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[인사이트]'비트코인은 정말 에너지 소비의 주범인가'

[비트코인 = 조인디DB]

 

1999년 5월 31일, 인터넷 경제가 본격 태동하자 <포브스>는 “향후 10년 내 대부분의 전력이 디지털 인터넷 경제에 사용될 것이라고 예측하는 것은 전적으로 합리적이다"라는 보도를 내놨다. 당시 이 기사는 인터넷 기업, 특히 하드웨어 회사를 비판하는 데 많이 활용됐는데 "많은 양의 화석 연료를 사용함으로써 전 세계 에너지 사용에 갈수록 큰 피해를 가져올 것"이라고는 전망을 낳았다.

 

2000년 미국 캘리포니아 주에서 에너지 위기가 발생하자 에너지 사용에 대한 전국적인 논의가 촉발되었고 이 주제는 주류의 관심사가 됐다. 수 십개의 유명 출판물들이 잇따라 더 밀스(the Mills)의 보고서를 인용해 "인터넷 회사들이 국가 에너지 공급을 집어 삼키고 있다"고 주장했다. JP모건, 뱅크오브아메리카(Bank of America)와 도이치뱅크(Deutsche Bank)의 내부 보고서도 데이터에 논란의 여지가 있다는 증거가 거의 없기 때문에 이들 데이터를 그대로 인용했다. 당시 이같은 선동적인 진술에 사람들이 높은 공감을 했다는 점은 돌이켜보면 상당히 충격적이다.

 

하지만 문제는 이것이 잘못된 예측이었다는 것이다. 보고서의 계산은 오류로 가득 차 있었고 인터넷 전력 소비량 예측 데이터는 실제보다 8배 이상 높았다. <포브스>의 기사가 나간 지 20년이 지난 지금, 데이터는 이것이 완전히 잘못된 비관적인 예측임을 명백히 보여준다. 오늘날 가장 급진적인 예측 데이터를 감안하더라도, 2025년까지 인터넷 산업은 전력의 20% 정도만 소비할 것으로 보이고 많은 기술 대기업이 재생 에너지로 전면적인 전환을 꿰하고 있다.

 

하지만 업계의 초기 에너지 예측이 터무니없는 가정과 매우 부정확한 결과에 의존했음에도 불구하고 당시에는 그런 엉터리 주장이 엄청난 ​​인기를 끌었다는 점은 생각의 여지를 갖게 한다.

 

현재 비트코인(BTC)의 에너지 사용을 둘러싼 논란이 있고 이것을 굳이 논란이라고 한다면 이는 초창기 인터넷에 대한 비판과 놀라울 정도로 유사하다. 테슬라의 최근 발표를 포함해 암호화폐가 기후 변화를 가속화하는 요인이라는 보도가 쇄도 하지만 뉘앙스의 차이는 있지만 많은 사람들이 이 문제에 대해 오해하는 부분이 적지 않다.

 

이런 관점에서 진써차이징은 비트코인(BTC)의 에너지 소비 문제를 어떻게 다뤄야 할지를 분석한 기사를 지난 5월 17일 게재했다. 지속가능한 미래를 달성하는 것은 인류의 생존에 중요한 화두이므로 과거와 같은 잘못을 범하지 않으려면 비판도 신중할 필요가 있고 잘못된 방향으로 흐를 경우 지속가능한 미래를 위한 실질적인 장애물을 오히려 놓칠 수 있다고 이 매체는 지적했다.

 

# BTC가 에너지를 소비하는 이유

디지털 통화는 비트코인(BTC) 이전에도 존재했지만 기술적인 문제로 중앙화를 유지해야만 했고 이에 따라 잠재력도 제한됐다. 사토시 나카모토는 가장 어려웠던 '이중 지불' 문제를 해결했다. 이중 지불 문제는 이미지를 복사하고 붙여넣는 것처럼 디지털 이미지 값을 무한대로 복사하는 것이다. 요컨대 BTC는 이를 블록체인 기술로 암호화해 '복붙'이 불가능하도록 함으로써 최초의 탈중앙화된 디지털 통화로 탄생한 것이다.

