Web2에서 Web3로의 결정적 한 걸음: 왜 zkWASM인가?
Vitalik Buterin은 <워크래프트>에서 좋아하던 캐릭터가 블리자드에 의해 과도하게 변경된 것을 계기로 이더리움 설립 아이디어를 떠올렸으며, 이는 여전히 이 업계의 초심을 대변하고 있다. 즉, 게임처럼 대중이 선호하는 고병렬 처리 애플리케이션 상에서 중앙집중식 서버가 주는 공포를 어떻게 효과적으로 해소할 수 있을지에 대한 질문이다.
그가 Token2049에서 최근 발표한 연설에서 언급했듯이, 잘못된 길은 두 가지다. 하나는 탈중앙화를 위해 실용성을 희생하는 것이고, 다른 하나는 자기 자신만 끌어모으는 생태계로 영원히 머무는 것이다. 그러나 "우리는 이런 두 선택지에 갇힐 운명이 아니라 탈중앙화와 실용성 모두를 달성할 수 있다"고 말했다.
이 목표를 이루기 위해 블록체인 산업 전반은 지난 수십 년간 거대한 변화를 겪었다. 단일체 블록체인에서 모듈형 블록체인으로, 1층(Layer1)에서 2층(Layer2) 블록체인으로 진화하면서 트랜잭션 TPS와 처리량이 지속적으로 증가해왔다. 하지만 오늘날까지도 진정한 의미의 대중적 채택(mass adoption)은 여전히 이루어지지 않았고, 많은从业者들이 방황하고 있다.
Rollup을 예로 들면, 현재 대부분의 Rollup은 기존 블록체인 애플리케이션과의 완벽한 호환성을 추구하며 용량 면에서도 지수급 확장이 가능하도록 설계되어 있어, 탈중앙화와 실용성 사이의 균형을 어느 정도 달성한 것처럼 보인다. 그러나 인프라가 준비되었음에도 불구하고 많은 L2가 '유령 도시(ghost towns)'가 되고 있는 이유는 무엇일까?
그 원인 중 하나는, 현재의 Rollup 인프라가 전제하고 있는 가정이 현실과 맞지 않다는 점이다. 즉, 기존 블록체인의 사용 편의성과 매력이 웹2 수준의 애플리케이션 및 개발자를 충분히 유치할 수 있다고 보는 것이다. 그러나 GitHub 2023년 개발 언어 순위에서 Solidity, Cairo, Move 등의 언어는 상위 2페이지조차 진입하지 못하고 있다. 사용자 입장에서는 다양한 L2 간의 단절, 오랜 최종성 확인 대기 시간, 그리고 사실상 위원회에 의해 운영되는 중앙화 문제 등에 대해 이미 업계 내에서 많은 논의가 있었으며, 더 이상 설명이 필요하지 않다.
다음과 같은 시나리오를 상상해보자. 만약 개발자가 Rust, C++, Go 등 가장 익숙한 언어를 사용해서 추가적인 암호학 지식 없이도 기존 개발 로직 그대로 원하는 게임을 만들 수 있고, 사용자는 추가적인 시간이나 비용 없이 자신의 게임 자산과 데이터를 완전히 통제할 수 있으며, 먼 나라의 중앙화된 권력이 손가락 하나로 수년간의 육성 결과를 무너뜨리거나 마음대로 규칙을 수정하는 일을 걱정하지 않아도 된다면, 개발자와 사용자는 어떤 선택을 할까?
이건 망상이 아니다. 바로 본문의 주인공인 Delphinus Lab과 다수의 zkVM 프로젝트들이 실제로 추진하고 있는 일이다.
왜 zkVM이 필요한가?
"이더리움의 미래는 멀티체인 구조가 될 것이다—코스모스(Cosmos)와 유사한 비전을 갖되, Layer1이 데이터 가용성(data availability)을 제공하고 보안을 공유하는 형태 말이다.
