Blockchain-enabled supply chain: An experimental study 리뷰

복잡한 공급망(Supply Chain)에 블록체인 기술을 적용하여, 참여자 간의 데이터 공유에 대한 신뢰와 투명성을 높이고, 이를 통해 전체 공급망의 효율성을 개선할 수 있음을 실험적으로 증명한다.

논문 요약

논문 제목: Blockchain-enabled supply chain: An experimental study
저자: Francesco Longo 외
게재 학술지: arXiv (Preprint)
발행 연도: 2022
핵심 요약: 블록체인 기술이 공급망 관리에 미치는 영향을 분석하기 위해, 실험적인 시뮬레이션 연구를 수행했다. 블록체인 기반의 데이터 공유 시스템을 도입한 공급망과 그렇지 않은 전통적인 공급망의 성과를 비교한 결과, 블록체인을 도입한 경우 정보의 투명성과 신뢰성이 크게 향상되어, 재고 관리의 불확실성(채찍 효과)이 줄어들고 전체 공급망의 운영 효율성이 증대됨을 확인했다.

연구 배경

우리가 마트에서 사는 우유 한 팩이 목장에서부터 우리 손에 오기까지, 그 뒤에는 수많은 기업들의 복잡한 ‘공급망’이 존재한다. 이 연구는 이 복잡하고 불투명한 연결고리를 ‘블록체인’이라는 투명한 사슬로 바꾸려는 시도를 다룬다.

**공급망 관리(Supply Chain Management, SCM)**는 원자재 공급업체, 제조업체, 유통업체, 도매업체, 소매업체 등 제품이 생산되어 최종 소비자에게 전달되기까지의 모든 과정을 관리하는 활동을 의미한다. 현대의 공급망은 전 세계에 걸쳐 수많은 독립적인 기업들이 참여하는 매우 복잡한 네트워크이다.

이러한 복잡한 구조는 고질적인 **’정보의 비대칭성’**과 ‘신뢰 부족’ 문제를 야기한다. 예를 들어, 소매업체는 실제 재고 상황을 유통업체에 정확히 공유하기를 꺼리고, 유통업체 역시 제조업체에 정확한 수요 정보를 제공하지 않을 수 있다. 각자의 이익을 위해 정보를 숨기거나 왜곡하는 것이다.

이러한 정보의 단절은 **채찍 효과(Bullwhip Effect)**라는 심각한 비효율을 낳는다. 채찍 효과란, 최종 소비자의 작은 수요 변동이 공급망의 상위 단계(소매업체 → 도매업체 → 제조업체)로 전달될수록 점점 더 큰 변동으로 증폭되는 현상을 말한다. 이는 결국 모든 참여자에게 과잉 재고 또는 재고 부족이라는 막대한 비용을 발생시킨다.

본 연구는 이러한 공급망의 근본적인 신뢰와 투명성 문제를 해결하기 위한 기술적 대안으로 **블록체인(Blockchain)**에 주목한다. 블록체인은 모든 참여자가 동일한 거래 기록을 공유하고, 한번 기록된 데이터는 위변조가 불가능한 ‘공유된 단일 진실 공급원(Shared Single Source of Truth)’ 역할을 할 수 있다. 이를 통해 공급망 전체의 가시성을 확보하고, 참여자 간의 신뢰를 구축하는 것이 이 연구의 핵심적인 아이디어이다.

해결하려는 문제

서로 다른 기업들로 구성된 공급망 내에 만연한 ‘데이터 사일로’와 ‘정보 불신’ 문제를 해결하고, 블록체인이라는 공유된 신뢰 계층(Trust Layer)을 통해 투명하고 효율적인 데이터 공유 체계를 구축한다.

전통적인 공급망에서 각 기업의 데이터(재고, 주문, 생산 계획 등)는 각자의 내부 시스템에 갇혀있는 **’데이터 사일로(Data Silo)’**에 존재한다. 다른 파트너 기업의 정확한 상황을 알 수 없기 때문에, 모든 기업은 불확실성에 대비하기 위해 ‘안전 재고’라는 이름의 불필요한 재고를 쌓아두게 된다. 이는 공급망 전체의 비용을 증가시키는 주요 원인이 된다.

