트위터에 접속해, 끝없이 아래로 스크롤하기만 한다면, 불과 몇 주 전에 암호화폐에 발생한 급격한 변화를 알 수 있다. 디지털 예술 작품부터 비디오 게임 무기, 그리고 트위터 게시글, 방귀 소리까지 다양한 범위의 대체 불가능한 디지털 객체를 암호화 단위로 나타내는 대체 불가능한 토큰(NFT)의 악평이 쏟아지면서 그와 동시에 주류로 편입됐다. (어쩌면 배우 존 클리즈나 경매 업체 크리스티스보다 더 주류가 되기 힘들지도 모른다) 그러나 매우 유리하게 작용한 NFT 열풍에 편승해 떼돈을 번 디지털 예술가는 갈수록 커지는 죄책감 때문에 매우 큰 고통을 겪은 것으로 알려졌다. NFT를 이용한 새로운 작품 거래 방식이 에너지를 소모하면서 기후를 손상시키기 때문이다.
암호화폐 생성 방식에 익숙한 이에게는 NFT가 환경에 미치는 영향이 그리 놀라운 일이 아닐 수도 있다. 최초로 등장한 동시에 가장 큰 인기를 누리고 있는 암호화폐인 비트코인은 은행이나 금융 중개인 등 단 한 명의 결정권자에게만 의존하지 않고, 사용자 간 결제를 유효화하는 개인 간 통신(P2P) 결제 시스템으로 설계됐다. 대신 탈중앙화된 컴퓨터 집단이 비트코인 블록체인처럼 과거 결제 기록을 유지하면서 새로운 거래 승인 투표와 같은 과정을 거쳐 주기적으로 업데이트한다.
비트코인 모델의 한 가지 잠재적인 함정은 비트코인을 비롯한 여러 블록체인 네트워크에서 암호화폐 채굴 난이도를 제어해, 네트워크를 중단하는 ‘51% 공격’이라는 시나리오이다. 이는 사이버 범죄자가 속임수를 일삼는 집단을 배치해, 네트워크 다수를 장악하고는 사용자가 지출하고자 하는 비트코인을 보유하지 않은 상황과 같이 승인되어서는 안 되는 거래에 투표할 수 있다. 이와 같은 위험성을 없애고자 비트코인은 네트워크 참여 대가를 비싸게 만들었다. 마이닝 노드(mining node)라고 불리며 장부를 계속 지원하는 컴퓨터는 끊임없이 어려운 수학 문제를 풀고, 그 보상으로 비트코인을 받는다. 수학 문제 계산과 비트코인 보상 과정을 거치며 (매우 비싼) 컴퓨터는 많은 양의 전기를 소모한다. 이는 비트코인 장부 변경 시도에 매우 큰 노력이 필요하도록 만들어, 대신 협력을 유도하도록 의도한 설정 요소이다. 그러나 케임브리지대학교 대체금융연구소(CCAF)의 발표에 따르면, 작업 증명이라고 불리는 전기를 기반으로 한 보상 체계는 오늘날 비트코인 채굴 과정의 연간 소모량이 스웨덴, 우크라이나의 연간 소모량보다 많은 133.65TWh라는 사실을 의미한다. 또, CCAF가 2020년에 발간한 보고서를 통해 비트코인 채굴 과정에 소모되는 전력 39%만이 재생에너지로 생성된다는 사실이 밝혀졌다.
CCAF 계열 연구원인 미첼 라우치(Michel Rauchs)는 비트코인의 성공신화는 작업 증명을 따라야 할 암호화폐 업계 표준으로 만든다고 말한다. 두 번째로 거래량이 많은 암호화폐이자 NFT가 다량으로 발행 및 거래되는 플랫폼인 이더리움도 2015년, 출시되었을 당시 작업 증명을 택했다. 따라서 디지털 예술가가 NFT 거래를 후회하는 것이다. 어느 한 디지털 예술가가 말한 바와 같이 이더리움에서의 NFT 판매는 결과적으로 영국 가구의 연간 평균 전력 소모량보다 두 배 더 많은 총 8.7MWh의 전기를 소모할 수 있다.
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그러나 변화가 이루어질 수 있다. 현재, 이더리움은 작업 증명 방식을 에너지 소모량이 적은 보안 구성 방식으로 대체하려는 쇄신 작업을 한창 진행 중이다. 만약, 변경 과정이 성공적으로 끝난다면, 이더리움의 보안 구성 방식 변경은 앞으로 이루어질 작업 증명 방식 채택 중단에 중요한 순간을 새로 추가하면서 암호화폐의 탄소 발자국과 낭비 문제를 줄일 수 있다.