—Vitalik Buterin"
미래는 멀티체인의 시대다. 마치 오늘날 모든 회사가 웹사이트를 하나씩 가지고 있는 것처럼, 앞으로는 모든 회사/프로젝트마다 이더리움(또는 다른 탈중앙화 가치 네트워크)에 연결된 전용 롤업(specialized rollup)을 갖게 될 것이다. 사용자의 해당 프로젝트 내 활동은 이더리움 메인넷에서 검증되도록 패키징되며, 전용 롤업은 사용자에게 최상의 경험을 제공하고, 이더리움 네트워크는 전체적인 보안성과 핵심 데이터 저장, 그리고 가장 중요한 결제(settlement) 기능을 담당한다.
하지만 앞서 언급했듯이, 현재의 멀티체인 비전은 세계에서 가장 주류를 이루는 개발자들과 애플리케이션들에게 친숙하지 않다. 통계에 따르면 Web3 개발자의 수는 전 세계 개발자 수의 약 0.07%에 불과하며, Solidity 개발자는 그보다도 더 적다. Cairo, Move 등의 소수 언어는 말할 것도 없다. 이는 곧, 기존의 Solidity 개발자 자원을 놓고 경쟁하는 다양한 zkEVM 프로젝트들이든, 아니면 개발자들에게 난이도가 매우 높은 새로운 언어를 배우게 하는 방식이든, 단기간에 성장을 이루기엔 어려운 방법이라는 의미다. 반면, 전통적인 웹2 언어로 개발된 애플리케이션들은 블록체인 원시 계약(native contract)으로서 블록체인 위에서 직접 실행될 수 없어, 체인 상 애플리케이션 확장의 중요한 통로를 차단하고 있다.
우리가 필요한 것은 양쪽의 장점을 모두 갖춘 확장 방안이다. 즉, 기존 개발 환경과 호환되면서도 애플리케이션을 신뢰 없이(trustlessly) 기존 블록체인 생태계에 통합할 수 있는 방법 말이다.
현재 ZK 기술은 프로그램을 블록체인에 trustless하게 통합하는 데 가장 널리 인정받는 주류 기술이지만, 많은 사람들은 여전히 ZK를 '배우기 어렵고', '현실 적용이 힘들다'고 생각한다. 초기 ZK 기술 단계에서는 Cairo, Noire 등 ZK 전용 언어를 사용하여 애플리케이션을 개발했기 때문에, 이러한 언어들은 오히려 Solidity보다도 개발자들이 자유롭게 활용하기 더 어려웠다.
하지만 최근 몇 년간 ZK 기술의 급속한 발전으로 이러한 난제는 점차 해결되고 있으며, 범용 zkVM 개발은 더 이상 꿈이 아니다. 2022년, Delphinus Lab은 최초로 WASM을 지원하는 오픈소스 zkVM을 발표했는데, 이는 Delphinus Lab이 애플리케이션의 trustless 통합을 위한 전략에서 핵심 고리를 완성한 것을 의미한다. 독자들은 Sinka Gao와 그의 동료들이 IEEE에 발표한 논문 <ZAWA: A ZKSNARK WASM Emulator>를 참고하여 기술 세부사항을 이해할 수 있다. 논문에서 밝혔듯이, "...우리는 Wasm 사양을 지원하는 최초의 ZKSNARK Wasm 가상머신을 제안하고 구현하였으며, 실행 결과에 대한 간결한 제로지식 정확성 증명을 생성할 수 있다. 또한 ZAWA를 제공함으로써 기존에 Wasm으로 컴파일된 프로그램은 어떠한 수정도 필요 없이 클라우드 컴퓨팅 및 에지 컴퓨팅에서 새롭게 부상하는 개인정보 보호 및 신뢰 요구사항을 충족시킬 수 있다."
Wasm이 무엇인지 잘 모르는 독자를 위해 설명하자면, Wasm은 주요 웹 브라우저에서 모두 지원하는 바이트코드이며, C, C++, Rust 등의 소스 언어를 위한 효율적인 컴파일 대상이다. 브라우저 내에서 CPU 상에서 거의 네이티브 수준의 속도로 실행된다. 2019년 W3C 웹 표준 기구에 의해 네 번째 웹 표준으로 공식 채택되었으며, 강력한 성능 혁신 잠재력을 지닌 기술이다.
zkWASM이 무엇인지에 대해서는 Polygon 공동 창립자 Sandeep의 블로그 글Ultimate Guide to zkWASM를 추천한다. 이 글에서 Sandeep는 명확하게 주장한다. zkWASM은 전통 프로그래밍의 유연성과 개인정보 중심의 제로지식 증명을 결합하여 탈중앙화 기술에 새로운 사용 사례를 가져오며, 강력한 보안성, 개인정보 보호 및 상호운용성을 보장하며 블록체인 산업을 뒤흔들 수 있는 잠재력을 지녔다.
