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역사 탐방: 비트코인 채굴의 진화

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BTC

2009년 비트코인(BTC)이 출시된 이후 암호화폐는 기존 금융 시스템을 뒤흔들었을 뿐만 아니라 비트코인 채굴은 애호가의 취미에서 수익성 있는 글로벌 산업으로 진화했다.

비트코인 화폐는 매 10분마다 일정량이 생성된다. 채굴은 트랜잭션을 검증하고 블록체인(원장)에 추가하여 생성된 비트코인 화폐를 보상으로 지급받는 작업이다. 비트코인의 작업증명(Proof of Work, PoW) 합의 알고리즘은 채굴자가 복잡한 연산 문제를 풀어 트랜잭션을 검증하고 보상으로 비트코인을 지급받는 알고리즘이다.

트랜잭션의 무결성을 확인하는 작업을 “해싱(hashing)”이라고 한다.

네트워크 해시율은 참여하는 컴퓨터와 채굴 장비의 처리 속도, 메모리 및 전력이 증가함에 따라 증가한다.

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네트워크의 총 컴퓨팅 파워가 증가하면 공격이 어려워져 네트워크의 보안도 강화된다.

채굴 산업이 발전함에 따라 채굴 능력을 향상시키기 위한 신기술이 도입되었다. 시장 참여자들은 채굴 장비와 기술에 큰 투자를 하여 채굴 효율성과 수익성을 높이고 있다.

CPU로도 가능했던 초기 채굴

비트코인이 처음 출시됐을 때, 채굴은 일반 컴퓨터의 중앙 처리 장치(CPU)로도 가능한 비교적 간단한 과정이었다. 초기 채굴자들은 개인 컴퓨터를 사용하여 비트코인 보상을 받을 수 있었다. 네트워크가 작고 채굴 문제의 난이도가 낮았기 때문이다.

그러나 채굴자들이 늘면서 경쟁이 고조되고 난이도는 증가했다. 때문에 채굴자들은 경쟁 우위를 얻기 위해 더 강력한 하드웨어를 사용하기 시작했다.

GPU로의 전환

채굴 난이도가 상승함에 따라 채굴자들은 CPU를 대신 그래픽 처리 장치(GPU)를 사용하는 장비로 전환했다. GPU는 PoW 알고리즘이 요구하는 병렬 처리에 더 적합하여 CPU에 비해 채굴 효율성이 높다. CPU에서 GPU로의 전환은 채굴 기술 역사에 한 획을 그었으며 채굴 작업의 효율과 수익성을 향상시켰다.

GPU는 채굴자들이 보다 신속하게 많은 비트코인을 채굴하고 블록체인의 컴퓨팅 파워를 증가시켜 네트워크의 보안을 향상시킨다. GPU 전환과 함께 채굴자들이 보상을 얻을 기회를 높이기 위해 여러 대의 채굴기를 연결시킨 ‘채굴풀’도 등장했다.

전문 장비의 등장: FPGAs와 ASICs

GPU로 인해 채굴 성능이 상당히 증가했지만 더욱 강력한 하드웨어가 등장했다. 2013년, 프로그래밍이 가능한 집적 회로반도체(FPGAs)와 특정 용도용 집적 회로(ASICs)가 비트코인 채굴에 도입됐다.

FPGAs와 ASICs는 비트코인 채굴 전용으로 설계된 특수 하드웨어로 GPU보다 더욱 효율성을 높였다. 이 장비들은 PoW 계산을 더 높은 속도로 수행하면서도 더 적은 에너지를 소모한다. 최신 ASICs는 초당 200 테라해시 이상의 해시율을 제공하고 테라해시 당 약 20 줄의 전력을 사용한다.

ASICs의 도입으로 채굴 경쟁은 더욱 치열해졌고 에너지 집약도가 높아졌다. 때문에 개인 비트코인 채굴자들은 더 이상 접근하기 어려워졌다. 대규모 채굴풀들이 채굴 업계를 장악했고 채굴 작업장들은 보상 확률을 높이기 위해 컴퓨팅 파워를 합쳤다.