이더리움이 새로 채택하는 메커니즘은 지분 증명 방식이다. 작업 증명은 현실 세계의 하드웨어와 에너지 소비를 기반으로 이루어지지만, 지분 증명은 인식된 암호화폐 가치(이더리움 블록체인에서는 이더리움의 가치)와 계획 이론 상쇄 효과를 기반으로 한다. 마이닝 노드는 네트워크 참여 예금으로 상당한 총합을 기록(현재는 3만 8,000파운드를 상회하는 가치를 지닌 32 이더로 기록된다)하도록 하는 검증자로 대체된다. 지분이라고 불리는 예금은 시간이 지나면서 이자를 축적하므로 플랫폼에 합류하도록 한 검증자에게 보상이 주어진다. 수학 문제 계산 경쟁의 문제를 거래를 통해 임의로 검증자를 지정해, 네트워크의 2/3이 승인한 뒤에 확인되는 알고리즘으로 대체한다. 검증자는 불규칙한 거래를 승인하려 하거나 정직하지 않은 행동을 한다면, 지분을 내는 방식으로 벌금을 내야 한다. 또, 가장 심각한 상황에서는 지분을 전부 잃게 되며, 네트워크에서 영향력 행사를 중단하게 된다.
이더리움의 지분 증명 방식과 여러 가지 주요 변경사항을 도입할 이더2.0 업그레드 배포 과정에 참여하는 소프트웨어 개발 기업 콘센시스(ConsenSys)의 프로젝트 총괄 벤 에딩턴(Ben Edgington)은 51% 공격은 지분 증명 방식에서도 발생할 수 있지만, 공격자가 다른 네트워크를 결합한 것보다 두 배 더 많은 지분을 내야 한다고 설명한다. 그는 “만약, 체인 보안을 위해 100억 달러 가치의 지분이 있다면, 200억 달러의 지분을 내야만 체인에서 피해를 줄 수 있는 공격을 개시할 수 있다”라고 말했다. 추가로 가정할 수 있는 상황은 공격이 보고될 때, 이더의 가격이 곤두박질치면서 공격자의 지분 가치가 줄어드는 것이다. 작업 증명 방식과 같이 보상은 부정행위에 불리하게 작용했다. 그러나 이더2.0이 채택하는 지분 증명 방식에는 파괴적이면서 많은 양의 전기를 소모하는 채굴 컴퓨터가 개입되지 않는다. 그저 노트북에서 이론적으로 설정된 검증자만 있다.
이더리움 재단의 연구원 대니 라이언(Danny Ryan)은 지분 증명 방식의 주요 단점으로 새로우면서 복잡한 방식이라는 점을 언급한다. 그는 “작업 증명 방식이 훨씬 더 간단하다. 작업 증명 방식의 복잡성은 물리적 하드웨어에서 사라지며, 실제 소프트웨어 설계도 지분 증명 방식보다 훨씬 더 간단하다. 지분 증명 방식과 관련, 한 가지 가장 크게 비판할 수 있는 부분이 있다면 이전보다 훨씬 더 복잡한 설계이다”라고 말했다.
이는 사용자에게 네트워크 설계의 강력함을 설득하기 더 어려운 데다가 배치할 수 있는 간단한 채굴 메타포(mining metaphor)가 없다는 의미이다. 게다가 작업 증명 방식보다 검증이 덜 되어 지분 증명 방식이 작성하는 일부 체계가 아직 발견되지 않은 것을 의미하기도 한다. 테크 컨설팅 기업 디센트라넷(DecentraNet) 창립자 겸 작업 증명 방식 채굴 제거에 반대하고 청정에너지를 사용한 것으로 유명한 인물인 맷 맥키빈(Matt McKibbin)은 “지금까지 작업 증명 방식은 12년간 사용됐다. 따라서 작업 증명 방식이 효과가 있다고 본다”라고 주장했다.
실제로 지분 증명 방식을 당장 적용하기는 쉽지 않다. 이더리움이 등장한 2015년, 이더리움 창시자는 채굴 방식에서 공정한 지분 방식으로 재빨리 변경하겠다고 약속했다. 라우치는 채굴 방식에서 지분 방식으로의 변경은 새로운 암호화폐 프로젝트를 선택하는 데 한몫했으며, 놀라운 속도로 널리 확산돼 지분 증명 방식을 채택하게 되었다고 말한다. 실제로 이오스나 카르다노 등 일부 주요 블록체인은 다양한 형태의 지분 증명 방식을 사용한다. 라우치는 “향후 지분 증명 방식으로 변경한다는 이더리움의 절대적인 추측은 지분 증명 과정의 대체적인 관점을 구성한다. 자체 블록체인 네트워크를 구축하는 새로운 개발자와 기업이 갈수록 바로 초기 설계 단계에서부터 작업 증명 방식을 채택하지 않는 추세이다”라고 말했다.
그러나 이더리움의 지분 증명 방식 변경 완료 일정이 지연됐다. 라이언은 그 이유가 암호화폐에 강력한 영향을 미치는 두 가지 요소인 보안 및 탈중앙화를 모두 유지하면서 지분 증명 블록체인을 설계하는 것이 어렵기 때문이라고 솔직하게 설명했다. 그는 “이더리움 출시 당시 보안을 확보한 지분 증명 버전은 없었다. 지분 증명 알고리즘은 있었지만, 매우 잘 알려진 이론상 중대한 문제와 공격 벡터가 존재했다”라고 말했다. 이어, 그는 이더리움이 전 세계 두 번째 규모의 블록체인이라는 현재의 상태로 빠르게 상승한 사실을 고려하면, 지분 증명 블록체인을 구축하는 개발자가 신중하게 작업해야 할 것이라고 덧붙여 전했다.
