경제 모델에 대해 이야기할 때 우리는 무엇을 말하고 있는가?
작성자: 소돼지 Web3
비트코인의 정지 가격에서 시작하여
최근 Mt. Gox가 비트코인 배상에 착수하고 독일 정부가 빈번하게 비트코인을 매각함에 따라 비트코인 가격이 일시적으로 5만 4천 달러 아래로 하락했으며(현재는 다시 6만 달러 이상으로 회복됨), 일부 비트코인 채굴기의 '정지 가격'에 도달했다.
조사 기관에 따르면, 비트코인이 5만 4천 달러 수준에 도달할 경우 ASIC 채굴기 중 효율성이 23W/T를 초과하는 모델만이 수익을 낼 수 있으며, 겨우 5개 모델만이 간신히 버틸 수 있다. 이는 곧 비트코인 가격이 정지 가격 아래로 떨어질 경우 위험 대응 능력이 작은 소규모 채굴자들이 손실 최소화를 위해 철수를 고려하게 된다는 것을 의미한다. 이러한 채굴자들이 철수할 때 종종 현금 확보를 위해 비트코인을 매도하고 채굴기도 할인 판매하게 되며, 이는 비트코인 가격의 추가 하락을 유발하는 현상, 즉 채굴자 항복(Miner Capitulation)을 야기한다.
所謂 정지 가격은 바로 비트코인 채굴기의 채굴 비용가를 말하는데, 그렇다면 이 비용가는 어떻게 계산되는 것일까? 이 질문에 답하기 위해 우리는 먼저 비트코인의 경제 모델과 PoW 메커니즘을 이해해야 한다.
비트코인은 총 공급량 2100만 개를 사전에 프로그래밍하였으며, 약 10분마다 한 개의 블록이 채굴되며 광부에게 일정 수량의 비트코인이 보상으로 주어진다. 보상량은 초기에는 블록당 50 BTC였으며, 이후 21만 블록마다(약 4년마다) 반감되는데, 가장 최근의 반감기는 2024년 4월 23일로, 해당 시점의 블록 높이는 84만이며, 보상은 블록당 3.125 BTC로 감소하였다. 블록 보상 외에도 채굴자는 트랜잭션 수수료를 받으며, 일반적으로 각 거래의 수수료는 0.0001~0.0005 BTC 사이이다. 수수료는 시장 조절 방식으로 결정되며, 비트코인 전송 사용자가 많을수록 채굴자는 바빠지고, 수수료를 너무 낮게 설정하면 거래가 채굴자에 의해 무시될 수 있다.
비트코인 네트워크 내에서 거래가 발생하면, 이들 거래는 메모리풀(mempool)에 저장된다. 그리고 채굴자들은 메모리풀에서 일련의 거래를 선택해 새로운 블록을 구성하려 시도한다. 이를 위해서 채굴자는 특정한 난수 값을 찾아내야 하며, 이 값을 블록 데이터와 결합해 네트워크의 난이도 목표에 부합하는 해시 값을 생성해야 한다. 이 과정이 바로 '채굴'이며, 누구든 조건에 맞는 해시 값을 먼저 계산해내면 그 사람이 장부 기록 권한을 얻게 되고, 채굴 성공이다. 난이도 목표는 동적 값으로, 2016개의 블록마다(약 2주마다) 조정되어 비트코인의 평균 블록 생성 시간이 약 10분 정도 유지되도록 한다. 따라서 전체 네트워크의 해시 파워가 클수록 난이도 목표 역시 커진다.
위에서 언급한 해시 파워란 비트코인 채굴기의 채굴 능력을 의미하며, 초당 얼마나 많은 해시 충돌 연산을 수행할 수 있는지를 나타낸다. 현재 일반적으로 사용되는 단위는 TH/s로, 초당 10^12회의 해시를 의미하며, 전체 네트워크의 해시 파워는 약 630 EH/s, 즉 초당 6.3×10^20회의 해시 연산이다. 따라서 1T의 해시 파워는 하루에 이론적으로 8×10^(-7) BTC를 채굴할 수 있다. 채굴자의 지출은 채굴기 구입비, 채굴장 운영 관리비 외에 주로 전기 요금인데, Antminer S19 Pro 채굴기를 예로 들면, 정격 해시 파워는 110T, 정격 전력 소비는 3250W이며, 이를 통해 1T의 해시 파워가 하루에 소비하는 전력은 0.709kW임을 추정할 수 있다. 국가 및 지역별 전기 요금 차이가 크나, 0.055u/kw로 계산하면 하나의 비트코인 생산 비용은 약 5만 달러 수준이다. 아래 이미지는 F2Pool의 비트코인 채굴 데이터로 필자의 추정치와 거의 일치한다.