또한, 데이터가 중앙화된 시스템(예: 특정 기업의 ERP)을 통해 공유될 경우, 해당 시스템을 운영하는 주체를 신뢰해야만 하는 문제가 발생한다.

이 연구가 해결하고자 하는 문제는 바로 이러한 **’신뢰 부족으로 인한 비효율성’**이다. 연구진은 블록체인 기술을 통해 다음과 같은 해결책을 제시한다.

모든 공급망 참여자들이 실시간으로 동일한 데이터를 투명하게 공유할 수는 없을까?
중앙의 특정 주체를 신뢰할 필요 없이, 데이터의 무결성과 신뢰성을 기술적으로 보장할 수는 없을까?

궁극적으로는 블록체인 기반의 투명한 데이터 공유 시스템을 구축함으로써, 채찍 효과를 줄이고 공급망 전체의 운영 효율성을 극대화하는 것을 목표로 한다.

연구 모형

제조업체, 유통업체, 소매업체로 구성된 가상의 공급망 시뮬레이션 모델을 구축하고, 블록체인 기반의 데이터 공유 시스템을 도입했을 때와 그렇지 않았을 때의 재고 수준, 주문 처리 시간 등 핵심 성과 지표(KPI)를 비교 분석한다.

본 연구는 블록체인 도입의 효과를 객관적으로 검증하기 위해, 실제 기업 데이터 대신 **컴퓨터 시뮬레이션(Computer Simulation)**을 활용한 실험적 연구 모형을 설계했다.

공급망 시뮬레이션 모델 구축:
- 제조업체, 유통업체, 소매업체, 그리고 최종 소비자로 구성된 4단계의 가상 공급망을 컴퓨터 모델로 구현한다.
- 각 주체는 자신의 재고 수준과 수요 예측을 바탕으로 상위 단계에 주문을 하는 의사결정 로직을 가진다.
비교 시나리오 설계:
- 시나리오 A (전통적 공급망): 각 주체는 자신의 직접적인 하위 단계의 주문 정보만 볼 수 있다. 정보 전달에 시간 지연이 존재하며, 다른 주체의 재고 상황은 알 수 없다.
- 시나리오 B (블록체인 기반 공급망): 모든 주체의 주문 정보와 재고 정보가 블록체인 기반의 공유 원장에 실시간으로 기록되고, 모든 참여자가 이 정보에 접근할 수 있다.
성과 측정 및 비교:
- 두 시나리오에 대해 동일한 최종 소비자 수요 패턴을 입력으로 하여 시뮬레이션을 실행한다.
- 시뮬레이션 결과, 각 시나리오별로 총 재고 비용, 주문 이행률, 주문 처리 시간, 그리고 채찍 효과 지수와 같은 핵심 성과 지표(KPI)를 측정하고, 그 값을 통계적으로 비교 분석한다.

데이터 설명

실제 기업 데이터가 아닌, 제조업체, 유통업체, 소매업체 등 공급망의 주요 주체들과 그들의 주문, 재고, 배송 활동을 모방한 시뮬레이션 데이터를 활용했다.

출처: 본 연구는 연구진이 직접 개발한 공급망 시뮬레이션 모델에서 생성된 데이터를 사용했다. 이는 실제 데이터가 아닌, 특정 가설을 검증하기 위해 통제된 환경에서 만들어진 시뮬레이션 데이터이다.
수집 방법: 설계된 시뮬레이션 모델을 여러 번 실행하여, 각 시나리오별로 시간에 따른 재고량, 주문량 등의 변화 데이터를 생성하고 수집했다.
데이터 변수 설명: 시뮬레이션 모델은 다음과 같은 주요 구성요소와 변수들로 이루어져 있다.
- 시뮬레이션 주체 (Agents):
  - 소비자(Customer), 소매업체(Retailer), 유통업체(Distributor), 제조업체(Manufacturer).
- 핵심 데이터 (State Variables):
  - 수요 데이터: 최종 소비자의 일별/주별 제품 수요량 (시뮬레이션의 입력값).
  - 주문 데이터: 각 주체가 상위 단계 주체에게 보내는 주문량.
  - 재고 데이터: 각 주체가 현재 시점에 보유하고 있는 재고 수준.
  - 배송 데이터: 주체 간 제품 이동에 소요되는 시간(리드 타임).
- 핵심 성과 지표 (Key Performance Indicators, KPIs):
  - 총 재고 비용: 공급망 전체에 쌓여있는 재고를 유지하는 데 드는 비용.
  - 주문 처리 시간: 주문이 발생한 시점부터 고객에게 제품이 전달되기까지 걸리는 시간.
  - 채찍 효과 지수(Bullwhip Effect Index): 공급망 상위 단계의 주문량 변동성이 하위 단계의 수요 변동성보다 얼마나 더 큰지를 나타내는 지표. (값이 클수록 비효율적)