Sandeep가 왜 이렇게 단언하는 것일까? 우선 Wasm은 이진 명령 형식으로, 처음부터 이식성과 고성능을 목표로 하며, C++, Rust, Python, Go, Java, JavaScript, Ruby, Swift 등 거의 모든 프로그래밍 언어를 지원한다. 거의 모든 웹 브라우저가 Wasm 인터프리터를 내장하고 있기 때문에 개발자는 자신의 선호와 프로젝트 요구에 따라 언어를 자유롭게 선택할 수 있어 개발 효율과 코드 품질이 향상된다. 여기에 ZK 기술이 더해지면, zkWASM은 더욱 강력해진다. 개발자는 제로지식 증명 지식 없이도 자신이 선호하는 언어로 개인정보 보호 애플리케이션을 개발할 수 있다. 즉, zkWASM은 보안성, 확장성, 상호운용성, 개인정보 보호 기능을 모두 갖추고 있으며, 블록체인과 dApp의 문제뿐만 아니라 ZK-ML 및 체인 상 ML 구현을 가속화할 수 있는 이상적인 '강자 간의 연합(strong-strong combination)'이라고 할 수 있다.
낙관적이되 맹목적이지 않게
최근 zkVM의 빠른 발전 덕분에 일부 낙관론자들은, 예를 들어 Polygon Miden의 Bobbin Threadbare는 다음과 같이 주장하기도 한다.
"현재 최선의 해법은 WASM 또는 RISC-V 기반의 zkVM을 구축하는 것이다. 가능하면 Rust, Go, C++, 심지어 Solidity까지 지원하는 범용 zkVM이어야 하며, 그런 것이 존재한다면 zkEVM에 대해 차원이 다른 우위를 점할 것이다."
하지만 zkWASM 오픈소스 가상머신의 개척자인 Delphinus Lab의 비전은 오히려 더 신중하다. 그들의 2022년 로드맵에서, zkWASM은 전체 전략의 핵심 접착제이긴 하지만, "웹2 애플리케이션을 웹3에 신뢰 없이 연결한다"는 거대한 비전을 실현하기에는 여전히 부족하다. 그 이유는 아래 공식에 숨어 있다.
"개발자 참여 의지 = 경제적 이익 × 도구 성숙도 × 재사용 가능한 코드량"
– Sinka Gao, Delphinus Lab 창립자
이 공식의 우변에서 알 수 있듯이, 범용 가상머신이 개발자 참여 의지에 미치는 실제 영향력은 그리 크지 않다. 리눅스 커널 역시 강력한 장치, 드라이버, POSIX API 없이는 그 가치를 발휘할 수 없듯이, zkVM 역시 자체 성능이 좋아야 하지만, 동시에 성숙한 플랫폼, 풍부한 커뮤니티 코드, 그리고 성숙한 경제적 효과를 통해 기술과 비즈니스의 선순환을 이루어야 한다.
zkVM에 대해 더 깊이 알고 있는 독자라면, Delphinus Lab의 zkWASM 외에도 이 분야에는 RISC-ZERO, Succinct의 SP1, Validum, Nexus (2.0 버전에서 Jolt 채택) 등 많은 일류 팀과 솔루션이 활발히 경쟁하고 있다는 것을 알 수 있다. 현재 이들 가상머신의 주요 경쟁 지표는 단위 시간당 증명할 수 있는 명령어 수다. 예를 들어 RISC-ZERO는 2024년 중반 기준으로 GPU 4090에서 백만 개의 RiscV 명령어를 증명하는 데 10~12초가 걸린다고 발표했다. 한편 Delphinus Lab도 zkWASM의 성능 최적화에 지속적으로 노력하고 있으며, 현재는 64비트 명령어 세트를 지원하고 있으며, GPU 4090에서 백만 개 명령어 증명에 15초가 소요되고, 64GB 메모리를 소비한다.
