DePIN 생태계 해부: AI 컴퓨팅 파워의 변화를 주도하는 힘
글 작성: @0xFourStones, @cryptoyzr
지도 교수: @CryptoScott_ETH, @artoriatech
서론
DePIN이라는 개념은 Messari가 2022년 11월에 공식적으로 제안한 것이며, 사실상 새로운 개념이라기보다는 기존의 IoT(Internet of Things, 사물인터넷)와 유사한 점이 많다.笔者认为，DePIN 是一种新的「共享经济」。
이전 DePIN 열풍과 달리 이번 사이클의 DePIN 핫 프로젝트들은 주로 AI 삼요소(데이터, 알고리즘, 컴퓨팅 파워)를 중심으로 전개되고 있으며, 특히 '컴퓨팅 파워' 프로젝트들이 가장 두드러지고 있다. 예를 들어 io.net, Aethir, Heurist 등이 대표적이다. 따라서 본고에서는 이러한 '컴퓨팅 파워' 관련 프로젝트들을 집중적으로 분석하고자 한다.
본문은 DePIN 프로젝트들의 기본 구조를 정리·추출하여 'WHAT-WHY-HOW'의 틀을 바탕으로 DePIN 분야에 대한 개괄적인 회고와 정리를 시도하였다. 또한 필자는 자신의 경험을 바탕으로 DePIN 프로젝트를 분석하는 기본적인 사고방식을 명확히 하고, 이를 적용해 구체적인 '컴퓨팅 파워' 프로젝트들을 심층적으로 분석한다.
1. DePIN이란 무엇인가?
1.1 DePIN의 정의
DePIN은 Decentralized Physical Infrastructure Networks의 약자로, 한국어로는 '탈중앙화 물리 인프라 네트워크'라고 번역할 수 있다. DePIN은 블록체인 기술을 활용해 물리적 하드웨어 인프라를 탈중앙화 방식으로 연결하는 네트워크로서, 사용자가 누구의 허락 없이도 경제적으로 효율적인 방법으로 네트워크 자원을 이용할 수 있도록 한다. 일반적으로 DePIN 프로젝트들은 토큰 보상 시스템을 통해 사용자의 적극적인 네트워크 참여를 유도하며, '기여하면 할수록 더 많은 보상을 받는다'는 원칙을 따른다.
DePIN 프로젝트의 응용 분야는 매우 광범위하며 데이터 수집, 컴퓨팅, 데이터 저장 등 다양한 영역을 포괄한다. CePIN이 관여하는 대부분의 분야에서 우리는 DePIN의 존재를 확인할 수 있다.
DePIN 프로젝트의 운영 방식과 경제 모델 측면에서 볼 때, 본질적으로 DePIN은 일종의 새로운 '공유경제'라고 볼 수 있다. 따라서 DePIN 프로젝트를 초보적으로 분석할 때에는 간결한 접근법을 취할 수 있는데, 우선 이 프로젝트의 핵심 비즈니스가 무엇인지 파악하는 것이다.
만약 해당 프로젝트가 주로 컴퓨팅 파워 또는 스토리지 서비스를 다룬다면, 이를 단순히 '공유 컴퓨팅 파워' 및 '공유 스토리지' 서비스를 제공하는 플랫폼으로 정의할 수 있다. 이러한 분류는 프로젝트의 가치 제안과 시장 내 위치를 보다 명확하게 이해하는 데 도움을 준다.
출처: @IoTeX
위 공유경제 모델 도표에서 주요 참여자는 수요자, 공급자, 플랫폼 제공자 세 가지다. 이 모델에서 먼저 수요자가 플랫폼에 요청(예: 택시 호출, 숙박 예약 등)을 보내면, 플랫폼은 그 요청을 공급자에게 전달하고, 공급자는 요청에 따라 서비스를 제공함으로써 전체 비즈니스 흐름이 완성된다.
이 과정에서 자금 흐름은 먼저 수요자로부터 플랫폼으로 이동하고, 수요자가 주문을 확정한 후 플랫폼이 다시 공급자에게 자금을 송금한다. 플랫폼은 안정적인 거래 장터와 원활한 주문 처리 경험을 제공함으로써 수수료 수익을 창출한다. 당신이 디디(Didi)를 이용하는 과정을 떠올려보면, 바로 이 모델의 실례라 할 수 있다.
