문에서 제안하는 서비스는 <그림 2>와 같이 웹서비스의 api 서버가 DApp의 클라이언트가 되는 구조이다. 서버는 이용자와 통신하며 이용자에게 웹 서비스를 제공하고, 동시에 DApp의 클라이언트가 되어 서비스 내의 재화의 이동을 블록체인에 기록한다. 즉, 배포한 스마트 컨트랙트의 클라이언트가 웹서비스의 서버가 되는 것이다.

DApp(Decentralized Application)의 모델에는 사용자가 스마트 컨트랙트와 직접 상호작용하는 완전 탈중앙화된 모델과 서버가 스마트 컨트랙트와 통신하는 모델이 있다. 제안하는 서비스에서는 후자 모델을 적용하는데, 완전 탈중앙화된 모델로 서비스를 구현하면 실제 사용자가 어느 정도 이더리움에 대한 지식이 있어야 하고 MetaMask와 같은 플러그인을 설치해야 하기 때문이다. 강력한 투명성을 제공하더라도 결국 블록체인에 대한 지식이 없는 사용자가 이용하기에는 접근성이 부족하면 해당 기부 서비스는 오히려 기부 의욕을 떨어뜨릴 수 있다. 따라서 본 논문이 제안하는 서비스는 서버가 web3.js[10]와 Hdwallet[11]을 사용하여 사용자 대신 스마트 컨트랙트를 사용한다.

<그림 2>과 같이 기부, 충전, 환전, 물품 구매 등 재화가 이동하는 트랜잭션이 일어날 때 해당 트랜잭션의 해쉬를 저장하고 사용자가 요구 시 트랜잭션에 대한 확인이 가능하다.

웹페이지의 흐름은 <그림 4>와 같이 메인페이지를 통해 로그인, 회원가입, 마이페이지, 상점, 캠페인을 볼 수 있다. 마이페이지는 각 권한마다 볼 수 있는 내용들이 달라지는데, 기부자는 자신이 기부한 캠페인들의 정보를 볼 수 있고 사회단체의 경우에는 등록한 캠페인의 정보를 볼 수 있다. 또한, 판매자일 경우에는 자신이 등록한 상품정보 및 주문내역을 볼 수 있다. 캠페인의 상세 내역을 보여주는 페이지에서 기부자는 기부를 진행할 수 있으며, 사회단체는 상점 페이지에서 물품을 구매할 수 있다.

신뢰할 수 있는 기부 내역을 보여주기 위해 캠페인 정보, 기부자의 잔액은 중앙화된 데이터베이스가 아닌 블록체인에 저장되어야 한다. 본 논문에서 제안하는 서비스는 PoS(Proof of Stake) 합의 알고리즘을 사용하는 이더리움에서 스마트 컨트랙트를 Solidity[12]로 작성하여 구현하고 Truffle[13] 프레임워크를 이용하여 Ganache에서 테스트한 후 테스트 넷에 배포하였다. 블록체인 네트워크 중 이더리움을 채택한 이유는 퍼블릭 블록체인이기 때문에 투명성이 높고 스마트 컨트랙트를 이용하여 Dapp을 운용하기 좋은 플랫폼이기 때문이다. <그림 5>는 제안 서비스에서 사용된 스마트 컨트랙트의 변수 선언부를 나타내며, 나머지 스마트 컨트랙트 코드는 [14]에서 Givven.sol 파일로 확인이 가능하다. 이 변수들을 통해 사용자 계정과 캠페인 정보를 저장할 수 있으며, 캠페인 정보에는 캠페인 단체명과 모금액이 포함된다. 또한, 유저와 기부금액을 매핑하고 상품과 수량을 매핑하는 mapping 자료형을 포함하고 있다.

기부 서비스 이용자들은 <그림 10>과 같은 기능들을 사용할 수 있다.

일반 사용자 권한을 갖는 기부자가 기부를 진행할 때 기부 API가 호출되며 DB에 있는 기부 정보에 새로운 기부 내역이 추가된다. <그림 11>은 기부를 실행하는 웹페이지이다.

사회단체는 <그림 12>와 같은 캠페인 등록 웹페이지에 캠페인을 추가할 수 있으며 등록이 진행되면 API 호출을 통해 DB에 새로운 캠페인 정보가 추가된다.

상품판매자는 <그림 13>과 같은 웹페이지를 통해 판매 물품을 추가할 수 있으며, 사회단체는 모금이 완료된 캠페인이 있을 시 <그림 14>와 같은 웹페이지를 통해 물품을 구매할 수 있다. 상품 구매에 따라 상품 구매 API가 호출되면 DB의 상품 정보 내역에서 재고 수량이 감소하고 주문 내역에는 새로운 정보가 추가된다.

제안 서비스를 운영하여 etherscan[15]으로 조회 한 결과 평균적으로 계정 등록은 약 2~3만 gas, 캠페인 등록은 약 4만 gas, 기부와 거래는 약 7만gas가 소모되었다. 이는 2020년 6월 기준으로 약 500 ~ 2000원 상당의 수수료에 해당하며, 코드 최적화를 통해 수수료 비용을 개선할 수 있다.

<표 4>는 앞서 기술한 cherry와 제안 서비스를 비교한 결과이다. cherry와 달리 제안 서비스에서는 물품 판매자가 기부 서비스에 참여하여 사회단체와의 거래 내역이 블록체인에 곧바로 기록된다. 또한, 기부자뿐만 아니라 기부를 아직 결정하지 못한 잠재적인 기부자들도 캠페인의 지출 내역을 확인할 수 있어 사회단체의 신뢰도를 높일 수 있다는 장점을 가지고 있다.