2024 Electric Capital ZK Market Map: Core Infrastructure
그러나 성능이 모든 것을 결정할 수 있을까? 다시 GitHub의 역대 개발 언어 순위를 살펴보면, 1~3위를 차지하는 JavaScript, Python, Java는 오히려 성능이 가장 낮은 스크립트 언어들이다.
성능은 디지털 인프라의 '가능하게 하는(enable)' 지표일 뿐 결정 요소는 아니며, 궁극적 목적으로 변질되어 사용 사례를 무시한 채 무의미한 군비 경쟁에 빠져서는 안 된다. 우리의 초점은 항상 더 많은 인크레멘탈한 킬러 애플리케이션을 만드는 데 있어야 한다. 우리가 '가능하게 하는' 문제가 결국 해결될 것이라 예측한다면, ZK 백엔드의 성능(stark, gkr, jolt, KZG + folding 등)에 대한 엔지니어링과 하드웨어 최적화는 결국 무어의 법칙을 따를 것이다. 그렇다면 공식 우변에서 성능을 제외하면 나머지는 무엇이 있을까?
멍거(Munger)가 말했듯, 물고기가 많은 곳으로 가서 낚시를 해야 한다. 웹3의 대중적 채택을 위해서 그 '물고기가 많은 곳'은 브라우저다. 현재 단계에서는 어떤 zkVM이 승리할지, 혹은 여러 기술이 공존할지를 단정할 수 없지만, Delphinus Lab의 관점은 다음과 같다. 웹3 채택은 여전히 소형 애플리케이션(mini-apps)에서 시작될 것이며, 브라우저는 그 소형 애플리케이션의 핵심 발상지다. ChatGPT가 최초로 브라우저 버전을 출시했고, Shoplify, WordPress 등의 다양한 CMS 플랫폼도 브라우저에서 먼저 이용 가능했으며, 브라우저는 Web3 지갑의 중요한 운반체 역할도 한다. 웹은 실제로 어떤 기기에서도 애플리케이션에 접근할 수 있는 유일한 진정한 보편적 플랫폼이며, 웹 애플리케이션은 단순한 검색, 이메일 송수신 기능에서 시작해 지금은 게임, 동영상 편집, 음악 제작 등 다양한 형태를 담아내고 있다.
WASM은 바로 브라우저를 위해 태어난 이진 인코딩이다. 연구자들은 WASM을 마법의 엔진에 비유하며, 클릭 한 번으로 필요한 순간 어디서든 즉시 실행되며 다운로드나 설치가 필요 없다고 말한다. zkWASM은 이 장점을 계승하여, 사용자가 특별한 하드웨어나 소프트웨어 없이도 일반 애플리케이션처럼 브라우저에서 바로 사용할 수 있게 한다.
사용 사례가 있고, 사용자가 있어야 경제적 이익이 발생한다. zkWASM이 해결해야 할 문제는 수많은 중소형 웹2 애플리케이션이 웹3 세계로 넘어가기 위한 '마지막 한 걸음(last-mile)' 문제다. 전통적인 JavaScript에 비해 WASM은 브라우저 상에서 효율적으로 실행될 수 있는 능력을 갖추고 있어, 많은 다른 애플리케이션들을 브라우저 단말로 가져오는 가능성을 열어준다. zkWASM은 이를 한층 더 발전시켜 이러한 애플리케이션들을 웹3 세계로 데려가, 웹3 대규모 채택의 진정한 입구가 되는 가교 역할을 할 것이다.
Delphinus Lab 로드맵
개방적이고 공동 건설되는 생태계
"우리가 이 분야의 체인링크(Chainlink)가 되기를 바란다. 사용자는 우리 존재를 인지하지 못할 수도 있지만, 고객은 우리의 도움을 받아 웹2에서 웹3로 무리 없이 연결되는 자체 기술 스택을 구축할 수 있을 것이다.