기존의 '공유경제' 모델에서 플랫폼은 중앙집권적인 대기업이며, 네트워크와 드라이버, 비즈니스에 대한 통제권은 여전히 '디디' 자신이 가지고 있다. 게다가 일부 '공유경제' 모델에서는 공급자 자체가 플랫폼일 수도 있는데, 예를 들면 '공유 보조배터리', '공유 전기자전거'가 그러하다. 이런 구조는 몇 가지 문제점을 낳는다. 기업의 독점화가 용이해지고, 기업이 악행을 저지를 비용이 낮아지며, 수수료 과다 징수가 공급자의 이익을 침해한다. 즉 가격 결정권이 중앙화된 기업에 의해 좌우되며, 생산 수단을 소유한 사람들이 정작 가격 결정권을 갖지 못하는 상황인데, 이는 결코 공산주의적이지 않다.
그러나 Web3의 '공유경제' 모델에서는 거래 중개 플랫폼이 탈중앙화된 프로토콜로 대체되어 중간상(예: 디디)이 사라진다. 이로 인해 가격 결정권이 '공급자'에게 넘어가게 되는데, 이는 승객에게는 더 저렴한 운송 서비스를 제공하고, 운전자에게는 더 높은 수입을 보장하며, 동시에 운전자들이 자신이 매일 같이 만들어가는 네트워크에 영향력을 행사할 수 있게 만든다. 이것은 다자간의 윈윈(win-win) 구조라 할 수 있다.
1.2 DePIN의 발전 역사
비트코인이 등장한 이후 사람들은 P2P 네트워크를 물리적 인프라와 결합하는 것을 탐색하기 시작했으며, 다양한 장치들 사이에 개방적이고 경제적 인센티브가 있는 탈중앙화 네트워크를 구축하려 했다. Web3에서 DeFi, GameFi 등의 용어가 영향을 미친 것처럼 MachineFi 역시 가장 초기에 등장한 개념 중 하나였다.
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2021년 12월, IoTeX는 이 신생 분야에 최초로 이름을 붙였으며, 이를 'MachineFi'라고 명명했다. 이 이름은 '머신(Machine)'과 'DeFi(탈중앙화 금융)'의 결합으로, 기계와 그 기계가 생성하는 데이터의 금융화 개념을 의미한다.
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2022년 4월, Multicoin은 'Physical Proof of Work'(PoPW) 개념을 제안했다. 이는 누구나 허가 없이도 공동 목표를 향해 기여할 수 있도록 하는 인센티브 구조를 말하는데, 이 메커니즘이 등장하면서 DePIN의 발전 속도가 크게 가속화되었다.
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2022년 9월, Borderless Capital이 'EdgeFi'라는 개념을 제안했다.
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2022년 11월, Messari는 이 분야의 명칭을 통일하기 위해 트위터 투표를 실시했으며, PoPW, TIPIN, EdgeFi, DePIN 등의 옵션이 있었다. 결국 DePIN이 31.6%의 득표율로 승리하여 이 분야의 통일된 명칭이 되었다.
출처: @MessariCrypto
2. 왜 DePIN이 필요한가?
기존의 물리적 인프라 네트워크(통신망, 클라우드 서비스, 에너지 네트워크 등)는 막대한 자본 투자와 운영 유지비용 때문에 시장이 대기업 혹은 거대 기업들에 의해 지배되는 경우가 많다. 이러한 중앙집권적 산업 특성은 다음과 같은 여러 가지 어려움과 도전을 낳는다:
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정부와 기업의 이해관계 밀착, 신규 진입 장벽 고조: 미국 통신업계를 예로 들면, 연방통신위원회(FCC)는 무선 주파수 스펙트럼을 가장 높은 입찰액을 제시한 기업에 경매 방식으로 판매한다. 이로 인해 자본력이 풍부한 기업이 우세를 점하며 시장의 절대적 자원을 차지하게 되고, 시장의 마태 효과(Matthew Effect)가 뚜렷해져 강자는 더욱 강해지는 현상이 발생한다.
