Anomaly detection in European cryptocurrency exchange-traded products

금융 세계를 사람들이 사과부터 디지털 금까지 모든 것을 거래하는 거대하고 북적이는 시장이라고 상상해 보세요. 오랫동안 비트코인이나 이더리움 같은 가장 유명한 디지털 코인들은 언제든 가격이 급격히 변할 수 있는, 문을 닫지 않는 통제되지 않은 야생의 "뒷마당"에서 거래되었습니다. 하지만 최근 유럽의 공식적이고 규제된 주식 거래소 안에 새로운 종류의 상점이 열렸습니다. 이것들은 상장지수증권(ETP)이라 불립니다. 이것들을 일반적인 영업시간 동안 기업의 주식을 사는 것처럼 비트코인이나 이더리움의 한 조각을 살 수 있는, 혼란스러운 가상자산 세계를 들여다보는 안전하고 정부가 감시하는 창문이라고 생각하면 됩니다.

이 창문 안에서 어떤 일이 일어나는지 이해하기 위해 과학자들은 몇 가지 핵심적인 도구를 사용합니다. 첫째, 그들은 "이상 현상(anomalies)"을 관찰합니다. 이는 시장의 갑작스럽고 기이한 결함과 같은 것으로, 운전자가 핸들을 건드리지 않았는데 자동차가 갑자기 경로를 이탈하는 것과 같이 가격이 상식적이지 않은 방식으로 떨어지거나 튀어 오르는 순간을 말합니다. 이를 포착하기 위해 그들은 "극단값 이론(Extreme Value Theory)"이라는 수학적 방법을 사용하는데, 이는 기본적으로 가장 극단적인 사건들(폭풍 속의 가장 큰 파도와 같은)을 연구하여 안전선을 설정하는 방법입니다. 또한 그들은 매수자와 매도자가 어떻게 상호작용하는지에 대한 아주 미세한 초 단위의 세부 사항인 "미시구조(microstructure)"를 살펴봅니다. 이는 마치 동시에 사고파는다고 외치는 사람이 몇 명인지 세는 것과 같습니다. 큰 질문은 이것입니다: 우리는 이러한 기이한 결함이 발생하기 전에 이를 포착할 수 있을까요, 아니면 그것들은 그저 무작위적인 놀라움일 뿐일까요?

이 논문은 네 가지 특정 가상자산 상품(비트코인을 추종하는 두 개와 이더리움을 추종하는 두 개)을 독일의 Xetra와 스웨덴의 Nasdaq Stockholm이라는 두 유럽 거래소에서 추적하는 탐정 이야기입니다. 저자인 줄리아 콘찰(Julia Kończal)과 라파우 폴로찬스키(Rafał Połoczański)는 1분 단위의 데이터를 사용하여 1년 반 동안(2024년 1월부터 2025년 12월까지) 이 상품들을 틱 단위로 관찰했습니다. 그들은 이 "이상 현상"들이 어떤 규칙을 따르는지, 아니면 그저 혼돈인지 알아내고자 했습니다.

먼저, 그들은 그 "극단값 이론" 수학을 사용하여 기준이 되는 탐지기를 설정했습니다. 그들은 모래 위에 선을 그었습니다: 만약 가격 하락이 전체 하락의 95%보다 더 깊다면, 그것은 이상 현상입니다. 하지만 그들은 여기서 멈추지 않았습니다. 그들은 문제를 포착하기 위한 세 가지 새롭고 영리한 방법을 발명했습니다:

