2023년은 이더리움 역사상 두 차례의 중요한 업그레이드가 진행된 해였습니다. 먼저 4월 13일에 완료된 상하이 업그레이드는 비컨 체인의 스테이킹 인출 기능을 열었고, 이더리움이 공식적으로 PoW에서 PoS 방식으로 전환되는 중요한 이정표가 되었습니다. 현재 이더리움은 다음 주요 단계인 캔쿤 업그레이드를 앞두고 있습니다. 이번 업그레이드는 L2의 비용 절감과 효율성 향상을 위해 데이터 저장 용량을 대폭 확장하는 것이 목표입니다. 기존 성능 대비 L2의 속도는 10~100배 향상되고 비용은 감소할 것으로 기대됩니다. 최근 이더리움 코어 개발자 회의에 따르면, 캔쿤 업그레이드는 올해 말에 출시될 예정입니다.
캔쿤 업그레이드는 이더리움의 확장성과 속도를 어떻게 높일 것이며, 레이어 2(Layer 2)에 어떤 새로운 기회를 가져다줄까요? R3PO는 캔쿤 업그레이드를 통해 레이어 2가 이더리움 생태계에 더욱 자연스럽게 통합되어 사용자에게 더 빠르고 저렴한 거래 경험을 제공할 것이라고 분석했습니다. Optimistic Rollup이든 ZK Rollup이든 모두 이번 업그레이드의 혜택을 받게 되어, 이더리움 생태계 전체의 발전을 함께 이끌어갈 것입니다.
1. 확실한 미래 — 레이어 2(Layer 2)
이더리움 공동 창립자 비탈릭 부테린(Vitalik Buterin)의 최신 논문 〈The Three Transitions〉에서는 이더리움이 반드시 거쳐야 할 세 가지 핵심 기술 전환을 제시합니다: (1) 레이어 2 확장으로의 전환 — 모든 사용자가 롤업(Rollup)을 사용하도록; (2) 지갑 보안으로의 전환 — 모든 사용자가 스마트 계약 지갑을 사용하도록; (3) 프라이버시로의 전환 — 프라이버시를 보호하는 자금 이체가 가능하도록 보장.
이 논문은 레이어 2와 롤업의 중요성을 분명히 강조하고 있습니다. 비탈릭은 “레이어 2가 발전하지 않으면, 이더리움은 높은 거래 수수료 때문에 실패할 수밖에 없다”고 지적했습니다. 세계적인 결제 시스템인 VISA는 초당 수만 건의 거래를 처리할 수 있는 반면, 이더리움은 초당 고작 15건의 거래만 처리할 수 있어 일반적인 거래 수요를 충족시키기에는 역부족입니다. 거래당 평균 $3.75에 달하는 높은 비용 또한 많은 일반 사용자에게 진입 장벽으로 작용하고 있습니다.
이더리움은 매일 엄청난 양의 거래를 처리하고 있지만, 생태계가 계속 성장하면서 블록 공간이 한정되어 제한된 자원을 두고 경쟁이 치열해지고 네트워크는 점차 포화 상태에 이르렀습니다. 이더리움 1층 메인넷(Layer 1)의 높은 수수료와 느린 처리 속도 같은 문제점이 두드러지면서, 비용 절감과 속도 향상이 시급한 과제로 떠올랐습니다.
이더리움의 확장성과 속도를 높이는 방법은 개발자들이 오랫동안 중점을 둔 핵심 과제입니다. 비탈릭이 제시한 이더리움 로드맵에 따르면, 상하이 업그레이드가 합의 메커니즘 문제를 해결한 이후 다음 단계는 확장성 문제 해결에 집중하는 것이며, 최종 목표는 이더리움 네트워크의 초당 거래 처리량(TPS)을 10만 건 이상으로 끌어올리는 것입니다.
현재 이더리움의 확장성 솔루션은 크게 레이어 2(Layer 2)와 샤딩(Sharding) 두 가지로 나뉩니다. 레이어 2는 기본 블록체인(Layer 1)을 위한 오프체인 솔루션으로, 블록체인 외부에서 거래를 실행하고 처리한 후, 그 결과를 이더리움에 소량의 거래로 제출해 최종 검증을 받는 방식입니다. 현재 주류 레이어 2 솔루션은 롤업(Rollup)이며, 원리는 수십에서 수백 건의 거래를 하나의 요약 데이터로 묶어 이더리움에 전송하는 것입니다. 이더리움 체인에는 전체 계산 및 저장 데이터가 아닌 요약 데이터만 저장되므로 확장성을 달성할 수 있습니다. 이 방식을 통해 이더리움의 보안성을 유지하면서도 처리 능력을 크게 향상시킬 수 있습니다.