위의 모든 전제는 전체 네트워크 해시 파워가 630EH/s라는 상황을 기반으로 한다.一旦 '채굴자 항복'이 발생하면 전체 네트워크 해시 파워가 감소하게 되고, 비트코인 한 개를 채굴하는 비용 또한 하락하게 된다. 반대로 비트코인 가격이 상승하면 채굴자들이 수익을 얻을 수 있어 전체 네트워크 해시 파워는 증가하며, 결과적으로 비트코인 한 개를 채굴하는 비용도 상승하게 된다.
따라서 비트코인의 '정지 가격'은 사실상 시장 조절과 채굴자들의 전략적 상호 작용의 결과이며, 이 모든 것은 비트코인의 간결하면서도 효과적인 경제 모델 위에 세워져 있다.
PoS의 경제 모델
비트코인을 대표로 하는 PoW 퍼블릭 블록체인의 경제 모델에서 채굴자는 가장 중요한 참여자이지만, PoS 퍼블릭 블록체인(예: 이더리움, 솔라나)에서는 채굴자의 역할이 존재하지 않는다. 그렇다면 이들의 경제 모델은 어떠한가?
우선, PoS 메커니즘과 PoW 메커니즘의 가장 큰 차이점은 PoS의 경우 합의 및 블록 생성에 참여하는 노드가 진입 장벽을 갖는다는 점이며, 일반적으로 스테이킹(staking)을 통해 이를 실현한다. 이 메커니즘 하에서 노드는 일정 수량의 플랫폼 토큰을 스테이킹해야 네트워크 합의에 참여할 자격을 얻으며, 플랫폼은 이러한 노드들에게 블록 보상을 통해 플랫폼 토큰을 발행하여 네트워크 안정성 유지에 기여하도록 유인한다. PoS에서 스테이킹을 통해 네트워크 합의에 참여하는 노드를 일반적으로 검증자(Validator)라고 부른다.
둘째, 플랫폼 토큰이 무한히 증발되는 경우(예: 이더리움, 솔라나), 플랫폼 토큰의 인플레이션 문제를 고려해야 한다. 플랫폼 토큰의 증발은 일반적으로 검증자의 블록 보상을 통해 이루어지며, 소각은 트랜잭션 수수료 형태로 유동성을 회수하는 방식으로 이뤄진다. 예를 들어 프로젝트 팀의 재무팀이나 프로토콜 내에서 소각하는 등의 방법이다. 증발과 회수는 균형을 이루어야 하며, 일정 기간 동안 인플레이션이나 디플레이션이 허용되지만 장기간 지속적인 인플레이션이나 디플레이션은 피해야 하며, 이는 경제 안정성을 유지하기 위함이다.
마지막으로 플랫폼 토큰의 기능에 대해 살펴보면, 비트코인이 단순히 거래 수수료로만 사용되는 것과 달리, PoS 플랫폼 토큰은 스테이킹을 통한 블록 보상이라는 이자 발생 기능을 가지며, 일부 플랫폼은 위임 스테이킹(delegated staking) 설계를 통해 시장 내 플랫폼 토큰 유통량을 줄이고 경제 안정성을 유지하기도 한다. 우리가 흔히 말하는 유동성 스테이킹(Liquid Staking)은 일반적으로 제3자 프로토콜이 위임 스테이킹을 기반으로 설계한 것으로, APR은 스테이킹 블록 보상(및 MEV)에서 나온다.
이더리움
이더리움 네트워크의 초기 공급량은 7200만 개로, 이 중 6000만 개는 2014년 7월과 8월에 진행된 크라우드세일에서 ETH 구매자들에게 분배되었으며(평균 가격 약 0.3달러), 나머지 1200만 개는 2015년 네트워크 출시 시점에 절반은 프로토콜 개발에 기여한 83명의 초기 기여자들에게, 나머지 절반은 이더리움 재단에 할당되었다. 현재 이더리움 네트워크의 총 공급량은 약 1.2억 개이다.