 

블록체인을 안전하게 유지하기 위한 트랜잭션 검증에는 합의 알고리즘이 필요하다. 사토시 나카모토가 이 시스템을 설계했을 때 그는 단순히 다수결 알고리즘을 설정했을 수 있다. 즉, 각 노드가 한 번씩 투표를 하고 네트워크 참여자의 과반수, 즉 50% 이상이 거래가 유효함을 확인하면 해당 거래는 인정을 받는 방식이다. 그러나 문제는 악의적인 참여자가 무수한 노드를 생성하고 투표 수를 조작할 수 있다는 점이다. 추가 노드를 생성하는 데 비용이 들지 않기 때문에 누군가 허수의 노드를 생성하려 할 수 있다. 이것을 시빌 공격(Sybil Attack)이라고 한다. 시빌 공격은 네트워크 해킹 공격의 일종으로, 어떤 특수 목적을 얻기 위해 한 사람의 행위를 여러 사람의 행위인 것처럼 속이는 공격을 뜻한다. 다중인격장애를 다룬 동명의 책에서 유래했다고 한다.

사토시 나카모토는 노드를 실행하는 데 비용이 발생하면 블록체인이 시빌 공격에 저항할 수 있다고 봤다. 이 아이디어를 바탕으로 BTC는 '작업 증명(PoW)'이라는 합의 알고리즘을 사용한다. BTC 채굴자, 즉 검증 거래 노드는 일반적으로 전문적인 하드웨어를 사용해 어려운 수학 문제를 풀어야 한다. 이 과정에서 에너지가 소비되고 소모되는 에너지 양도 매우 크기 때문에 공격자가 들어오더라도 전체 네트워크의 컴퓨팅 파워를 초과하기 어렵다.

 

중요한 것은 대중 매체가 설명하는 것처럼 에너지가 그냥 '낭비'되지는 않는다는 점이다. 작업 증명을 선택한 이유를 이해하면 BTC의 에너지 소모는 고유의 특성 때문이지 어떤 결함이 아니라는 것을 명확히 알 수 있다.

 

BTC, 라이트코인(Litecoin), 모네로(Monero) 등의 알려진 암호화폐가 작업 증명을 사용하고 있지만 새로운 합의 알고리즘이 적용되고 있으며 이러한 알고리즘의 에너지 소비는 훨씬 적다. 예를 들어, 이더리움은 지분 증명(PoS)으로 전환하는 과정에 있는데 그렇게 되면 현재의 작업 증명 메커니즘과 동일한 에너지를 소비할 필요가 없다. 따라서 에너지 소비에 대한 논쟁은 많은 사람들이 생각하는 것보다 협소한 문제다. 이것은 암호화폐나 탈중앙화 반대주의자들이 광범위하게 제기하는 주제도 아니며 특정한 문제일 뿐이다. 실제 비판에 오르는 주제는 작업 증명 알고리즘 그 자체인 경우가 많다.

 

# BTC 에너지 소비와 배출량은 정량화 가능한가

BTC의 에너지 소비량을 계산하는 것은 어렵지 않다. 해시 파워, 네트워크 난이도와 채굴 장비 효율성처럼 공개된 통계만 봐도 매우 신뢰할 수있는 추정치를 얻을 수 있다.

 

그러나 에너지 소비와 탄소 배출량은 서로 다르다. 서로 관련이 있을 수 있지만 배출량은 사용량이 아니라 사용된 에너지 유형에 따라 결정된다. 사용된 하드웨어와 에너지와 같은 BTC 채굴자의 중요한 정보가 부족하기 때문에 BTC 에너지 배출량을 정확히 추산하기도 매우 어렵다.

 

어려움에도 불구하고 일부 학자들은 여전히 ​​BTC의 탄소 발자국을 정량화하려 한다. 하와이 대학교의 카밀로 모라(Camilo Mora) 팀은 이 주제에 대한 논문을 발표했으며 다음과 같은 비참한 예측을 내놓았다.

 

이 논문은 BTC의 에너지 사용량을 추정했고, 다른 주요 기술의 사용률과 동일하다면 이산화탄소 배출만으로도 30년 이내에 지구온난화를 2도 이상 높일 수 있다고 주장했다.

 

이 연구는 최대 예측치 중 하나지만 카밀로 모라의 논문은 작업 증명 논쟁에서 가장 영향력있는 연구로 여겨지고 있다. BTC의 에너지 사용에 대한 언론 보도는 일반적으로 그의 논문에 나온 수치로 귀결된다. 이 논문은 제목 자체가 “BTC의 에너지 배출만으로 지구온난화를 2도 이상 높일 수 있다”이다. 논문의 결론은 잘못된 것임에도 불구하고 이미 뿌리 깊은 가설이 되었다. 그의 논문의 중요성을 감안하면 BTC의 에너지 방출에 대한 추가 연구는 반드시 필요하다.