—Sinka Gao, Delphinus Lab 창립자"
기술이 실험실에서 시장으로 나아갈 때, 순수 기술 논의만으로는 부족하다. 기술을 실제로 사용 가능한 제품으로 만드는 엔지니어링 능력과 생태계 전략은 기술의 성패를 더 크게 좌우한다.
Delphinus Lab은 처음부터 중소형 고객을 중심으로 한 실용주의 노선을 걸어왔다. Blade Games와의 협업에서 Delphinus Labs는 zkWASM을 도입하여 타워 디펜스 게임의 검증을 지원할 뿐만 아니라, 업계 최초로 Unity에서 바로 검증 가능한 게임을 개발할 수 있는 솔루션을 공동 개발했다. 게임 개발자는 더 이상 Solidity, Rust, Cairo를 사용할 필요 없이 익숙한 C#을 사용할 수 있으며, Unity 엔진의 렌더링과 애니메이션을 Mud/Dojo 기반의 solidity/cairo 게임 로직 코드와 통합하려는 복잡하고 시간 소모적인 작업에서 벗어날 수 있다.
이러한 공동 개발된 솔루션을 엔진으로 삼아, Blade Games와 여러 게임 스튜디오는 Dune Factory, Craftpunk, 그리고 최근 Scroll 체인에서 베타 테스트 중인 전략 게임 0xPioneer 등 다양한 검증 가능한 풀체인(fully on-chain) 게임을 개발했다. 이는 모듈형 ZK 기술 스택을 활용해 완전한 체인 상 게임 엔진을 구축하는 인프라 제공업체로서 업계 최초의 사례가 되었다.
MineMatrix와의 협업도 마찬가지다. 업계는 대부분의 에어드랍 혜택이 봇에 의해 휩쓸리고 실제 사용자는 거의 받지 못하는 문제로 오랫동안 고통받아 왔다. zkWASM 기술을 기반으로 MineMatrix는 사용자가 신원 정보를 노출하지 않으면서도 재미있는 NP 난이도 문제를 해결함으로써 인간임을 증명하고 에어드랍을 받을 수 있는 디지털 게임 템플릿을 개발했다. 이 템플릿은 완전히 유연하고 개방적이어서, 프로젝트는 스타일이나 요구에 따라 이야기 구성, 게임 메커니즘 조정, NFT 통합 등을 자유롭게 조정할 수 있으며, zkWASM 기반 메커니즘은 언제든지 고객에게 즉시 사용 가능한 솔루션을 제공할 수 있다.
이것이 바로 Delphinus Lab이 오랫동안 유지해온 포지셔닝이다. 웹2 개발자를 웹3로 데려와 검증 가능한 애플리케이션을 구축하는 임무를 수행하는 것을 넘어서, 더 중요한 것은 생태계에 역량을 부여하는 위치를 지키는 것이다. "우리와 협업하는 고객들이 우리의 도움을 받아 각자 자체 기술 스택을 갖게 되기를 바란다. 우리는 고객의 기술적 의존처가 되는 것이 아니라, 고객이 스스로 기술을 갖출 수 있도록 돕는 역할을 하고 싶다"고 Sinka Gao는 말했다.
반면 이 업계의 다른 많은 참가자들은 업계의 선두 프로젝트들에만 집중하다 보니 전통적인 B2B 서비스 기업이 자주 빠지는 함정, 즉 "대기업, 소규모 프로젝트(big company, small project)"에 빠질 수 있다. 수많은 금융 IT 기업들이 대형 국영 은행을 고객으로 두고 있지만 실제로는 내부 OA 시스템 개조 정도에 그치는 것과 비슷하다. 또 다른 한편으로는 중소 고객과의 협업 과정에서 지나치게 포괄적인 접근을 하며, 단지 봉합된 솔루션만 제공하고, 고객이 그 과정에서 역량을 성장시키지 못하게 만든다.
