비트코인 채굴은 땅을 파는 일이 아니에요. 사람들이 주고받은 비트코인 거래를 모아 공동 장부에 적는 일이에요. 장부에 적을 권리는 계산 경쟁에서 이긴 컴퓨터가 가져가요. 그 대가로 새로 발행되는 비트코인과 거래 수수료를 받아요.
비트코인 채굴이란 무엇인가요?
채굴은 한마디로 "거래를 기록하는 회계 일"이에요. 은행에는 거래를 장부에 적는 직원이 있어요. 비트코인에는 그런 중앙 기관이 없어요. 대신 채굴자들이 거래를 모아 블록으로 묶고, 전 세계가 함께 쓰는 장부에 덧붙여요. 여기서 블록은 일정 시간 동안 모인 거래를 한 묶음으로 담은 장부 한 페이지예요.
그런데 회계 일만으로 채굴을 다 설명할 수는 없어요. 채굴은 컴퓨터 계산 능력을 들여 거래를 처리하고 네트워크를 지키는 과정이기도 해요. 새 비트코인을 발행하는 수단이기도 하고요. 그러니까 채굴은 세 가지 일을 동시에 해요.
- 거래 기록: 대기 중인 거래를 모아 새 블록으로 장부에 붙여요.
- 네트워크 보호: 많은 계산을 거쳐야 기록할 수 있게 해서 장부 위조를 막아요.
- 신규 발행: 블록을 만든 채굴자에게 새 비트코인이 주어져요. 채굴은 새 비트코인을 발행하는 수단이기도 해요.
예를 들어 A씨가 친구 B씨에게 지갑 앱으로 비트코인을 보냈다고 해 볼게요. 전송 버튼을 누른 순간 거래가 끝나는 게 아니에요. 이 거래는 네트워크에 퍼진 뒤 채굴자가 만든 블록에 들어가야 장부에 기록돼요. 채굴은 A씨의 송금을 확정해 주는 기록 담당자 역할을 하는 셈이에요.
비트코인 채굴은 어떤 순서로 진행되나요?
채굴 과정은 다섯 단계로 나눠 볼 수 있어요.
- 거래 모으기: 채굴자는 네트워크에 올라온 미확정 거래를 모아 블록 후보를 만들어요.
- 논스 추측하기: 채굴 소프트웨어는 블록 안의 숫자 하나(논스, nonce)를 바꿔 가며 해시를 계산해요. 해시는 어떤 데이터를 넣으면 정해진 길이의 값이 나오는 계산이에요.
- 조건 맞추기: 블록 해시가 네트워크가 요구하는 조건을 만족할 때까지 계산을 반복해요.
- 블록 기록과 보상: 조건을 먼저 맞춘 기계가 거래를 확인하고 기록한 뒤 보상을 받아요.
- 전체 노드의 확인: 모든 노드가 거래를 확인한 뒤 새 블록을 각자 가진 장부 사본에 붙여요.
2단계와 3단계는 "블록을 기록할 권리를 얻기 위한 논스 추측"이라고 할 수 있어요. 이 경쟁에서 이기는 것을 "블록을 발견한다"고 불러요. 블록 하나가 확정되면 채굴자들은 바로 다음 블록을 두고 새 경쟁을 시작해요.
네트워크는 난이도를 조정해 평균 약 10분마다 블록이 하나씩 나오게 해요. 블록이 너무 빨리 나오면 난이도가 올라가요. 느리게 나오면 내려가고요. 그래서 참여자 수가 바뀌어도 블록이 나오는 간격은 평균 10분 안팎으로 유지돼요.
논스와 해시는 무엇이고, 왜 추측으로만 답을 찾나요?
해시는 입력값을 넣으면 결과값이 나오는 계산이에요. 입력이 숫자 하나만 달라져도 결과가 전혀 다른 값으로 바뀌어요. 그래서 "이런 결과가 나오게 하는 입력"을 찾을 지름길이 없어요. 입력을 바꿔 가며 직접 계산해 보는 수밖에 없어요.