2. Optimistic Rollup vs ZK Rollup
롤업(Rollup)은 주로 Optimistic Rollup(낙관적 롤업)과 ZK Rollup(영지식 증명 롤업) 두 가지 유형으로 구분됩니다.
Optimistic Rollup은 사기 증명(Fraud Proof) 메커니즘을 사용합니다. 시스템은 기본적으로 거래 데이터를 신뢰하고, 별도의 검증 없이 대기 기간(Waiting Period)에 들어갑니다. 이 기간 동안 어떤 노드라도 거래에 문제가 있음을 증명하는 사기 증명을 제출하면 해당 거래는 취소됩니다. 반대로 아무도 이의를 제기하지 않으면 대기 기간이 끝난 후 거래가 확정되어 블록에 기록됩니다. 사기 증명 방식은 대규모 검증 과정을 생략해 계산 자원을 절약하면서도 거래의 정확성을 보장합니다. 대표적인 프로젝트로는 Arbitrum, Optimism 등이 있습니다.
ZK Rollup은 영지식 유효성 증명(Zero-Knowledge Validity Proof) 메커니즘을 채택합니다. 모든 거래가 유효함을 증명하는 영지식 증명을 생성하고, 모든 거래 실행 후 최종 상태 변화만을 이더리움에 업로드합니다. Optimistic Rollup처럼 압축된 전체 거래 내역을 업로드할 필요 없이, 단 하나의 영지식 증명과 최종 상태 데이터만 제출하면 됩니다. ZK Rollup 생태계의 주요 프로젝트로는 ZKsync, Starkware, Scroll 등이 있습니다.
Optimistic Rollup의 장단점
장점:
호환성: Optimistic Rollup은 일반적인 스마트 계약 및 이더리움 가상 머신(EVM)과 비교적 쉽게 호환됩니다. 따라서 개발자들이 기존 애플리케이션을 마이그레이션하거나 새로운 앱을 개발하기가 더 수월합니다.
단점:
사기 증명으로 인한 시간 지연: 악의적인 거래나 분쟁이 발생할 경우, Optimistic Rollup에서 자금을 인출(Withdrawal)하는 데 시간이 오래 걸립니다. 일반적으로 1주일 정도의 대기 기간이 필요해 자금의 유동성이 제한될 수 있습니다.
네트워크 정체 가능성: 네트워크 내에서 분쟁이 발생하면, 이의 제기 처리와 검증을 기다리는 동안 전체 Optimistic Rollup 네트워크의 정체가 발생할 수 있습니다.
ZK Rollup의 장단점
장점:
프라이버시 보호: ZK Rollup은 영지식 증명 기술을 활용해 사용자의 프라이버시를 보호하면서 거래 유효성을 검증합니다. 거래 세부 정보는 공개되지 않고 증명의 정확성만 검증하면 되므로, 높은 수준의 프라이버시가 보장됩니다.
보안성: ZK Rollup의 검증 과정은 수학적 증명에 기반하므로 매우 강력한 보안성을 제공합니다. 영지식 증명을 통해 거래의 유효성과 일관성을 보장할 수 있으며, 거래 내용을 공개할 필요가 없습니다.
단점:
계산 비용: 영지식 증명을 생성하고 검증하는 데는 상당한 계산 자원이 필요합니다. 따라서 ZK Rollup의 계산 비용이 상대적으로 높아 처리 시간이 길어지고 오버헤드가 증가할 수 있습니다.
제한된 스마트 계약 기능: ZK Rollup은 거래 처리 최적화에 초점을 맞추고 설계되었기 때문에, 복잡한 스마트 계약 기능에 대한 지원이 제한적일 수 있습니다. 일부 복잡한 계약 로직은 ZK Rollup에서 직접 구현하기 어려울 수 있습니다.
OP 계열 솔루션은 개발 난이도가 낮고 조기에 출시된 선발 주자로서 현재 시장 TVL의 90% 이상을 차지하고 있는 반면, ZK 계열은 상대적으로 작은 시장 점유율을 보이고 있습니다. ZK 계열은 사용자 확보 경쟁에 참여하기 위해 더 빠른 개발 속도와 생태계 구축이 필요합니다. 레이어 2 생태계가 점차 성숙해지고 캔쿤 업그레이드 이후 롤업 수수료가 크게 낮아질 것으로 예상되는 가운데, 사용자 유치와 생태계 확장은 ZK 계열과 OP 계열 간 경쟁의 가장 중요한 승부처가 될 것입니다.