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시장 경쟁 구도 안정, 혁신과 활력 부족: 소수의 허가를 받은 기업들이 시장 가격 결정권을 갖고 있으며, 이러한 기업들은 안정적이고 풍부한 현금 수익을 얻기 때문에 추가적인 발전 동기에 결핍되어 네트워크 최적화 속도가 느려지고, 장비 재투자 및 업그레이드가 늦어지며, 기술 혁신과 인력 교체에 대한 추진력이 부족하다.
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기술 서비스 외주화, 서비스 수준 불균형: 전통 산업은 전문화된 외주로 나아가지만, 서로 다른 외주 업체들의 서비스 철학과 기술 수준에 차이가 크므로 납품 품질을 통제하기 어렵고, 효과적인 외주 협업 메커니즘이 부족하다.
2.1 CePIN의 단점
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중앙집권적 통제: CePIN은 중앙집권 기관에 의해 통제되며, 단일 실패 지점(SPOF) 리스크가 있고, 공격에 취약하며, 투명성이 낮고, 사용자는 데이터와 작업에 대한 통제권이 없다.
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높은 진입 장벽: 신규 진입자는 막대한 자본 투자와 복잡한 규제 장벽을 극복해야 하므로 시장 경쟁과 혁신이 제한된다.
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자원 낭비: 중앙집권적 관리로 인해 자원이 유휴 상태에 있거나 낭비되는 현상이 발생하며, 자원 활용률이 낮다.
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비효율적인 장비 재투자: 의사결정이 소수 기관에 집중되어 있어 장비 업데이트와 투자 효율이 낮다.
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서비스 품질 불균형: 외주 서비스의 품질이 보장되기 어렵고, 서비스 기준이 일관되지 않다.
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정보 비대칭: 중앙 기관이 모든 데이터와 작업 기록을 보유하고 있으므로 사용자는 시스템 내부 작동 상황을 완전히 알 수 없어 정보 비대칭 위험이 증가한다.
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인센티브 부족: CePIN은 효과적인 인센티브 메커니즘이 부족하여 사용자가 네트워크 자원에 기여하고 참여할 의욕이 떨어진다.
2.2 DePIN의 장점
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탈중앙화: 단일 실패 지점이 없어 시스템의 신뢰성과 탄력성이 강화되며, 공격 리스크가 감소하고 전체적인 보안성이 향상된다.
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투명성: 모든 거래와 작업 기록이 공개되어 감사를 받을 수 있으며, 사용자는 데이터에 대해 완전한 통제권을 갖고 의사결정 과정에 참여할 수 있어 시스템의 투명성과 민주성이 증가한다.
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인센티브 메커니즘: 토큰 이코노미(Tokenomics)를 통해 사용자는 네트워크 자원 기여에 따라 토큰 보상을 받으며, 이는 사용자의 적극적인 참여와 네트워크 유지 동기를 부여한다.
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검열 저항성: 중앙 통제 지점이 없으므로 네트워크가 검열이나 통제를 당하기 어려워 정보 자유로운 흐름이 가능하다.
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고효율 자원 활용: 분산형 네트워크를 활용해 잠재적인 유휴 자원을 활성화하여 자원 활용률을 높인다.
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개방성과 글로벌 배포: 허가 없이도 가능하며, 프로토콜이 오픈소스이므로 전 세계 어디서든 배포 가능하여 전통적인 CePIN의 지역적, 규제적 제약을 깬다.
DePIN은 탈중앙화, 투명성, 사용자 자율성, 인센티브 메커니즘, 검열 저항성 등의 장점을 통해 CePIN의 중앙집권적 통제, 데이터 프라이버시 문제, 자원 낭비, 서비스 품질 불균형 등의 문제를 해결한다. 이는 물리 세계의 생산 관계 변혁을 추진하고, 더 효율적이고 지속 가능한 물리 인프라 네트워크를 실현한다. 따라서 높은 보안성, 높은 투명성, 높은 사용자 참여도를 요구하는 물리 인프라 네트워크의 경우 DePIN이 훨씬 더 우수한 선택이라고 할 수 있다.