 

이 논문에서 사용한 측정 방법은 비교적 간단하다. 연구원들은 채굴 장비의 효율성을 추정하고, 관련 지점의 평균 탄소 배출량을 사용해 이를 BTC 성장 예측과 결합하여 향후 배출량을 추정했다.

 

그러나 최근 발표된 여러 논문은 모라의 연구 결과에 대해 직접적인 의문을 제기하면서 BTC 배출량을 심각하게 과대평가한 일련의 오류를 지적했다. 여러 논문에서 제기된 반대 의견을 간략하게 요약하면 다음과 같다.

 

# 모라의 연구는 에너지 기술의 발전을 고려하지 않았다

모라의 연구는 채굴기의 효율성과 그리드의 탄소 배출 강도가 다음 세기에도 변하지 않을 것이라고 가정한다. 즉, 이 논문은 채굴기와 그리드 배출량이 향후 100년 동안 발전하지 않을 것이라고 가정한 것이다. 놀라운 가정이 아닐 수 없다. 일부 비판에서는 "이 가설은 그리드 기술의 동적 특성을 무시하고 널리 따르고 있는 관행에 위배된다. 즉, 미래 에너지 기술 평가를 위해서는 기술 변화를 고려해야만 한다"고 지적한다.

 

# 모라의 연구는 전례없는 BTC 사용율을 추정하고 있다

이 논문은 BTC의 사용률을 예측하기 위해 지난 40년 동안 전화, 컴퓨터, 진공 청소기와 같은 IT 제품 사용 증가율을 사용했다. 이 방법은 합리적인 것처럼 보이지만 도출된 사용량 예측은 매우 비합리적이다.

 

구체적으로 모라 팀은 2017년 BTC 거래량이 1억 4천만 건으로 전세계 무(無)현금거래의 0.03%를 차지한다고 봤다. 거래량이 급격히 증가하면 2019년에는 780억 건으로 2년 만에 750배 증가할 것으로 봤고, 2020년까지 성장률이 중앙값에 도달하면 거래량은 110억 건에 도달해 108배 증가할 것으로 분석했다. 만약 속도가 느려질 경우 2023년에는 80억 건의 거래가 일어나 76배 증가할 것으로 예측했다. 그러나 세 가지 성장 시나리오 모두 가파른 대수 성장 궤적을 기반으로 하고 있고, 이는 분명 역사적 추세와 일치하지 않는다. 수학적으로만 분석하면 이런 속도로는 당연히 BTC의 단기 배출량이 엄청나게 증가하는 결과를 초래한다.

 

이러한 높은 증가률을 바탕으로 모라와 다른 연구자들은 잘못된 에너지 배출량을 추정했다. 그러나 BTC의 성장률을 다른 가치 저장 자산의 증가 속도와 비교하면 이러한 자산의 성장률은 더 낮기 때문에 좀 더 합리적인 예측에 도달할 수 있었을 것이다.

 

# 모라의 연구는 거래량과 에너지 소비를 결합했다

BTC의 미래 거래량을 예측하면서 모라의 연구는 '총 배출량' 값을 추정하기 위해 단순히 미래 거래량에 현재 배출량을 곱했다. 여기에는 심각한 오류가 있다. 에너지 소비는 거래량이 아니라 블록의 난이도에 의해 결정되기 때문이다. 실제로 모라의 연구가 나온 이래 지난 3년 동안 거래량이 신고점에 이르렀지만 채굴자들의 에너지 소비는 상대적으로 안정적이었다. 설사 모라의 거래 예측치가 정확하다 해도 거래량이 에너지 소비를 비례적으로 증가시킬 것이라는 증거는 어디에도 없다. 채굴 가능한 비트코인은 2,100만 개로 제한되어 있다. 채굴이 가능한 수량도 이제 많이 남아 있지 않다. 대부분의 전문가들은 비트코인 채굴 수량이 줄어들기 때문에 BTC의 에너지 소비가 시간이 지남에 따라 감소할 것이라고 생각한다.