3. 레이어 2의 미래: 캔쿤 업그레이드가 열어갈 진전의 길
지금까지 Optimistic Rollup과 ZK Rollup이라는 두 가지 레이어 2 솔루션의 장단점을 비교해 보았습니다. 이제 이더리움의 캔쿤 업그레이드가 코앞으로 다가옴에 따라, 레이어 2는 새로운 기회를 맞이하게 됩니다. 캔쿤 업그레이드는 이더리움의 중요한 이정표로서, 확장성과 성능을 대폭 향상시키는 것을 목표로 합니다. 이를 통해 레이어 2는 이더리움 생태계에 더욱 원활하게 통합되어 사용자에게 더 빠르고 저렴한 거래 경험을 제공할 것입니다. Optimistic Rollup과 ZK Rollup 모두 이번 업그레이드로 인한 개선 효과를 누리게 될 것입니다. 캔쿤 업그레이드 이후 이더리움 레이어 2의 속도는 10~100배 향상되고 거래 비용도 감소할 것으로 예상됩니다. 따라서 레이어 2가 이더리움 내에서 광범위하게 적용되면서, 고성능·저비용의 탈중앙화 애플리케이션(DApp)을 구현할 수 있는 새로운 가능성이 열릴 것이라 기대해도 좋을 것입니다.
1. 주요 내용
칸쿤 업그레이드는 데이터 저장 용량 확대와 수수료 절감을 목표로 하는 5개의 EIP(Ethereum Improvement Proposals)로 구성됩니다. 이 중 핵심은 EIP-4844이며, 여기에 EIP-1153, EIP-4788, EIP-5656, EIP-6780 등 네 가지 개선안이 더해집니다. 정확한 업그레이드 일정은 아직 공식 발표되지 않았으나, 2023년 말에 진행될 것으로 예상됩니다.
EIP-4844: 칸쿤 업그레이드의 핵심인 EIP-4844는 ‘프로토-단크샤딩(Proto-Danksharding)’이라고도 불리는 롤업(Rollup) 기반 확장 솔루션입니다. 이는 이더리움 확장 로드맵의 첫 번째 단계에 해당합니다. 기존에는 롤업 데이터가 이더리움 블록체인에 영구 저장되어 비용이 매우 높았고, 사용자가 롤업에 지불하는 거래 수수료의 약 90%가 이 저장 비용에서 발생했습니다. 이를 해결하기 위해 EIP-4844는 새로운 거래 유형인 ‘블롭 트랜잭션(Blob Transaction)’을 도입합니다. 데이터는 임시 저장소인 ‘블롭(Blob)’에 약 1개월간 보관된 후 자동으로 삭제되며, 장기 보관은 필요에 따라 별도의 서비스 제공업체가 담당하게 됩니다. 블롭이 프로토-단크샤딩을 통해 이더리움 프로토콜의 일부가 되면, 블록에 더 많은 블롭을 추가할 수 있어 이더리움의 처리량이 획기적으로 증가하고(>100배), 거래 수수료도 크게 낮아질 것입니다.
그 외 채택된 EIP는 다음과 같습니다:
EIP-1153: 체인 상 데이터 저장 비용을 낮춰 블록 공간 활용도를 높입니다.
EIP-4788: 크로스체인 브리지와 스테이킹 풀 설계를 개선합니다.
EIP-5656: 이더리움 가상 머신(EVM)과 관련된 사소한 코드 변경을 추가합니다.
EIP-6780: 스마트 계약을 종료시킬 수 있는 코드를 제거합니다.
2. 주목해야 할 기회는?
(1) 레이어 2(Layer 2)의 성장 스토리
이더리움의 혼잡 문제는 레이어 2에 거대한 성장 기회를 열어주었습니다. 현재 L2 생태계 전체의 TVL(Total Value Locked)은 올해 초보다 2배 이상 증가한 약 80억 달러에 달합니다.
칸쿤 업그레이드는 이더리움 확장 로드맵의 첫 걸음으로, 레이어 2의 속도를 10배에서 최대 100배까지 높이고 비용을 획기적으로 낮출 것입니다. EIP-4844의 확장성과 저비용 효과는 모든 L2 생태계에 긍정적인 영향을 미칠 것이며, OP 생태계는 더욱 다양해지고, ZK 생태계는 데이터 가용성 향상으로 실용성이 강화될 것입니다. 또한 고비용 구조로 어려움을 겪던 독립형 레이어 2 프로젝트들도 빠르게 성장할 수 있을 것입니다. 거래 수수료 감소로 L2 생태계는 더욱 풍부해지고 사용자 수도 늘어날 전망입니다.
