비트코인 기반 블록체인 네트워크의 에너지 효율성에 대한 새로운 연구는 비트코인 SV(BSV)가 비트코인 코어(Bitcoin Core, BTC)와 비트코인 캐시(Bitcoin Cash, BHC) 프로토콜보다 엄청나게 더 효율적이라는 것을 발견했습니다.
‘비트코인 기술과 에너지 소비량: 효율성 추구’라는 제목의 보고서에서 굴지의 캐나다 회계, 세금, 비즈니스 컨설팅 회사인 MNP는 이러한 세 비트코인 기반 블록체인 프로토콜을 검토하고 BSV 블록체인이 훨씬 더 에너지 효율적이라는 것을 발견합니다.
BSV의 보다 큰 에너지 효율성은 모든 네트워크의 해시 파워 및 거래량이 동일하더라도 명백합니다. 이는 BSV와 다른 프로토콜 간의 핵심 설계 차이점이 최대 블록 크기에 대한 임의적인 제한을 제거하는 기능이기 때문입니다.
BSV 블록체인은 창시자 사토시 나카모토가 제시한 오리지널 비전과 가장 일치하는 프로토콜에 구축되었습니다. 결과적으로 BSV 블록체인은 네트워크에서 처리되거나 ‘채굴된’ 블록의 최대 크기에 대한 제한을 두지 않으므로 무한 확장성과 무한한 거래량을 처리하는 기능을 제공합니다.
“BSV는 현재 네트워크에서 이용할 수 있는 블록 크기와 거래의 수(처리량) 그리고 다른 프로토콜의 한계 때문에 더 효율적입니다. BSV 네트워크의 거래 크기나 수가 다른 프로토콜의 제한을 넘어서는 한, BSV는 이 집단에서 가장 효율적인 블록체인입니다”라고 보고서가 명시합니다.
“더 많은 기업과 소비자가 블록체인 기술을 채택할수록 친환경적이고 재생 가능한 에너지를 위한 규제 사항은 더욱 엄중해지기 때문에, 블록체인이 환경에 미치는 영향, 그 중에서도 특히 에너지 소비 문제와 관련된 영향을 이해하는 것은 중요합니다.”
BSV, BTC 그리고 BCH 프로토콜의 에너지 효율성을 비교하려면 전체 네트워크의 효율성을 추산하는 모델을 창출해야 합니다. MNP는 이번 연구를 거래당 및 데이터의 메가바이트(MB)당 평균 소비 에너지를 포함한 측정을 통해 각 프로토콜의 효율성을 추산하기 위한 블록체인 에너지 효율성에 대한 이전 연구 작업을 기반으로 구축하여 정확히 이를 해냈습니다.
비트코인 프로토콜과 에너지 효율성
이번 비교에 포함된 각각의 프로토콜이 SHA-256 기반 작업 증명을 기초로 한 합의 메커니즘(consensus mechanism)을 사용하기에, MNP의 모델을 사용하여 상대적인 에너지 소비량을 비교 측정하고 추정할 수 있습니다. 작업 증명 시스템에서 채굴자는 거래 블록을 검증하고 블록체인에 추가하기 위해 연산 능력(초당 해시로 측정)을 소모하여 암호 퍼즐을 해결해야 합니다. 이 활동의 난이도는 블록이 포함하는 거래 수수료와 블록 보상 보조금을 블록 채굴에 대한 보상으로 받는 채굴자의 해시 파워를 기반으로 하여 동적으로 조정될 수 있습니다.
“비트코인의 총 공급량은 2100만개의 코인으로 제한되어 있으며, 승리 노드 오퍼레이터를 통해 블록 보상의 고정 보조금 할당량 금액만큼의 새로운 코인이 유통에 추가됩니다. 블록 보상의 보조금 할당량은 21만 블록마다(약 4년마다) 처음에는 25, 다음으로는 12.5, 6.2, 3.125와 같이 2100만 개의 새로운 코인 공급량이 모두 유통될 때까지 반감됩니다”라고 보고서는 설명합니다.
따라서 MNP는 네트워크 내 새로운 코인의 수가 증가하기에 결국에는 거래 수수료도 증가해야 하며, 거래 수수료가 정기적으로 반감되는 블록 보상을 대체해야 한다는 점에 주목합니다.
비트코인 블록체인에서 일어나는 채굴 행위의 에너지 소비량은 블록 보상에 대한 경쟁이 증가하고 더 큰 해시 파워를 출력하는 새로운 하드웨어가 개발되며 상당히 증가했습니다. 채굴은 소비자 등급 CPU에서 완료할 수 있는 행위에서 주문형 반도체(Application-Specific Integrated Circuits, ASIC)가 생산한 대규모 해시 파워를 제어하는 대기업의 행위가 되었습니다.
“CPU와 GPU의 차이점처럼, 몇몇 ASIC는 다른 ASIC보다 더 효율적입니다. 초기 ASIC는 현재 이용할 수 있는 ASIC보다 전력 소모가 많았습니다”라고 보고서는 명시합니다.
“설비에 대한 결정은 비트코인 네트워크가 정해진 시간에 얼마만큼의 에너지를 소비할 것인지를 확정하는 핵심입니다. 또한 이 설비의 배합은 비트코인 블록체인 프로토콜과 이 프로토콜을 지원하고 운용하는 네트워크의 난이도 측정에 영향을 미칩니다.”
MNP는 이전 연구를 인용하고 채굴 기업과 협력하고 공공 이용 데이터로 작업하며 모든 네트워크에 걸쳐 사용된 SHA-256 채굴 설비의 적절한 근사치에 도달했으며, 이 근사치로 각 프로토콜의 에너지 효율성을 측정하는 모델을 구축할 수 있었습니다.