3. 어떻게 DePIN 네트워크를 구현하는가?
3.1 서로 다른 합의 메커니즘 비교
DePIN 네트워크를 어떻게 구현할 것인지 논의하기 전에, 먼저 DePIN 네트워크에서 일반적으로 사용되는 PoPW 메커니즘에 대해 설명하겠다.
DePIN 네트워크의 요구사항은 네트워크를 빠르게 확장하고, 노드의 네트워크 참여 비용이 낮으며, 공급 노드가 많고, 네트워크의 탈중앙화 정도가 높아야 한다는 것이다.
PoW는 참여를 위해 사전에 값비싼 마이닝 장비를 구매해야 하므로 DePIN 네트워크 참여 장벽을 크게 높이므로 DePIN 네트워크의 합의 메커니즘으로 부적절하다. PoS 역시 사전에 관련 토큰을 스테이킹해야 하므로 사용자의 네트워크 노드 운영 참여 의욕을 낮춰 DePIN 네트워크의 합의 메커니즘으로서 역시 부적절하다. 반면 PoPW는 딱 DePIN 네트워크의 특성 요구를 충족시키며, PoPW 메커니즘의 등장으로 물리 장치가 네트워크에 훨씬 쉽게 접속할 수 있게 되었고, 이는 DePIN 네트워크의 발전 속도를 크게 가속화했다.
또한 PoPW와 결합된 경제 모델은 '닭이 먼저냐 달걀이 먼저냐'의 딜레마를 근본적으로 해결한다. 토큰 보상을 사용하면 프로토콜은 공급자를 유치해 사용자에게 매력적인 수준까지 네트워크 공급을 구성할 수 있다.
3.2 DePIN 네트워크의 주요 참여자
일반적으로 완전한 DePIN 네트워크는 다음의 참여자들로 구성된다.
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창립자(Founder): DePIN 네트워크의 발기인이며, 우리가 일반적으로 말하는 '프로젝트팀(Project Team)'을 의미한다. 창립자는 초기 네트워크에서 가장 중요한 참여자로서 네트워크 구축과 콜드 스타트(Cold Start)의 중요 책임을 맡는다.
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소유자(Owner): DePIN 네트워크 자원의 공급자로, 컴퓨팅 파워 마이너, 스토리지 마이너 등을 말한다. 이들은 네트워크에 소프트웨어 및 하드웨어 자원을 제공함으로써 프로토콜 토큰을 벌어들이며, 네트워크 콜드 스타트 단계에서 공급자는 매우 중요한 역할을 한다.
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소비자(Consumer): DePIN 네트워크 자원의 수요자로, 일반적으로 DePIN 프로젝트의 수요는 대부분 B2B 고객(B-엔드 사용자)에게서 나오며, 대부분 Web2에서 유래한다. Web3 전체가 DePIN 네트워크에 대한 수요는 비교적 적어, 오직 Web3 사용자들의 수요만으로는 전체 네트워크 운영을 떠받치기 어렵다. 예를 들어 Filecoin, Bittensor가 대표적인 사례이다.
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건설자(Builder): DePIN 네트워크를 유지하고 생태계를 확장하는 인력으로, 네트워크 발전 단계에 따라 네트워크 성장과 함께 점점 더 많은 건설자들이 생태계 조성에 참여하게 된다. 물론 네트워크 발전 초기 단계에서는 주로 창립자가 건설자 역할을 맡는다.
3.3 DePIN 네트워크의 기본 구성 요소
DePIN 네트워크가 성공적으로 운영되기 위해서는 체인 상(on-chain)과 체인 하(off-chain)의 데이터와의 상호작용이 필요하며, 이는 안정적이고 강력한 인프라와 통신 프로토콜 없이는 불가능하다. 종합적으로 DePIN 네트워크는 주로 다음 부분들로 구성된다.
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물리 장치 인프라: 일반적으로 Owner가 네트워크 운영에 필요한 물리 장치(GPU, CPU 등)를 제공한다.