코인게코의 조사에 따르면 솔로 채굴자가 비트코인 한 개를 채굴하기 위한 평균 전기 요금은 46,291.24달러에 달한다. 이는 2023년 7월의 일일 평균 비트코인 가격인 약 30,000달러보다 35% 높다. 비트코인 한 개 채굴은 약 7년이 걸리며 월 평균 143 킬로와트 시간(kWh)의 전력을 소비한다. 이는 대략 2021년 미국 가구의 연간 전력 소비의 1/6에 해당한다.

클라우드 채굴 서비스 등장

대형 채굴자들의 등장에 대응하여 일부 업체들은 비싼 장비를 구매하지 않고도 채굴에 참여할 수 있는 클라우드 채굴 서비스를 개시했다.

예로 2023년 6월에 세계 최대 거래소인 바이낸스는 구독 기반의 비트코인 클라우드 채굴 서비스를 시작했다. 이 서비스는 다양한 제품을 제공하며 각각 다른 기간, 전기 요금, 그리고 수익률로 구성된다.

다른 클라우드 채굴 서비스 제공자들로는 StormGain, ECOS, Hashing24, BitDeer 등이 있다.

인공지능으로 퍼포먼스 최적화

인공지능(AI)은 채굴을 위한 연산 방식의 최적화를 돕는다.

예로 영국의 퀀텀 블록체인 테크놀리지(QBT)는 ASIC 비트코인 채굴자들의 효율성을 높이기 위한 AI 알고리즘을 개발했다. QBT는 검색 알고리즘 2개를 개발했다. 하나는 효율성을 10% 향상시키며 또 다른 하나는 블록 채굴 확률을 260% 높인다.

QBT의 단기 목표는 AI 소프트웨어를 채굴장에 도입하여 상업용 ASIC 칩의 성능을 개선하는 것이다. 장기적으로는 현재 개발 중인 SHA-256 연산 기법, MSFCA(Message Scheduling for Cryptographic Hashing ASIC), 그리고 양자 컴퓨터를 활용한 비트코인 채굴을 목표로 하고 있다. QBT는 2023년 7월에 이에 대한 특허를 출원했다. MSFCA는 전 블록에서 사용되는 데이터를 전처리하여 ASIC 칩에서 요구되는 논리 게이트 수를 줄인다. 이는 효율성을 향상시키고 에너지 소비량을 감소시킨다.

스테이블코인 발행사 테더도 AI를 비트코인 채굴에 도입하여 데이터 분석을 통해 채굴과 재생 에너지 작업을 최적화하는 모리아(Moria)라는 특수 소프트웨어 프로그램을 개발하고 있다.

2023년 5월 테더의 발표에 따르면 우루과이의 지속가능한 비트코인 채굴 작업장 가동과 에너지 생산에 자원을 투자할 것이며 모리아는 테더 자체 채굴 사이트의 성능을 향상시킬 것으로 예상된다. 그리고 6월에는 지속 가능한 채굴을 위해 엘살바도르에서 10억 달러 규모의 재생 에너지 이니셔티브에 참여했다.

비트코인 채굴자들의 끊임없는 투자

비트코인 채굴 업계 진입의 재정적 장벽은 높다. 저렴하고 안정적인 전력 공급원에 접근 가능한 위치, 전문 하드웨어 및 유지 보수가 필요하다. 그러나 채굴은 그만큼 높은 투자 수익률을 제공할 잠재력을 가졌다.

Blockchain.com의 데이터에 따르면 2023년에 비트코인 채굴자들은 매일 2천만 달러에서 3천만 달러 가치의 비트코인 보상을 받고 있다. 때문에 효율적인 채굴장을 운영한다면 상당한 일일 수입을 누릴 수 있다.