데이터 분석

시뮬레이션 결과, 블록체인 기반의 실시간 데이터 공유 시스템을 도입한 공급망은, 그렇지 않은 전통적인 공급망에 비해 전체 재고 수준과 채찍 효과가 현저히 감소하여 운영 효율성이 크게 향상되었다.

연구진은 설계된 두 가지 시나리오(전통적 vs 블록체인)에 대해 수백 회의 시뮬레이션을 반복 실행하고, 그 결과를 통계적으로 분석했다.

분석 결과, 두 시나리오 간에 뚜렷한 성능 차이가 나타났다. **전통적 공급망(시나리오 A)**에서는, 각 주체가 불확실성에 대처하기 위해 과도한 양의 안전 재고를 보유하는 경향이 나타났다. 이로 인해 공급망 전체의 재고 비용이 높았고, 최종 소비자의 작은 수요 변화가 상위 단계로 갈수록 거대한 주문량 변화로 증폭되는 채찍 효과가 명확하게 관찰되었다.

반면, **블록체인 기반 공급망(시나리오 B)**에서는 모든 참여자가 최종 소비자의 실제 수요 데이터를 실시간으로 공유할 수 있었기 때문에, 미래 수요를 훨씬 더 정확하게 예측할 수 있었다. 그 결과, 불필요한 안전 재고를 크게 줄일 수 있었고, 채찍 효과 지수 역시 시나리오 A에 비해 현저히 낮게 나타났다. 이는 블록체인을 통한 투명한 정보 공유가 공급망의 불안정성과 비효율성을 줄이는 데 결정적인 역할을 함을 의미한다.

핵심 결과

블록체인은 공급망 참여자들 간의 ‘정보의 장벽’을 허무는 공유된 ‘단일 진실 공급원(Single Source of Truth)’ 역할을 함으로써, 수요 변동에 대한 가시성을 높이고, 이를 통해 전체 공급망의 불확실성과 비효율을 줄일 수 있음을 실험적으로 증명했다.

이 연구의 핵심 결과는 블록체인 기술이 공급망 관리의 오랜 난제였던 ‘채찍 효과’를 완화하는 매우 효과적인 해결책이 될 수 있음을 시뮬레이션을 통해 객관적으로 입증했다는 점이다.

핵심 원리는 간단하다. 신뢰할 수 있는 정보의 실시간 공유가 모든 것을 바꾼다. 블록체인은 모든 참여자들이 믿고 사용할 수 있는 중립적인 데이터 공유 플랫폼을 제공한다. 이 플랫폼 위에서, 제조업체는 소매점의 실제 판매 데이터를 실시간으로 보면서 생산 계획을 세울 수 있고, 소매업체는 제조업체의 생산 현황과 유통업체의 재고 현황을 보면서 주문량을 조절할 수 있다.

이러한 ‘공급망 전체의 가시성(End-to-End Visibility)’ 확보는, 각 참여자들이 ‘추측’이 아닌 ‘데이터’에 기반한 최적의 의사결정을 내리게 함으로써, 결국 공급망 전체의 효율성을 극대화하고 비용을 절감하는 결과로 이어진다.

시사점

블록체인 기술의 진정한 가치는 단순히 특정 거래를 기록하는 것을 넘어, 신뢰가 부족한 여러 주체들이 참여하는 복잡한 네트워크(공급망, 금융, 거버넌스 등)에 ‘공유된 신뢰 인프라’를 제공하여 협업을 촉진하고 새로운 가치를 창출하는 데 있다.

이 연구는 공급망 관리를 넘어, 다양한 산업 분야에 중요한 시사점을 제공한다.