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체인 하 컴퓨팅 시설: 물리 장치에서 생성된 데이터는 체인 하 컴퓨팅 시설을 통해 체인 상 검증을 위한 데이터 업로드를 수행한다. 이것이 바로 우리가 말하는 PoPW 증명 메커니즘이며, 일반적으로 오라클을 사용해 데이터를 체인 상에 업로드한다.
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체인 상 컴퓨팅 시설: 데이터가 검증된 후, 해당 장치의 Owner의 체인 상 계좌 주소를 확인하고 토큰 보상을 해당 체인 상 주소로 지급해야 한다.
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토큰 인센티브 메커니즘: 우리가 일반적으로 말하는 토큰 이코노미(Token Economy) 모델이다. 토큰 이코노미 모델은 DePIN 네트워크에 매우 중요한 역할을 하며, 네트워크의 서로 다른 발전 단계에서 각각 다른 역할을 한다. 이후 섹션에서 이를 자세히 설명하겠다.
3.4 DePIN 네트워크의 기본 운영 모드
DePIN 네트워크의 운영 모드는 위 아키텍처도의 실행 순서와 유사하며, 기본적으로 체인 하에서 데이터 생성 후 체인 상에서 데이터 확인을 거치는 방식이다. 체인 하 데이터는 '아래에서 위로'의 규칙을 따르고, 체인 상 데이터는 '위에서 아래로'의 규칙을 따른다.
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보상 획득을 위한 서비스 제공: DePIN 프로젝트의 하드웨어 장치는 Helium에서 신호 커버리지를 제공하는 것처럼 서비스를 제공함으로써 $HNT 보상을 받는다.
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근거 제시: 보상을 받기 전에 장치는 일정한 작업량을 실제로 수행했다는 증거를 제시해야 한다. 이 증거를 '물리적 작업 증명(PoPW)'이라고 한다.
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공개키/비공개키를 이용한 신원 검증: 전통적인 공용 블록체인의 공개키/비공개키 체계와 유사하게 DePIN 장치의 신원 검증 프로세스에도 공개키/비공개키를 사용해야 한다. 비공개키는 물리적 작업 증명을 생성하고 서명하는 데 사용되며, 공개키는 외부에서 증명을 검증하거나 하드웨어 장치의 신원 태그(Device ID)로 사용된다.
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보상 지급: DePIN 프로젝트는 스마트 계약을 배포한다. 이 계약은 서로 다른 장치 소유자의 체인 상 계좌 주소를 기록하여 체인 하 물리 장치가 받은 토큰 보상이 직접 장치 소유자의 체인 상 계좌로 입금되는 기능을 구현한다.
간단한 예를 들어 이 과정을 더욱 단순화하자면, DePIN 네트워크의 운영 모드를 일堂 시험에 비유할 수 있다.
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선생님: 토큰의 발행자로서 '학생 성적'의 진실성을 확인해야 한다.
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학생: 토큰의 수취자로서 '시험 문제지'를 완료해야 토큰 보상을 받을 수 있다.
먼저 선생님이 문제지를 학생들에게 나눠주면, 학생들은 문제지의 요구에 따라 시험을 완료해야 한다. 그 후 학생들은 완성된 문제지를 선생님에게 제출하고, 선생님은 채점하여 성적을 평가한 후 순위에 따라 앞쪽에 있는 학생들에게 큰 붉은 꽃 보상을 준다.
여기서 '배부된 문제지'는 DePIN 네트워크 수요 측의 '수요 주문'이며, 문제 해법은 일정한 규칙(PoPW)을 따라야 한다. 선생님이 제출된 문제지가 A학생이 완성한 것임을 확인하려면 문제지 위에 있는 A학생의 필적(비공개키)과 이름(공개키)을 확인해야 한다. 그런 다음 선생님은 문제지 완성도를 채점하고, 붉은 펜으로 점수를 표시한 후 순위에 따라 정렬한다. 이 정렬 방식은 DePIN 프로젝트의 토큰 분배 원칙인 '기여하면 할수록 더 많은 보상을 받는다'는 원칙과도 일치한다.