 

모라의 보고서가 위와 같은 주요 오류를 피하더라도 연구 설계는 미래 BTC 탄소 배출량 예측과는 매우 다를 것이기 때문에 그렇게 큰 우려를 하는 것은 기우에 지나지 않는다. 모라의 연구 설계 자체는 많은 결함이 있다. 거래량을 기반으로 하고 있고, 40개의 관련없는 기술 제품을 비교하고, 채굴기의 교체를 무시하고, 보고서가 부정확한 연구방법을 사용하는 등이 그것이다. 이를 바탕으로 우리는 모라 팀의 연구 설계에 근본적인 결함이 있으며 연구자, 의사결정권자나 대중이 심각하게 받아들여서는 안된다고 생각한다.

 

모라의 연구가 이러한 오류의 영향을 받지 않았다면 예상하는 배출 수준은 좀 더 점진적이었을 것이다. 모라 팀이 초기 예측과 잘못된 연구 가설을 수정한 뒤 예측해 보면 반대의 결론을 도출할 수도 있다.

 

# 유사 기술 제품의 에너지 소비량 비교

BTC 에너지 소비에 대한 논의에서 특히 두 가지 요소가 실망스럽다. 우선 에너지 소비를 사용해 기술 제품을 평가하는 것은 임의선택적인 연구일 뿐이고 보편적인 표준도 아니다. 일반적으로 다른 기술 제품에 대한 가치 판단에는 에너지 소비라는 기준이 거의 사용되지 않는데 왜 BTC에는 그래야 하나? 놀라운 것은 과거 아무도 이렇게 한 적이 없다는 것이다. BTC가 에너지를 소비하는 건 명백한 사실이다. 그러나 더욱 중요한 질문은 BTC가 다른 기술 제품, 특히 사람들이 BTC를 대체할 수 있다고 믿는 제품과 어떻게 비교되는지 하는 것이다.

 

캠브리지 대체금융센터(University of Cambridge Alternative Finance Center)의 데이터에 따르면 BTC는 현재 매년 약 110TWh의 에너지를 소비하며 이는 전세계 전기 소비의 0.55%를 차지한다.

 

BTC와 비교할 때 가장 눈에 띄는 것이 중앙화된 금융 분야다. 전세계 은행 지점, 백엔드 서버와 ATM기의 연간 전력 소비량은 BTC와 비슷한 100TWh에 이른다. 여기에는 탄소 배출이 많은 금융 관련 장거리 운송이나 금융기관 종사자의 교통수단을 활용한 출장 등은 포함되지 않았다.

 

BTC를 '디지털 금'이라고 말하고 있으니 물리적으로 채굴된 금속과도 비교할 수 있다. 1달러 상당의 알루미늄을 채굴하는 데 사용되는 에너지는 동일 가치의 BTC를 채굴하는 에너지의 거의 10배에 달하는 것으로 추정된다. BTC는 현재 금과 구리보다 더 많은 에너지를 소비한다. BTC 채굴풀은 점차 재생 에너지로 전환되고 있으나 지리적으로 채굴 위치가 정해져 있는 금속 채굴은 그렇게 하기가 훨씬 더 어렵다. BTC는 금보다 청정해질 수 있다.

 

BTC가 고 탄소 배출의 주범이라는 발언이 잘못된 것이라는 비교는 얼마든 가능하다. 전세계 유튜브 동영상의 연간 에너지 소비량은 약 600TWh로 BTC의 6배다. 게임의 연간 에너지 소비량은 BTC와 거의 동일한 104.7TWh이며 재생 가능한 자원 소비는 BTC 보다 훨씬 적다. 미국에서는 의류 건조기 사용으로 연간 93.6 테라 와트시를 소비한다. 미국에서만 매년 유휴 가정용 기기 또는 플러그인 상태에서 전자 기기가 소비하는 에너지는 BTC 네트워크에 1년 6개월 동안 에너지를 제공 할 수 있다.

 

더 많은 비교 방법이 있지만 인간의 활동 자체는 예상보다 많은 에너지를 소비한다. 에너지 소비는 그 자체로 나쁜 것이 아니며 기술이나 활동의 도덕적 가치를 판단하는 데에도 유용한 툴이 아니다.