역량 공유는 일부분이고, 이익 공유는 더 어려운 또 다른 부분이다. Delphinus Lab과 검증자(verifier)의 관계는 단순한 공급자-고객 관계가 아니라 상호 협력·공생 관계다. Delphinus Lab, zkCross, Gevolut Network의 3자 협업을 예로 들면, ZKCross Playground라는 직관적인 플랫폼을 통해 개발자는 온라인에서 코드를 작성하고, 이를 zkWasm과 호환되는 바이트코드로 컴파일한 후 개인 키로 서명하고, ZKCross 노드에 업로드할 수 있다. 노드는 증명 저장 등의 나머지 작업을 처리한 후 트랜잭션과 증명을 모듈형 블록체인의 DA 계층(Avail 등)에 저장하며, 증명 생성 작업은 Gevolut Network에 위임한다.
이 과정에서 누구나 노드를 운영하고 검증 수익을 공유할 수 있으며, 미래의 잠재적 에어드랍 인센티브도 받을 수 있다. 올해 6월부터 Delphinus Lab은 제3자에게 노드 운영 권한을 개방했으며, 관심 있는 누구나 zkWASM 외부 노드 운영에 참여할 수 있고, 테스트 기간 동안 3%의 수익 인센티브를 받을 수 있다.
이와 같은 상호 협력적이고 공생적인 협업 사례는 많다. 예를 들어 ETH Storage, Hyper Protocol과 함께 일반 Go 코드를 ZK 프로토콜과 호환되는 Wasm 코드로 컴파일하는 최초의 zkGo 컴파일러를 공동 출시했으며, Pi Squared와 협력하여 zkWASM 증명을 그들의 범용 결제 계층(USL)과 통합했고, 오픈소스 개발 도구 Spin과 협력하여 Spin 사용자가 zkWASM으로 검증 가능한 애플리케이션을 구축하고 실행할 수 있도록 지원하고 있다.
Delphinus Lab은 업계의 모든 참여자들의 관점에서, 가치 사슬의 각 단계가 합리적인 수익을 얻는 방법을 고민하며 산업의 건강한 발전을 촉진한다. 게임 산업을 예로 들면, 이전에 발표한 《Web3 게임의 딜레마와 돌파구》라는 글에서 다음과 같은 통찰을 제시했다. 미니롤업 SDK를 통해 애플리케이션 롤업 체인을 구축하고, 일체형 대출 플랫폼을 제공함으로써 사용자에게 게임 내 토큰을 대출해 초기 충전의 어려움을 해결하며, 동시에 게임 자산의 원생 크로스체인 브리지 역할을 통해 파생 거래의 일부 가치가 게임 자체로 유입되도록 한다.
현재 단계에서 Web3 창업자들이 고민해야 할 것은 제한된 파이를 어떻게 나누는지가 아니라, 어떻게 함께 파이를 키울지다. 오직 수문이 충분히 넓고 통로가 매끄럽게 열려야만 대규모 개발자와 사용자가 진입할 수 있으며, 이런 생동감 있는 자원이 흘러들어야 Web3는 자기만의 작은 세계에서 맴도는 폐쇄적 현상과 암호화 허무주의의 혼란에서 벗어날 수 있다.
많은 이들이 현재의 암호화 사이클을 허무한 주기라고 보며 시장을 미국 주식의 부침에 종속된 게임으로 여기지만, 실상은 그렇지 않다. 진정한 기반 인프라 수준의 혁신이 여전히 언론의 주목을 받지 못하는 외곽에서 활화산처럼 분출되고 있다. Vitalik은 "우리는 암호화폐 산업의 초기 단계에 있는 것이 아니라, 암호화폐가 진정으로 사용 가능한 초기 단계에 있다"고 말했다. 이 업계의 진정한 건설자(builder)들도 자신 있게 예측할 수 있다. 시장은 결국 실질적인 수익, 실질적인 독점성, 실질적인 사용 사례를 갖춘 '애플리케이션 사이클(application cycle)'로 돌아갈 것이라고. Sinka가 바라는 것처럼, 향후 5년 안에 zkWASM은 경제적으로 선순환 가능한 프로젝트임을 스스로 입증하고, Web3 진입을 원하는 Web2 애플리케이션의 마지막 한 걸음을 도와주는 중요한 비행 바퀴(flywheel)가 되기를 기대한다.
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