현재 메인넷에 상용화된 프로젝트 중 Arbitrum, OP, 새롭게 등장한 ZKsync, 오랜 기간 운영된 dYdX 등이 L2 시장의 절반 이상을 차지하고 있습니다. 강자는 더욱 강해지는 경향이 있어, 인기 있는 분야의 선두 프로토콜들은 칸쿤 업그레이드 이후 더 큰 성장 잠재력을 보일 것입니다.
아직 메인넷에 출시되지 않았지만 곧 상용화될 Scroll, Linea, Taiko 등도 주목할 만한 프로젝트입니다.
더 나아가, L2의 빠른 거래 속도와 낮은 수수료는 L2 기반 프로젝트들이 새롭게 부상할 계기가 될 것입니다. 체인 상 선물, 옵션 등 이더리움의 낮은 TPS(초당 거래 수)에 민감한 금융 상품들은 칸쿤 업그레이드를 통해 GMX, GNS 등 고성능을 요구하는 프로젝트에 실질적인 도움이 될 것이며, 이들의 성장 가능성도 더욱 커질 것입니다.
(2) 데이터 가용성(DA) 계층 분야: 블롭(Blob) 데이터는 매우 짧은 기간만 저장되므로 과거 데이터 조회에 ��제가 생길 수 있습니다. 이로 인해 탈중앙화 저장소에 대한 수요가 생기고, 레이어 2 확장 솔루션도 데이터 가용성 계층이 필요해집니다. 또한 칸쿤 업그레이드는 EthStorage, Arweave, Filecoin 등 이더리움 DA 계층 프로젝트를 포함한 L1 저장 확장 네트워크에도 긍정적인 영향을 미칠 것입니다.
3. 레이어 2의 미래는?
가까운 미래에, 칸쿤 업그레이드가 촉발한 이더리움 확장 움직임은 더 높은 처리량과 더 낮은 거래 수수료를 제공할 것입니다. 이는 레이어 2 애플리케이션이 더 많은 거래를 처리하고 사용자에게 더 빠르고 즉각적인 확인을 제공할 수 있게 합니다. 금융 결제부터 게임 및 NFT에 이르기까지, 레이어 2의 고성능은 사용자에게 더 매끄럽고 효율적인 경험을 선사할 것입니다.
하지만 기술 발전만으로는 사용자를 끌어모을 수 없습니다. 레이어 2의 진정한 번영을 위해서는 혁신적인 애플리케이션 개발이 필수적입니다. L2beat 데이터에 따르면, 현재 메인넷에 상용화되었거나 개발 중인 레이어 2 프로젝트는 총 29개이며, 그중 Arbitrum One, Optimism, zkSync Era, dYdX가 차지하는 시장 점유율은 이미 92.75%에 달합니다. 나머지 L2 프로젝트들은 고작 6.25%의 시장을 나누어 갖고 있습니다.
이는 마치 거대한 고속도로를 건설했지만, 달리는 차량이 거의 없는 상황과 같습니다. 이것이 대부분의 L2 프로젝트가 직면한 보편적인 문제입니다. 훌륭한 애플리케이션이 없다면 L2의 가치는 실현되지 않습니다. 실제로 Arbitrum은 GMX 같은 DeFi 애플리케이션의 성장 덕분에 점차 번성하는 생태계를 구축해 왔습니다. 따라서 사용자의 요구를 충족시키는 편리하고 혁신적이며 실용적인 애플리케이션을 개발해야만 진정한 관심과 참여를 이끌어낼 수 있습니다. 이를 위해 개발자와 창업자들은 레이어 2의 장점을 활용해 대담한 시도와 혁신을 통해 독창적이고 매력적인 애플리케이션을 만들어야 합니다. 이러한 노력이 있어야 레이��� 2가 사용자의 실제 삶 속에 스며들 수 있습니다. 따라서 앞으로는 기술 발전뿐 아니라 사용자 유치와 애플리케이션 확산이 레이어 2 성공의 핵심 요소가 될 것입니다.
참고 자료
1. https://vitalik.eth.limo/general/2023/06/09/three_transitions.html
2. https://ethereum-magicians.org/t/a-rollup-centric-ethereum-roadmap/4698
https://www.datawallet.com/crypto/zk-rollups-vs-optimistic-rollups
3. https://www.coindesk.com/tech/2023/06/08/ethereum-developers-cement-final-lineup-of-changes-in-dencun-upgrade/
4. https://l2beat.com/scaling/tvl#upcoming
5. https://ethereum.org/zh/layer-2/
6. https://medium.com/bitcoin-news-today-gambling-news/ethereums-cancun-deneb-upgrade-everything-you-need-to-know-3e67439a036