이더리움, 1만 TPS를 돌파할 수 있을까? ZK 기술로 '불가능한 삼각형'을 해치우는 방법
글: Andrew Fenton
번역: imToken
편집자 주: 이더리움은 1만 TPS의 확장성 시대로 나아가고 있으며, 제로지식 증명(ZK) 기술이 핵심 동력으로 부상하고 있다. 본문은 우리가 정리한 『이더리움 1만 TPS 로드맵』의 첫 번째 편으로, ZK 기술과 zkEVM 로드맵, 그리고 이더리움 L1 확장 계획을 최대한 쉬운 방식으로 설명한다. 다음 편에서는 ZK의 실용화 과제, L2 생태계 진화 및 이더리움 경제 구조에 미칠 미래 영향을 심층적으로 다룰 예정이다.
2025년 7월 30일, 이더리움은 창세 블록 10주년을 맞이했다. 10년간의 탐색 끝에, 이더리움의 확장성 로드맵도 새로운 방향과 비전을 모색하고 있다.
최근 ETH 가격 상승으로 인해 커뮤니티에 다시금 자신감이 되살아나고 있지만, 더욱 흥미로운 점은 수년간 L2 중심의 확장성 탐색을 거쳐 마침내 최대한의 탈중앙화를 유지하면서도 극한의 확장을 실현할 수 있는 신뢰 가능한 경로를 이더리움 L1이 확보했다는 것이다.
간단히 말해, 이제부터 이더리움의 Gas 한도와 TPS는 매년 수 배씩 증가할 계획이며, 검증자(Validators)는 더 이상 모든 트랜잭션을 반복 실행하지 않고(편집자 주: 즉, 트랜잭션의 상태 변화를 처음부터 다시 계산하지 않음), 대신 일괄된 트랜잭션이 올바르게 실행되었음을 보여주는 제로지식 증명(ZK-proof) 하나만 검증하게 된다. 이를 통해 기본 네트워크의 TPS를 초당 수만 건 수준으로 끌어올릴 수 있다.
동시에 L2도 함께 확장되어 수십만에서 수백만 TPS까지 도달하게 되며, '네이티브 롤업(Native Rollup)'이라 불리는 새로운 형태의 L2가 프로그래밍 가능한 샤드처럼 작동하여 L1과 동일한 수준의 보안성을 제공하게 될 것이다.
이러한 제안들은 아직 공식적인 이더리움 거버넌스 절차를 통과하지 않았지만, 비탈릭 부테린(Vitalik Buterin)이 2017년부터 탐구해온 개념을 기반으로 하며, 이더리움 재단의 핵심 연구원 저스틴 드레이크(Justin Drake)의 추진과 지지를 받고 있다.
7월 열린 EthCC 컨퍼런스에서 드레이크는 "우리는 이더리움 확장성의 중요한 전환점에 서 있으며, 곧 L1의 기가가스(GigaGas) 시대——약 1만 TPS에 들어설 것이라고 굳게 믿는다. 이 시대를 여는 열쇠는 zkEVM과 실시간 증명(real-time proving)이다"라고 밝혔다.
드레이크의 궁극적 목표는 10년 안에 이더리움 생태계가 1000만 TPS를 달성하는 것이지만, 이는 단일 블록체인으로는 그 처리량을 감당할 수 없다는 것을 의미하며, 앞으로는 다양한 L2가 각기 다른 사용 사례, 트레이드오프, 장점을 가지고 서로 연결되는 '네트워크 속의 네트워크' 구조가 필연적이라는 것이다.
왜 이더리움 L1은 오랫동안 대규모 확장을 하지 못했는가?
다른 블록체인들이 이미 더 강력한 하드웨어와 컴퓨팅 능력을 활용해 처리량을 늘리려 시도하고 있지만, 이더리움은 탈중앙화에 대해 거의 이념적이며, 일부에서는 '유토피아적'이라고까지 느낄 정도로 집착해 왔다.