 

# 진짜 문제 'BTC가 그렇게 많은 에너지를 사용할 만한 가치가 있나'

우리가 애초에 논의하기 시작한 것은 BTC의 에너지 소비 문제였다. 그런데 이 문제는 과학적인 문제처럼 보이지만 실제로는 윤리의 문제다. 닉 카터(Nic Carter)는 최근 하버드 비즈니스 리뷰(Harvard Business Review)의 기고문에서 날카로운 결론을 내렸다.

 

하나의 화폐 시스템은 얼마나 많은 에너지를 소비해야 할까? 이 질문에 대한 답은 BTC에 대한 각자의 견해에 달려 있다. BTC가 폰지 사기이고 자금세탁의 도구로 사용되는 것 외에 다른 목적이 없다고 생각한다면, 소비되는 모든 에너지가 '낭비'라고 보는 것이 합리적인 결론이다. 그러나 만약 비트코인을 억압적인 통화 정책이나 인플레이션 또는 자본 통제의 수단에 대항하기 위한 것이라고 생각한다면, 당신은 전 세계 수 천만 명의 다른 사람들처럼 이것을 매우 가치가 있다고 생각할 것이다. 결국 BTC가 사회적 자원을 소비하는 것이 합리적인지에 대한 질문은, BTC가 사회를 위해 얼마나 많은 가치를 창출하는지에 대해 당신이 어떻게 바라보느냐에 달린 문제다.

 

모든 기술, 아이디어 또는 조직에는 장단점이 있다. 따라서 BTC의 환경 문제에 대한 당신의 입장은 실제로 소비하는 에너지가 얼마냐에 따라 결정되지 않을 것이며, 오히려 BTC가 사회에 긍정적인 기여를 한다고 생각하는지에 따라 결정될 가능성이 더 높다. 사람들의 인식을 바꾸는 것은 정말 어렵다. 물론 가능한 일이긴 하지만 확실히 어렵다.

 

# 환경 문제를 인식하는 BTC 보유자가 되어라

일반인이나 기관 투자자 할 것 없이 점점 더 환경, 사회, 기업의 지배 구조 요소를 투자시 검토사항으로 생각하고 많은 사람들이 BTC 구매가 윤리를 위반하는 것인지를 묻는다. BTC의 에너지 소비에 대한 견해를 요약하면 다음과 같다.

 

1. BTC가 많은 에너지를 소비하고 단기적으로 대기중 탄소 배출을 증가시킬 것이라는 것은 부인할 수 없다. 그러나 탄소 발자국은 대부분의 추정치보다 훨씬 적다.

 

2. 에너지는 '폐기물'이 아니다. 이 에너지는 지구상에서 가장 안전한 블록체인에 전력을 공급하고 레이어2와 레이어3의 혁신을 촉진하며 수 십억 명의 사람들을 위한 금융 채널을 확장하는 데 사용될 것이다. 이는 많은 에너지를 소비할 가치가 있는 충분한 사회적 혜택을 가져올 것이다.

 

3. BTC 에너지 소비량에 대한 논쟁은 우리에게 별로 도움이 되지 않는다. 대신 BTC가 소비하는 에너지 유형에 초점을 맞춰야 한다. BTC는 많은 재생 에너지를 사용했으며, 재생 에너지 소비의 마지막 영역으로서 탄소중립적인 미래로 나아가는 데 도움이 될 수 있다.

 

이런 관점에 동의하지 않더라도 에너지 소비 논쟁을 완전히 피하는 한 가지 방법은 탄소 배출을 상쇄 할 수 있는 제품을 구입하는 것이다. 앞서 언급했듯이 BTC의 개인적인 사용으로 인한 탄소배출량을 정확하게 계산하는 것은 불가능하다. 해시 파워를 사용해 거래를 할 수는 없지만 BTC 보유량의 10%를 사용해 환경에 유익한 기여를 하고 장기적 이익을 가져올 수는 있다. 이번 달 캐나다에 본사를 둔 비트코인 ETF 나인 포인트(Ninepoint)는 BTC 보유를 위해 탄소 오프셋 제품을 구매한다고 발표했다.

 

끝으로 토론의 방향을 바꿀 필요가 있다. 우리는 탄소 배출을 상쇄하는 제품을 구매하고, 재생 가능 에너지 프로젝트를 지원하고, 탄소 배출세에 찬성표를 던질 수 있다. 이런 활동을 계속 늘려나갈 수도 있다. 우리는 BTC가 적이 되지 않도록 해야 한다.

 

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