첫째, 블록체인은 ‘협업’의 기술이다. 이 기술은 특히 여러 독립적인 이해관계자들이 서로 데이터를 공유하고 협력해야 하지만, 서로를 완전히 신뢰하기는 어려운 비즈니스 환경에서 가장 큰 힘을 발휘한다. 공급망뿐만 아니라, 국제 무역, 금융 컨소시엄, 공동 연구 프로젝트 등 다양한 분야에서 협업의 효율성과 신뢰도를 높이는 데 활용될 수 있다.

둘째, 데이터 공유의 패러다임 전환이 필요하다. 기존에는 데이터를 독점하고 자사의 이익을 위해 활용하는 것이 중요했다면, 미래에는 신뢰할 수 있는 플랫폼 위에서 파트너들과 데이터를 ‘안전하게 공유’하고, 함께 새로운 가치를 만들어내는 능력이 더 중요해질 수 있다. 블록체인은 바로 이러한 ‘데이터 협력 생태계’를 구축하기 위한 핵심 인프라 기술이다.

인사이트

데이터가 흐르는 투명한 파이프라인을 구축하라.

이 논문은, 개별 기업의 마케팅 활동을 넘어 산업 생태계 전체를 최적화하는 거시적인 관점을 제시한다. 고객에게 최고의 가치를 제공하기 위해서는, 내가 속한 기업뿐만 아니라 나와 협력하는 모든 파트너(공급자, 유통사 등)들이 원활하게 소통하고 협력해야 한다. 블록체인은 바로 이 파트너들 사이에 막혀있던 데이터의 벽을 허물고, 정보가 투명하게 흐르는 파이프라인을 구축하여 생태계 전체의 효율성을 높이는 기술이다.

페르소나 예시: “DeFi 생태계 빌더, 프로토콜 아키텍트 아서(Arthur)”
- 특징: 아서는 여러 DeFi 프로토콜들이 서로 원활하게 상호작용할 수 있는 **’DeFi 연합(DeFi Consortium)’**을 구축하고자 한다. 그의 목표는 사용자가 A 프로토콜에 자산을 예치하면, 그 ‘예치 증명’을 담보로 B 프로토콜에서 대출을 받고, 다시 그 자금으로 C 프로토콜에 투자하는 과정이 마치 하나의 서비스처럼 매끄럽게(seamless) 이어지게 하는 것이다. 이를 위해서는 각 프로토콜들이 서로의 데이터를 신뢰하고 실시간으로 공유할 수 있는 표준화된 인프라가 필요하다.
- 데이터 기반 행동: 크로스체인 메시징 프로토콜(CCIP 등)과 데이터 인덱싱 프로토콜(The Graph 등)을 연구하며, 프로토콜 간의 상호운용성을 높이기 위한 기술 표준 제안 활동에 참여.
실질적인 마케팅 액션 제안 (DeFi 생태계 관점):
1. 프로토콜 간 데이터 공유 표준 수립: 이 논문의 아이디어를 차용하여, DeFi 프로토콜 간에 사용자 데이터(예: 자산 현황, 담보 가치, 리스크 점수)를 안전하고 표준화된 방식으로 공유하기 위한 온체인 데이터 표준(예: 새로운 ERC 표준)과 통신 프로토콜을 제안하고, 이를 업계 표준으로 만들기 위한 협의체를 구성한다.
2. 통합 리스크 관리 시스템 구축: 여러 프로토콜이 참여하는 **공유 블록체인(또는 L2/L3 솔루션)**을 구축하여, 특정 사용자가 여러 프로토콜에 걸쳐 보유한 총 자산과 부채, 그리고 리스크 수준을 통합적으로 관리하는 시스템을 만든다. 이는 한 프로토콜에서의 부실이 다른 프로토콜로 연쇄적으로 전이되는 ‘시스템 리스크’를 방지하고 생태계의 안정성을 높인다.
3. ‘통합 고객’ 대상의 공동 마케팅: 데이터 공유 표준에 참여하는 프로토콜들이 연합하여, 여러 프로토콜을 동시에 사용하는 **’통합 우수 고객’**에게 공동으로 혜택(예: 통합 거버넌스 토큰 에어드랍, 전체 프로토콜 수수료 할인)을 제공하는 공동 마케팅 캠페인을 진행한다. 이는 개별 프로토콜의 락인(Lock-in)을 넘어, 생태계 전체에 대한 락인 효과를 창출한다.