작업증명은 이렇게 돌아가요. 블록 안의 논스를 하나씩 늘려 가며 계산해요. 블록 해시 앞부분이 요구되는 개수만큼 0 비트로 시작하는 값이 나오면 성공이에요. 논스는 바로 이 시도를 위해 바꾸는 숫자예요. 이렇게 많은 계산을 했다는 사실을 남이 쉽게 확인할 수 있게 만든 증거가 작업증명(Proof of Work)이에요.
작업증명은 엄청난 횟수의 계산을 시도하는 것 말고는 만들 방법이 없어요. 지름길이 없으니 계산을 많이 한 쪽이 이길 확률이 높아요.
난이도는 요구되는 0 비트의 개수로 조절돼요. 필요한 평균 작업량은 요구되는 0 비트 수가 늘어날수록 기하급수적으로 늘어나요. 난이도는 시간당 평균 블록 수를 목표로 삼아 이동평균으로 정해져요. 앞에서 본 "평균 약 10분"이 바로 이 목표예요.
이런 반복 계산에 특화된 장비가 ASIC이에요. ASIC은 해시 알고리즘을 아예 하드웨어로 만들어 넣어서 채굴이 빨라요.
채굴자는 무엇으로 돈을 버나요? 블록 보상과 거래 수수료
채굴자의 수입은 두 가지예요. 하나는 정해진 일정에 따라 발행되는 새 비트코인이에요. 다른 하나는 사용자가 내는 거래 수수료예요. 두 수입은 성격이 달라요.
- 신규 발행(블록 보조금): 블록의 첫 거래는 블록 생성자에게 새 코인을 만들어 주는 특별한 거래예요. 아무도 돈을 내지 않고, 프로토콜이 새로 만들어 줘요.
- 거래 수수료: 거래의 입력 금액과 출력 금액의 차이가 수수료가 돼요. 이 수수료는 블록 보상에 더해져요. 사용자는 거래가 더 빨리 처리되도록 수수료를 내요.
수수료가 "입력과 출력의 차이"라는 말은 무슨 뜻일까요? A씨가 0.0105 BTC를 넣고 B씨에게 0.0100 BTC가 가도록 거래를 만들었다고 해 볼게요(설명용 예시예요). 남는 0.0005 BTC는 어디에도 보내지지 않아요. 이 거래를 블록에 담은 채굴자가 그 차액을 수수료로 가져가요.
실제 블록으로 보는 보상 예시
840,000번 블록은 ViaBTC가 채굴했어요. 이 블록의 신규 발행분은 3.125 BTC였어요. 수수료를 더한 총 보상은 약 40.75 BTC였어요.
예시로 계산해 보면 이래요.
- 총 보상 약 40.75 BTC − 신규 발행 3.125 BTC = 수수료 약 37.6 BTC
이 블록은 수수료가 신규 발행분의 열 배를 넘었어요. 다만 이 블록은 수수료가 이례적으로 많았던 경우예요. 보통은 신규 발행분이 보상에서 큰 몫을 차지해요.
반감기란 무엇이고, 채굴 보상은 어떻게 바뀌나요?
반감기는 블록당 신규 발행 보상이 절반으로 줄어드는 시점이에요. 반감기는 210,000블록마다 돌아와요. 시간으로는 약 4년에 한 번이에요. 총 발행량은 2,100만 개로 제한돼요. 발행은 2140년 무렵 끝날 것으로 예상돼요.
가장 최근 반감기는 이미 지나갔어요. 2024년 4월 20일 840,000번 블록에서 네 번째 반감기가 일어났어요. 블록당 신규 발행 보상은 6.25 BTC에서 3.125 BTC로 줄었어요.
다음 반감기는 예정돼 있어요. 1,050,000번 블록에서 일어나고, 보상은 1.5625 BTC가 돼요. 반감기는 날짜가 아니라 블록 번호로 정해져요. 그래서 정확한 날짜는 블록이 나오는 속도에 따라 달라져요.
예시로 간격을 계산해 볼게요.