2022년 9월, 이더리움은 PoW에서 PoS로 전환(The Merge)하며 비콘체인을 시작하였다. 이더리움 네트워크의 인플레이션 설계는 이를 기점으로 두 단계로 나뉜다: PoS 전환 이전에는 매년 약 484만 ETH가 증발되어 약 4%의 인플레이션율을 보였고, PoS 전환 후에는 매년 약 301만 ETH가 증발되어 약 2.5%의 인플레이션율을 나타냈다. 실제로 EIP-1559 규정에 따라 매 거래마다 일정 부분의 ETH가 네트워크 기본 수수료로 소각되기 때문에 이더리움이 PoS로 전환된 이후 대부분의 시간 동안 ETH는 디플레이션 상태였으며, 평균 디플레이션율은 1.4%였다.
이더리움 네트워크에서 노드가 비콘체인의 검증자가 되려면 32ETH를 스테이킹해야 하며, 32ETH를 초과하여 스테이킹하더라도 해당 검증자의 네트워크 내 가중치는 증가하지 않는다. 비콘체인은 각 에포크(epoch)에 32개의 슬롯(slot)을 가지며, 각 슬롯은 약 12초로 하나의 블록이 생성된다. 이더리움은 에포크 단위로 보상을 지급하며, 보상 금액은 기본 보상에서 산정된다. 기본 보상은 각 에포크의 최적 조건에서 각 검증자가 받을 수 있는 평균 보상을 의미하며, 블록 생성 제안자는 기본 보상의 1/8을 가져가고, 나머지 보상은 다수의 다른 검증자들과 일치하는 투표를 한 투표자들과 싱크 위원회 참가자들에게 분배되며, 보상 분배는 검증자의 유효 잔고와 활성 검증자 수에 따라 달라진다. 검증자 보상에 대한 자세한 내용은 독자들이 이더리움의 Gaper 합의를 직접 확인할 수 있는데, 이는 이더리움 프로토콜에서 가장 복잡한 설계 중 하나이다.
이더리움 스테이킹은 최소 32ETH가 필요하며, 다른 검증자에게 ETH를 위임하여 스테이킹하는 것을 지원하지 않으며, 스테이킹한 ETH를 인출할 경우 27시간의 잠금 해제 기간이 있다. 이러한 규칙은 스테이커들에게 일정한 장벽이 되므로, 사용자가 더 쉽게 참여할 수 있는 스테이킹 환경을 제공하기 위해 시장에는 유동성 스테이킹(Liquid Staking Token, LST) 프로토콜이 등장하였다. 원리는 ETH를 모아 32ETH의 최소 요구 조건을 우회하는 것이며, 각 사용자가 자체 검증기 운영을 할 필요 없이 스테이킹 풀이 관련 작업을 처리해주며, 사용자에게 스테이킹 증서를 제공하여 다른 DeFi 애플리케이션에 참여하게 함으로써 자금 활용률을 높이는 것이다.
이더리움 유동성 스테이킹 분야의 선두 기업인 Lido가 출시한 stETH는 이미 이더리움 LST 시장에서 대부분의 점유율을 차지하고 있다. Lido는 일반 사용자가 Lido 플랫폼을 통해 임의의 수량의 ETH를 스테이킹할 수 있도록 하며, 스테이킹된 ETH는 언제든지 ETH로 교환 가능한 stETH로 전환되어 원본 스테이킹의 문제점을 해결하였다. 현재 이더리움 네트워크에서 스테이킹된 ETH는 3254만 개로 총 공급량의 27%를 차지하며, 이 중 Lido가 980만 개를 기여하여 stETH는 스테이킹된 ETH의 30%를 차지한다.
솔라나
솔라나 네트워크의 초기 공급량은 5억 개로, 이 중 38%는 커뮤니티 준비 기금, 12.5%는 팀원, 12.5%는 솔라나 재단, 나머지 37%는 투자자에게 배분되었다. 현재 솔라나 네트워크의 총 공급량은 약 5.8억 개이며, 유통량은 4.6억 개로 유통률은 약 80%이다. 나머지 20%의 SOL은 투자자와 팀원이 보유 중이며, 가장 눈에 띄는 잠금 해제는 2025년 3월에 약 4500만 개가 풀릴 예정이다.