ETH 맥시멀리스트(ETH maxis)들의 관점에서 보면, Solana와 같은 '데이터센터 체인'은 수백만 달러짜리 중앙화 리스크 포인트를 가지며, 정부가 이러한 노드를 직접 겨냥해 트랜잭션 검열을 할 수 있고, Sui처럼 하드웨어 사양 요구가 다소 낮은 체인조차도 그 비용과 대역폭 요구가 엄청나, 탈중앙화 수준에 부정적 영향을 준다.
반면에 이더리움은 라즈베리 파이(Raspberry Pi)에서도 실행될 수 있을 정도로 낮은 진입 장벽을 설계함으로써 15,000~16,000개 이상의 공개 노드와 수백만 명의 검증자가 네트워크에 참여할 수 있게 했으며, 이는 이더리움 트랜잭션을 검열하기 거의 불가능하게 만들고, 전체 네트워크를 공격에 매우 강하게 만든다.
물론 그 대가는 속도가 매우 느리다는 점이다——현재 TPS는 초당 약 18~20건이며, Solana는 초당 약 1500건의 TPS를 기록한다.
어떤 면에서 블록체인 아키텍처는 본질적으로 비효율적이며, 마치 Google 스프레드시트와 비슷하다.셀 하나를 수정할 때마다 전 세계에 복사본을 가진 모든 컴퓨터가 먼저 전체 시트를 다시 계산한 후 문제가 없음을 확인해야만 업데이트할 수 있기 때문이다.
ZK 기술 기업 Succinct Labs의 공동 설립자 우마 로이(Uma Roy)는 "이더리움의 설계 목적은 누구나 네트워크를 따라가며 모든 트랜잭션을 다시 실행할 수 있도록 하는 것"이라고 설명하며, 이는 트랜잭션 양을 무한정 늘릴 수 없다는 의미이며, 모든 트랜잭션은 누군가에 의해 다시 계산되어야 하기 때문이다.
결국 탈중앙화를 유지한다는 조건 하에 메인넷 확장 공간이 제한되면서, 이더리움은 2020년에 논란 많은 L2 분산 확장 경로를 선택할 수밖에 없었다.
ZK는 어떻게 블록체인의 불가능 삼각형을 해결하는가?
이더리움 창시자 비탈릭 부테린은 '블록체인 불가능 삼각형'이라는 개념을 제시하며, 공공 블록체인(Public Blockchain)이 보안성, 확장성, 탈중앙화라는 세 가지 요소를 동시에 충족하기 어렵다는 딜레마를 설명했다.
거의 모든 확장성 방안은 이 중 두 가지만을 동시에 만족시킬 수 있으며, 반드시 세 번째 요소를 희생해야 한다.
지금까지는 그랬다.
제로지식 증명(ZK-Proof)은 드레이크가 '문학급 수학(moon math)'이라 표현한 기술로서, 거래 내용을 공개하지 않으면서도 복잡한 일련의 거래가 올바르게 실행되었음을 수학적으로 증명할 수 있다.
ZK 증명 생성 과정은 매우 복잡하지만, 생성된 증명의 유효성 검증은 매우 빠르고 경량이다.
따라서 이더리움의 미래 구상은 성능이 낮은 라즈베리 파이 노드들이 모든 트랜잭션을 일일이 다시 계산하는 대신, 검증자는 아주 작은 크기의 ZK 증명만 검사하면 되도록 하는 것이다.
Succinct Labs 공동 설립자 우마 로이는 계속해서 "모든 사람이 모든 트랜잭션을 다시 실행하는 대신, 이미 해당 작업이 발생했음을 보여주는 증명을 제공하면, 누구나 그 증명을 검증할 수 있고, 다시 계산할 필요가 없다"고 설명했다.