그러나 이제 지분 증명 방식으로의 변화가 현실이 되는 데 더 가까이 다가온 듯하다. 2020년 12월, 이더리움은 지분 증명 방식으로 공급되는 블록체인을 출시했다. 결국, 작업 증명 방식이 서서히 사라지면서 앞으로 작업 증명 방식의 전체 네트워크의 뼈대가 될 블록체인이다. 전체 이더리움 생태계가 새로운 구성 방식으로 전환하는 데 얼마나 걸릴지는 불확실하지만, 에딩턴 총괄은 “몇 년이 아니라 몇 달이 소요될 것”이라고 생각한다.
에딩턴 총괄은 “기본적으로 지분 증명으로의 전환 작업 90%가 완료됐다. 단순히 기존 블록체인을 지분 증명 방식으로 변경하기만 하면 전환 과정이 완료된다”라고 말했다. 또, 라우치는 지분 증명 방식으로의 전환의 복잡성을 고려하면, 향후 몇 달 이내로 전환이 완료된다는 예측을 낙관적으로 본다고 밝혔다.
이더리움의 직접적인 탄소 발자국 효과 변화는 규모가 크지만, 암호화폐 에너지 소모 문제의 극히 일부분만을 다루게 된다. 가장 큰 문제는 비트코인이다. 라우치는 2020년 이더리움의 연간 전력 소모량은 20~25TWh 수준으로, 비트코인의 전체 전력 소모량의 1/6 수준으로 추산했다. 그는 “이더리움의 연간 전력 소모량은 비트코인을 2개월간 가동할 때 소모하는 전력량이다. 따라서 비트코인의 전력 소모량과 비교했을 때, 이더리움이 지분 증명 방식으로 전환한 뒤 탄소 배출량이 크게 줄어들지 않을 것으로 본다. 전체 암호화폐의 탄소 배출 비중에서 비트코인의 비중이 절대다수를 차지하기 때문이다. 그러나 상징적인 측면에서 보면, 분명히 향후 작업 증명 방식 채택 중단에 도움이 되리라 생각한다”라는 견해를 밝혔다. 작업 증명 방식 채택 중단 변화가 발생하면, 암호화폐 업계에 지속적인 변화가 발생하면서 작업 증명 방식이 갈수록 줄어들 것이다.
물론, 중요한 의문 사항은 비트코인이 지분 증명 방식으로의 전환을 채택할 것인가이다. 작업 증명 방식의 입지와 간단함, 하드웨어 기반 구조가 비트코인 업계를 대거 장악하고 있다는 사실을 고려하면, 지분 증명 방식으로의 변화는 거의 불가능한 일처럼 보인다. 그러나 비트코인이 기관 투자자와 일론 머스크 등 테크 업계 갑부를 대상으로 새로운 자산 분류로서의 가치를 얻기 시작한다면, 지분 증명 방식으로의 변화와 같은 일이 발생하는 것이 완전히 불가능한 일은 아니다. 라우치는 예시로 비트코인을 윤리적 투자로 고려할 것인지 아니면 이른바 환경, 사회, 통치 위반으로 전락하게 둘 것인지 질문을 던졌다.
맥키빈은 비트코인의 탄소 발자국을 최소화하는 시스템으로의 전환 방식이 불가피하다고 생각한다. 사실, 비트코인의 지분 증명 방식 전환은 처음부터 쟁점이 되었던 사안이다. 맥키빈은 비트코인이 배출하는 막대한 탄소 발자국 때문에 결국 재생에너지로의 변환 속도를 높이게 될 것이라고 주장한다. 2018년, 맥키빈은 “사토시의 두 번째 선물: 재생에너지 보상 프로그램(Satoshi’s Second Gift: The Renewable Energy Bounty Program)”이라는 제목의 미디엄 게시글을 통해 사토시 나가모토(Satoshi Nakamoto)라는 가명을 사용하는 비트코인 창시자가 불가피한 상황이든 의도적인 상황이든 어떤 식으로 청정에너지 생성을 유도했는가 설명하는 자신의 이론을 작성했다. 맥키빈의 관점에 따르면, 비트코인 보상은 태양열과 수력 발전 등 더 깨끗하면서 전반적으로 저렴한 재생에너지 자원을 사용하도록 유도하는 역할을 한다.
맥키빈은 “비트코인이 세계에서 가장 깨끗한 에너지 사용을 위한 보상 프로그램이 되는 지점이 있다. 경제적으로 실행 가능한 에너지 체계를 가능한 최선의 방식으로 사용할 방법을 정확히 계산하기 때문이다. 또, 재생에너지가 화석 연료보다 저렴하기 때문이다”라고 말했다.
** 위 기사는 와이어드UK(WIRED.co.uk)에 게재된 것을 와이어드코리아(WIRED.kr)가 번역한 것입니다. (번역 : 고다솔 에디터)
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