2021년 11월에 69,000달러에 근접하며 기록된 역대 최고점 대비 현재 하락한 상태지만 비트코인 채굴자들은 계속해서 새로운 장비에 투자하고 있다.

높은 효율성과 적은 에너지 소비량이 점점 중요해지고 있다. 그리고 2024년 반감기에 대비하여 채굴자들은 최고의 채굴장 구축에 힘쓰고 있다. 비트매인·카난 등의 채굴장비 공급 업체들은 2023년 후반에 새로운 제품을 출시할 계획을 발표했다. 비트매인은 곧 출시될 앤트마이너 S21 Pro의 해시레이트가 250TH/s, 효율성은 14.2J/T라고 전했고 카난은 “비트코인 채굴의 미래를 책임질 채굴 산업을 혁명하는 제품”을 제공하여 채굴자들이 반감기를 이겨낼 수 있도록 돕겠다고 약속했다.

환경오염 우려에 대한 노력

비트코인 채굴장의 규모가 커지며 높은 전력 소비로 인한 환경 파괴에 대한 비판을 받아왔다.

특히 ASIC를 사용하는 대규모 채굴장은 전력 소비량이 높아 환경오염에 대한 우려가 크다. 때문에 채굴자들은 탄소 발자국을 줄이기 위한 재생 에너지이나 에너지 소비가 적은 PoS(Proof of stake, 지분 증명)와 같은 대체 합의 메커니즘을 모색하고 있다.

대형 채굴업체나 블록체인 기업들은 에너지 효율이 높은 채굴 장비를 사용하고 태양열 및 풍력과 같은 재생 에너지에 투자하여 채굴 과정의 탄소 발자국을 줄이고 지속 가능성을 높이기 위해 노력하고 있다.

이러한 노력은 블록체인 및 암호화폐 업계에서 기술 발전과 환경 책임 사이의 균형의 중요성을 인식하고 있음을 의미하며 환경보호에 진심인 투자자들을 유치하고 있다.

결론

새로운 기술의 도입은 솔로 채굴자에서 대형 작업장까지 채굴 산업의 발전에 중요한 역할을 해 왔고 경쟁은 더욱 치열해졌다. 비트코인 채굴은 꾸준히 진화해 왔으며 이제는 채굴 전용 서버 팜과 데이터 센터도 등장했다.

Blockchain.com에 따르면 현재 글로벌 비트코인 채굴 해시레이트는 400 엑사해시(EH)에 달하며 이 중 상당 부분은 대형 채굴장들이 차지한다. 이는 암호화폐가 주류 투자 시장에 편입되며 금융적 관점에서 비트코인 채굴의 매력이 커지고 있음을 알린다.

바이낸스·테더와 같은 핵심 암호화폐 관련 기업들이 채굴자나 채굴 서비스 제공 업체로 시장에 진입할 가능성이 높다. 그리고 채굴자들의 효율성 향상을 위한 끊임없는 노력은 채굴 산업의 성장을 책임질 신기술의 등장을 예고한다.

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Hyunsoo Kim 테크 콘텐츠 라이터

Hyunsoo Kim 테크 콘텐츠 라이터

암호화폐 콘텐츠 라이터 김현수는 캐나다에서 회계를 공부했으며 H&R Block에서 세무사로 일하며 글로벌한 경제 개념을 익혔습니다. 암호화폐 투자자이자 블록체인 기술의 팬으로서 정확한 기술 정보와 투자 분석을 제공합니다.

암호화폐에 대해 어렵다거나 부정적인 인식을 무너뜨리기 위해 정확하고 쉽게 암호화폐 관련 글을 쓰는 것을 목표로 하고 있습니다. 이를 위해 항상 암호화페 관련 정보를 꾸준히 공부하는 습관을 지니고 있으며, 언젠가는 누구든지 쉽게 이해할 수 있는 블록체인 관련 서적을 집필하는 것을 목표로 삼고 있습니다.

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