드레이크는 장난 삼아, 미래에는 ZK 증명을 검증하는 계산량이 7달러짜리 라즈베리 파이 피코(Raspberry Pi Pico, 일반 라즈베리 파이 성능의 1/10 미만)에서도 가능할 것이며, 대규모 데이터센터는 전혀 필요하지 않을 것이라고 말했다.
zkEVM: 1만 TPS로 가는 로드맵
이더리움 재단의 소피아 골드(Sophia Gold)가 최근 블로그를 통해 발표한 소식이 커뮤니티의 큰 관심을 끌었다. 바로 향후 1년 내 L1 메인넷에 제로지식 증명 기반의 이더리움 가상 머신(zkEVM)이 통합될 수 있다는 것이다.
주목할 점은 ZK 기술의 실용화 탐색 대부분이 L2 네트워크에서 시작되었다는 사실이다. 예를 들어 이더리움 공동 창시자 조 루빈(Joe Lubin)의 Consensys가 육성한 Linea는 EVM과 100% 호환되는 ZK 롤업 공개 블록체인으로, 이더리움에서 실행 가능한 모든 앱이 Linea에서도 원활하게 작동한다.
Linea는 스스로를 이더리움의 연장선으로 간주하며, 최근에는 L1 가치 회귀를 지원하기 위해 ETH 트랜잭션 수수료의 20%를 소각하겠다고 발표하기도 했다.
Linea 책임자 델런 폭스(Declan Fox)는 ZK 기술이 블록체인의 불가능 삼각형에 해답을 제공한다고 말했다. "ZK의 마법은 L1의 Gas 한도를 크게 늘릴 수 있다는 점에 있다. 계산량이 확장되더라도 검증 과정이 복잡해지지 않는다."
그는 또한 ZK 증명 생성의 지연 시간과 비용이 계속 낮아짐에 따라 더 높은 처리량을 처리할 수 있게 되었으며, 검증을 위한 하드웨어 요구사항은 극도로 낮아져 스마트워치 수준의 장치도 검증 작업을 수행할 수 있다고 덧붙였다.
하지만 커뮤니티는 과도한 낙관을 경계해야 한다.L1에 zkEVM이 향후 1년 내 성공적으로 통합되더라도, 당장 첫날부터 1만 TPS를 실현하는 것은 아니다.
매일 조금씩 나아가다 보면 어느 순간 완성된다
현재 이더리움은 네트워크 운영을 위한 주요 소프트웨어 클라이언트가 다섯 개 존재한다. 이는 특정 클라이언트에 문제가 생겨도 Solana처럼 네트워크가 즉각 멈추는 일은 없다는 것을 의미한다.
향후 업그레이드 로드맵에서 이더리움은 ZK 검증을 지원하는 개조된 클라이언트 2~3개를 먼저 출시하여, 검증자가 트랜잭션을 일일이 다시 실행하는 대신 제로지식 증명(ZK-proofs)만 검사함으로써 검증을 완료할 수 있도록 할 계획이다.
초기에는 잠재적 문제를 조기에 발견하고 수정하기 위해 소수의 검증자들만 새로운 검증 모드로 전환할 것이다.
이더리움 재단 프로토콜 조정 팀의 라디슬라우스(Ladislaus)는 "snark화된 EVM으로 전환하는 것은 점진적인 과정이 될 것"이라고 말했다('snark'화란 SNARK 유형의 제로지식 증명을 채택하는 것을 의미).
사용자들은 주로 L1의 Gas 한도가 점차 증가함에 따라 네트워크의 경제 활동 능력이 강화되는 것을 느낄 것이다. L1이 ZK 검증으로 전환하는 데는 시간이 걸리겠지만, Gas 한도의 확장은 이미 거의 결정된 사안이나 다름없다.
지난주 L1의 Gas 한도는 22% 증가하여 4500만에 도달했으며, 연구원 댄크래드 파이스트(Dankrad Feist)는 클라이언트가 매년 세 차례 자동으로 Gas 한도를 상향 조정하도록 제안하는 EIP를 제출했다.이 계획에 따르면, 4년 후 이더리움 메인넷은 약 2000 TPS에 도달할 수 있다.
저스틴 드레이크는 이 속도를 추가로 2년 연장해 2031년까지 1기가가스(gigagas) 처리량을 달성함으로써 약 1만 TPS를 실현하자고 제안했다.
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