효율성의 핵심인 거래 처리량
연구는 이 모델을 BSV, BTC 및 BCH 프로토콜에 적용하여 거래당 및 데이터의 메가바이트당 소비된 에너지의 적절한 측정 면에서 BSV 네트워크가 다른 네트워크보다 훨씬 큰 에너지 효율성을 제공한다는 것을 발견했습니다.
세 프로토콜 모두 동일한 합의 메커니즘을 이용하고 있기에, BSV의 보다 큰 에너지 효율성은 다른 설비나 작업 증명 메커니즘의 산물이 아닙니다. BSV가 더 에너지 효율적인 단순한 이유는 BSV는 블록당 동일한 양의 에너지를 소비하면서도 훨씬 더 높은 처리량으로 거래를 처리할 수 있기 때문입니다.
“거래는 처리량의 궁극적인 측정법입니다. 블록 내 거래의 수와 크기는 블록 크기에 영향을 미치게 됩니다. BTC에는 4MB에 근접하는 엄격한 블록 크기 제한이 있습니다. BCH에는 32MB라는 훨씬 더 관대한 제한이 있습니다. BSV는 블록 크기의 제한을 받지 않습니다. 채굴은 에너지를 소비하고 블록은 채굴의 산물이기에 블록 내에 더 많은 거래가 있을수록 거래당 에너지 소비량이 줄어듭니다. 유사하게, 블록이 더 커질수록 (메가바이트로 측정) 메가바이트당 에너지 소비량이 줄어듭니다”라고 보고서는 명시합니다.
MNP는 2020년 2분기부터 2021년 2분기까지 각 프로토콜의 에너지 효율성을 견본으로 이 기간 동안 BTC가 가장 많은 에너지를 상당히 큰 차이로 사용했다는 걸 발견했습니다.
“결과는 BTC가 테스트한 다른 두 프로토콜보다 엄청나게 더 많은 전력을 소비한다는 점을 시사합니다. MNP 모델의 출력에 따르면
가장 소비가 많은 프로토콜(BTC)과 가장 소비가 적은 프로토콜(BSV) 간에 추산된 소비량의 차이는 2021년 1분기에 최대(16,041.24 GWh)였으며, 2020년 2분기 최저(11,343.25GWh) 였습니다. MNP의 추산은 분기당 BSV가 사용하는 전력의 60~250배를 BTC가 소비한다고 시사하고 있습니다.”
거래당 에너지 소비량
연구는 모델링 기간 동안 BTC 네트워크상에서 거래당 에너지 소비량이 상당히 증가하고, 거래당 에너지 소비량(kWh/tx로 측정) 면에서 단연 가장 비효율적인 블록체인으로 잔존한다는 것을 발견했습니다.
“BTC에서 거래당 소비량은 시간이 흐르면서 꾸준히 증가합니다. 2020년 2분기에 시작된 평균 소비량 추산은 430 kWh/tx에서 2021년 2분기에는 706 kWh/tx까지 증가했습니다”라고 보고서는 명시합니다.
BCH 프로토콜에서 거래당 추산 소비량은 2020년 3분기에 183 kWh/tx로 정점에 도달하며 2021년 1분기에 6.5 kWh/tx까지 하락합니다.
이는 BTC의 에너지 소비량에 비해 상당히 낮으며 특히 이는 최저치에서 두드러집니다. 하지만 이는 BSV 네트워크의 일관적으로 효율적인 에너지 사용량과는 여전히 거리가 멉니다.
BSV 네트워크에 대한 MNP의 모델에 의하면 BSV의 거래당 에너지 소비량은 2020년 3분기의 3.3 kWh/tx에서 2020년 2분기의 2.4 kWh/tx까지의 폭을 보이고 있습니다.
이러한 세 블록체인 프로토콜 사이 거래당 에너지 소비량의 차이는 아래 그래프에 나와 있습니다. 두 번째 그래프는 BSV와 BCH의 에너지 효율성의 규모를 더욱 잘 설명하기 위해 BTC를 제외하고 있습니다.
MB(메가바이트)당 에너지 소비량
이러한 블록체인 프로토콜의 에너지 소비량을 각 프로토콜이 처리하는 데이터의 양과 비교하여 모델링하면 BSV와 다른 프로토콜의 차이가 더욱 극명하게 드러납니다.
MNP의 추산은 BTC 네트워크에서 메가바이트(MB)당 평균 에너지 소비량의 최고점이 991 MWh이라는 것을 발견했습니다. 이는 한 가정집에 거의 100년 동안 전력을 공급할 수 있는 충분한 에너지입니다.
“메가바이트당 추산 소비량은 [거래당 소비량과] 동일한 패턴을 보이며, 2020년 2분기 대략 757 MWh/MB에서 2021년 2분기 991 MWh/MB까지의 수치를 보입니다”라고 보고서는 명시합니다.
BCH 네트워크의 메가바이트당 추산 소비량은 이보다 약간 낫습니다. MNP의 모델은 최대 에너지 소비량을 2020년 3분기의 194 MWh/MB로, 최저 에너지 소비량을 2021년 1분기의 20.5MWh/MB로 추산하고 있습니다.
그러나 또 다시 BSV는 측정된 다른 프로토콜을 한참 뛰어넘는 수준의 에너지 효율성을 제공합니다. MNP는 BSV 네트워크의 메가바이트당 소비량을 2020년 3분기 12.63 MWh/MB의 최고점에서 2021년 2분기 0.9 MWh/MB까지 범위로 추산하고 있습니다.
이러한 MB당 에너지 소비량의 차이는 아래 그래프에 나와 있습니다. 다시금 BTC는 BSV와 BCH 간의 차이 규모를 더욱 정확하게 나타내기 위해 두 번째 그래프에서 제외되었습니다.