DePIN 네트워크의 기본 운영 메커니즘은 우리의 일상생활에서의 시험 제도와 유사한 점이 많다. 암호화폐 분야에서 많은 프로젝트들은 현실 세계의 모델을 블록체인에 투영한 것이다. 이해하기 어려운 프로젝트를 마주했을 때는 유추하는 방법을 추천한다. 즉 일상생활에서 친숙한 상황과 비교하여 프로젝트 개념의 이해와 파악을 촉진하는 것이다. 이러한 유추법은 프로젝트 뒤에 숨겨진 운영 로직과 원리를 밝혀내는 데 도움을 준다.
4. DePIN 분야 분류
우리는 WHAT-WHY-HOW의 논리 순서에 따라 DePIN 분야를 개괄적으로 회고하였으며, 다음으로 DePIN 분야의 구체적인 세부 분야를 정리하고자 한다. 분야 분류 방식은 크게 물리 자원 네트워크 - 디지털 자원 네트워크 두 부분으로 나뉜다.
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물리 자원 네트워크: 참가자가 위치 기반의 하드웨어 시설을 사용하거나 배치하도록 유도하고, 현실 세계의 비표준화된 상품과 서비스를 제공한다. 구체적으로는 무선 네트워크, 지리공간 데이터 네트워크, 모바일 데이터 네트워크, 에너지 네트워크로 세분화할 수 있다.
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디지털 자원 네트워크: 참가자가 하드웨어 시설을 사용하거나 배치하도록 유도하고, 표준화된 디지털 자원을 제공한다. 구체적으로는 스토리지 네트워크, 컴퓨팅 파워 네트워크, 대역폭 네트워크로 세분화할 수 있다.
여기서 일부 분야의 대표 프로젝트는 다음과 같다:
4.1 탈중앙화 스토리지 네트워크 - Filecoin(FIL)
Filecoin은 전 세계에서 가장 큰 분산형 스토리지 네트워크로, 전 세계 3,800곳 이상의 스토리지 제공자가 17M TB 이상의 저장 용량을 기여하고 있다. Filecoin은 가장 잘 알려진 DePIN 프로젝트라 할 수 있으며, $FIL 토큰 가격은 2021년 4월 1일에 정점을 찍었다. Filecoin의 비전은 개방적이고 공개적으로 검증 가능한 특성을 데이터 경제를 지원하는 세 가지 핵심 기둥인 스토리지, 컴퓨팅, 콘텐츠 배포에 가져오는 것이다.
Filecoin의 파일 저장은 IPFS(InterPlanetary File System, 행성간 파일 시스템)를 기반으로 하며, IPFS를 활용하면 파일을 안전하고 효율적으로 저장할 수 있다.
Filecoin의 또 다른 독특한 점은 경제 모델이다. Filecoin의 스토리지 노드가 되기 전에 일정 수량의 $FIL 토큰을 스테이킹해야 하는데, 이로 인해 호황기에는 '토큰 스테이킹 → 총 스토리지 공간 증가 → 더 많은 노드 참여 → 더 많은 스테이킹 토큰 수요 → 토큰 가격 급등'이라는 피드백 루프가 형성된다. 그러나 불황기에는 토큰 가격의 나선형 하락도 쉽게 발생할 수 있으며, 이러한 경제 모델은 오히려 호황기에 더 큰 활약을 펼칠 수 있다.
4.2 탈중앙화 GPU 렌더링 플랫폼 - Render Network(RNDR)
Render Network는 OTOY사 산하의 탈중앙화 GPU 렌더링 네트워크 플랫폼으로, 예술가들과 GPU 컴퓨팅 파워 제공자들로 구성되어 전 세계 사용자에게 손쉽게 이용 가능한 강력한 렌더링 기능을 제공한다. $RNDR 토큰 가격은 2024년 3월 17일에 정점을 찍었으며, Render Network($RNDR) 역시 AI 분야에 속하므로 토큰 가격의 고점이 바로 AI 분야의 고점과 겹쳤다.
Render Network의 운영 방식은 다음과 같다. 먼저 창작자가 GPU 렌더링이 필요한 작업(예: 3D 장면, 고해상도 이미지/비디오 등)을 제출하고, 이를 네트워크의 GPU 노드에 분산하여 처리한다. 그런 다음 노드 운영자(Node Operators)는 유휴 GPU
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