솔라나의 초기 인플레이션율은 8%이며, 매년 -15%씩 감소하여 장기 인플레이션율은 1.5%이다.
솔라나 네트워크는 검증자에게 최소 스테이킹 금액을 요구하지 않지만, 검증자의 투표 권한과 스테이킹 보상은 그들의 스테이킹 금액 비율에 따라 배분된다. 솔라나 네트워크는 위임 스테이킹(delegate staking)을 지원하며, 사용자는 자신의 SOL을 기존 검증자에게 위임함으로써 수익을 공유할 수 있다. 위임 스테이킹은 SOL을 검증자에게 넘기는 것이 아니라, SOL은 여전히 사용자의 지갑에 남아있어 보유하는 것과 동일한 수준의 보안성을 유지한다. 현재 1500개의 검증 노드가 있으며, 평균 APR은 약 7% 수준이다.
검증자는 거래 검증 및 블록 제안 업무를 수행한다. 검증자가 올바르고 성공적인 투표를 제출할 때마다(이 투표 자체가 하나의 거래이며, 검증자는 거래 수수료를 지불함) 포인트를 획득한다. 블록 제안에는 추가 포인트가 없으며, 블록 보상은 블록에 포함된 거래 수수료만 포함되며, 이 중 50%만이 검증자에게 보상으로 지급되고 나머지 50%는 소각된다. 한 에포크 동안 검증자는 이러한 포인트를 축적하며, 에포크 종료 시 이 포인트를 일정 비율의 SOL 보상으로 '교환'할 수 있다. 포인트에서 보상으로의 '교환'은 지분 가중 계산을 통해 이루어지며, 검증자가 전체 포인트(모든 검증자의 포인트 합계)에서 차지하는 비율만큼 해당하는 SOL을 획득한다.
솔라나 네트워크의 LST 현황은 이더리움과 현저히 다르다. 솔라나 네트워크에서 유통 중인 SOL의 스테이킹 비율은 80%를 초과하여 이더리움의 27%보다 훨씬 높다. 그러나 LST는 스테이킹 공급량의 6%만 차지하고 있으며(이더리움은 40% 이상), 주요 이유는 솔라나 네트워크가 원래부터 위임 스테이킹을 지원하며, DeFi 프로토콜 생태계가 초기 단계에 있어 Lido 및 유사 제품이 이더리움에서 해결하려는 문제가 솔라나에서는 존재하지 않기 때문이다. Jito는 솔라나 네트워크의 LST 선두주자로서, 사용자의 SOL을 MEV를 지원하는(Jito-Solana 검증자 클라이언트) 검증자 노드에 위임하여 JitoSOL로 전환하며, MEV 수익을 추가 수익으로 스테이커들에게 분배한다. 따라서 Jito 플랫폼의 APR은 위임 스테이킹보다 높으며 현재 7.92%까지 도달할 수 있고, JitoSOL은 스테이킹된 SOL의 3%를 차지한다.
요약
경제 모델은 장기 운용을 목표로 하는 블록체인에서 가장 중요한 설계이며, 이보다 더 중요한 것은 없다. 비트코인을 대표로 하는 PoW 퍼블릭 블록체인의 간단하고 효과적인 경제 모델과 비교해 이더리움, 솔라나를 대표로 하는 PoS 퍼블릭 블록체인의 경제 모델 설계는 일반적으로 매우 복잡하다—스테이킹 메커니즘, 인센티브 메커니즘, 인플레이션 파라미터, 토큰 기능 등을 모두 고려해야 한다.
신규 퍼블릭 블록체인의 경제 모델을 보면, 대부분 PoW가 아닌 PoS 합의 메커니즘을 채택하고 있는데, 그 이유는 PoS가 에너지 효율성 외에도 더 나은 처리량과 거래 확인 시간을 제공하며, 초당 더 많은 거래를 처리할 수 있기 때문이며, 성능은 블록체인이 대규모 채택으로 나아가는 기반이다.
동일한 비용 하에서 PoS는 또한 더 높은 보안성을 가지며, 공격을 당해도 복구가 용이하다. 검증자들은 이해관계자이기 때문에 정직한 검증자는 보상을 받고 악의적인 검증자는 처벌을 받는다—물론 가장 큰 이해관계자가 가장 많은 보상을 받게 되며, 이는 부의 집중 문제를 유발할 수도 있다.
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