- 1,050,000 − 840,000 = 210,000블록
- 210,000블록 × 평균 10분 = 2,100,000분
- 2,100,000분 ÷ 60 ÷ 24 ≈ 1,458일, 즉 약 4년
신규 발행이 계속 줄어들면 채굴자의 수입 구조도 바뀌어요. 장기적으로는 채굴자가 많은 소액 거래 수수료에만 의존하게 될 것으로 보여요. 이건 앞으로의 전망이에요. 지금은 신규 발행과 수수료가 함께 보상을 이뤄요.
작업증명은 왜 장부 위조를 막고, 채굴자와 노드는 무엇이 다른가요?
누구나 장부에 기록할 수 있다면 거짓 거래를 적는 사람이 생겨요. 작업증명은 기록하는 데 비용을 물려요. 블록 하나를 만들려면 엄청난 횟수의 해시 계산을 해야 하거든요.
작업증명은 본질적으로 "CPU 하나당 한 표"예요. 투입한 계산량이 곧 발언권이 된다는 뜻이에요.
이걸 "'낭비적인' 노력이 악의적 참여자를 막는다"고 표현하기도 해요. 이 표현에는 반론도 있어요. 채굴에 드는 에너지는 낭비가 아니라는 시각이에요. 에너지 사용을 어떻게 볼지는 입장에 따라 달라요. 하지만 계산 비용이 보안 장치 역할을 한다는 점은 양쪽 모두 같아요.
그러면 채굴자와 노드는 뭐가 다를까요? 채굴자는 블록을 만드는 쪽이에요. 노드는 장부 사본을 가지고 새 블록을 검증하는 쪽이에요. 경쟁에서 이긴 기계가 블록을 기록한 뒤에도 일이 끝나지 않아요. 모든 노드가 거래를 확인하고, 새 블록을 자기 장부 사본에 붙여요.
자료를 읽을 때 헷갈리기 쉬운 표현
채굴을 설명하는 자료 가운데는 오해를 부르는 표현도 있어요. 세 가지를 짚어 둘게요.
- "한 대가 무작위로 논스를 추측한다": 이 문장은 기계 한 대만 추측하는 것처럼 읽혀요. 실제로는 모든 채굴자가 동시에 논스를 시도해요. 조건을 먼저 맞춘 쪽이 블록을 기록하고요.
- "채굴은 수수료 기반이다": 이렇게만 쓰면 수수료가 전부인 것처럼 보여요. 실제 보상은 신규 발행과 거래 수수료 두 가지예요.
- "블록당 13만 달러": 이 금액은 2017년 작성 당시 블록 보상(12.5 BTC)과 시세를 기준으로 한 값으로 보여요. 2024년 4월 반감기 이후 신규 발행은 3.125 BTC라서 지금 값과 달라요.
자주 묻는 질문
블록은 정확히 10분마다 나오나요?
아니에요. 10분은 평균 목표예요. 채굴은 확률 경쟁이라서 어떤 블록은 더 빨리, 어떤 블록은 더 늦게 나와요. 네트워크는 난이도를 조정해 평균이 약 10분에 맞춰지도록 해요.
채굴을 "마이닝"이라고 부르는 이유는 무엇인가요?
채굴은 거래를 기록하는 일이면서 새 비트코인을 발행하는 수단이기도 해요. 블록을 만든 채굴자에게 새 코인이 주어지니까요.
2,100만 개가 모두 발행되면 채굴은 끝나나요?
신규 발행은 2140년 무렵 끝날 것으로 예상돼요. 그 뒤에도 거래를 장부에 기록하는 일은 계속 필요해요. 그때는 채굴자가 많은 소액 거래 수수료에 의존하게 될 것으로 보여요.
마무리
비트코인 채굴은 거래를 장부에 기록하고, 계산 비용으로 장부를 지키고, 새 비트코인을 발행하는 일이에요. 보상은 신규 발행과 거래 수수료로 이뤄져요. 신규 발행분은 210,000블록마다 절반으로 줄어요. 송금이 왜 바로 확정되지 않는지 궁금했나요? 채굴자가 그 거래를 블록에 담아야 비로소 확정돼요.