1. "거래소 간 괴리(Cross-Venue Divergence)" 탐지기: 똑같은 가상자산 상품인 쌍둥이가 서로 다른 두 개의 방(두 거래소)에 서 있다고 상상해 보세요. 보통 그들은 동기화되어 함께 움직입니다. 만약 한 쌍둥이가 갑자기 튀어 오르는 동안 다른 쌍둥이는 가만히 있다면, 그것은 괴리 이상 현상입니다. 이는 두 방이 서로 대화하는 방식에 일시적인 결함이 있음을 시사합니다.
2. "회복 없는(No-Recovery)" 탐지기: 이것은 가격이 반등하지 못하는 상황을 살펴봅니다. 만약 가격이 큰 타격을 입은 후 다음 10분 동안 회복하지 못하고 그저 절뚝거리며 나아간다면, 그것은 "회복 없는" 이상 현상입니다. 이는 공이 바닥에 부딪힌 후 튀어 오르기를 거부하는 것과 같습니다.
3. "모멘텀 반전(Momentum-Reversal)" 탐지기: 이것은 행복하게 치솟던 가격이 갑자기 바닥으로 내동댕이쳐지는 것을 잡아냅니다. 이는 롤러코스터가 언덕을 즐겁게 올라가다가 정점 직후에 바로 급하강하는 것과 같습니다.

저자들은 이러한 기이한 사건들이 드물게 발생하며, 발생 빈도가 1% 미만(100분 중 1분 미만)이라는 것을 발견했습니다. 하지만 이러한 현상이 발생했을 때 시장은 매우 달랐습니다. 이러한 이상 현상 동안 "유효 스프레드(effective spread, 거래 비용)"는 훨씬 높았고, 매수자와 매도자 사이의 균형은 심하게 치우쳐 있었습니다. 예를 들어, "회복 없는" 폭락 동안 거래량은 정상보다 5배 더 높았고, 거래 비용은 2배 또는 3배로 늘어났습니다.

이 이야기의 가장 흥兴奋적인 부분은 예측입니다. 저자들은 "다음 1분이 이상 현상일지 예측할 수 있을까?"라고 물었습니다. 그들은 과거 1분의 데이터를 보고 다음 1분을 예측하도록 네 가지 서로 다른 컴퓨터 두뇌(Random Forest 및 Logistic Regression과 같은 알고 알고리즘)를 훈련시켰습니다. 결과는 놀라울 정도로 좋았습니다. 표준적인 "극단적 하락" 이상 현상에 대해, 컴퓨터는 최대 0.82의 정확도 점수(AUC-ROC)로 다음 분을 예측할 수 있었습니다. 이는 강력한 신호이며, 이러한 사건들이 완전히 무작위는 아님을 시사합니다.

하지만, 이 논문은 컴퓨터가 사용한 데이터의 종류가 컴퓨터의 종류보다 더 중요하다고 제안합니다. 가장 좋은 예측 변수는 누가 사고파는지에 대한 복잡한 세부 사항(미시구조)이 아니라, 컴퓨터가 변동성(가격이 얼마나 흔들리는지)과 낙폭(최근 고점으로부터 가격이 얼마나 떨어졌는지)에 크게 의존했다는 점입니다. 이는 마치 컴퓨터가 "가격이 격렬하게 흔들리고 많이 떨어졌다면, 폭락이 올 가능성이 높다"라고 학습한 것이지, 군중 속의 개인을 하나하나 세려고 노력한 것이 아니라는 뜻입니다.

흥미롭게도, "거래소 간 괴리" 이상 현상은 단순한 수학으로는 예측하기 가장 어려웠지만, 더 복잡한 "Random Forest" 알고리즘에 의해 잘 포착되었습니다. 이는 두 거래소 사이의 관계가 조금 더 신비롭고 비선형적임을 시사합니다. 연구는 또한 이러한 기이한 사건들이 금요일과 거래일의 시작 또는 종료 시점에 더 자주 발생한다는 점을 주목했는데, 이는 아마도 그때 유동성(거래할 준비가 된 자금의 양)이 낮기 때문일 것입니다.

결론적으로, 이 논문은 유럽의 가상자산 시장이 규제되어 있고 "뒷마당"보다는 안전하지만, 여전히 그들만의 독특한 "결함"을 가지고 있다고 제안합니다. 이러한 결함은 드물지만, 데이터 속에 명확한 지문을 남깁니다. 가격의 흔들림과 회복의 부재 패턴을 관찰함으로써, 우리는 실제로 그것들이 발생하기 1분 전에 미리 포착할 수 있습니다. 이것은 미래를 완벽하게 보는 수정구슬은 아니지만, 폭풍을 감지하는 매우 좋은 레이더입니다.