암호화폐 채굴은 어떻게 작동하나요

마지막 업데이트: 17 2월 2025

가장 인기 있고 잘 알려진 예 중 하나는 Bitcoin의 채굴입니다. 이 암호화폐의 예를 살펴보면 동전 채굴이 어떻게 이루어지는지, 네트워크의 보안이 어떻게 보장되는지, 그리고 왜 채굴이 전체 암호화폐 시스템의 기능에 필수적인 부분인지를 더 잘 이해할 수 있습니다.

암호화폐 채굴은 원래 어떤 용도로 필요합니까?

채굴은 블록체인에서 합의를 이루고 거래를 확인하며 시스템을 공격으로부터 보호함으로써 안전성을 확보하는 데 중요한 역할을 합니다. 이는 Bitcoin 또는 이와 유사한 방식으로 채굴되는 다른 암호화폐의 안전한 작동을 위한 중요한 과정입니다. 채굴이 왜 이렇게 필요한지 이해하기 위해 블록체인이 어떻게 작동하는지 살펴보겠습니다.

Bitcoin 네트워크는 수백만 건의 타임스탬프가 있는 거래에 대한 정보를 포함하는 공개 분산 원장입니다. 예를 들어, 블록체인에 있는 하나의 기록은 참가자 1이 수요일 저녁 9시에 참가자 2에게 5 BTC를 보냈다는 정보를 포함할 수 있습니다. 이 원장은 한 곳에 저장되지 않습니다. 노드라는 컴퓨터에 로드됩니다. 이러한 접근 방식은 네트워크의 모든 참가자가 BTC에 대한 전체 소유 역사와 현재 상태에 접근할 수 있도록 하여 완전한 투명성을 보장합니다.

블록체인은 중앙 집중식 기관이 어떤 트랜잭션이 새 블록에 추가되어야 하는지 결정하지 않도록 설계되어 있습니다. 대신 모든 노드는 설정된 규칙을 따르면서 트랜잭션 정보의 정확성에 대한 결정을 집단적으로 내립니다. 모든 노드는 트랜잭션 기록을 저장하고, 그 진위를 검증하며, 네트워크의 다른 참가자에게 업데이트를 전송합니다. 모든 노드가 동일한 정보를 받을 때, 누가 얼마만큼의 비트코인을 소유하고 있는지에 대한 공통의 이해가 형성됩니다.

또한, 새로운 거래 블록을 생성할 권리를 두고 경쟁하는 마이너라고 불리는 노드 그룹이 있습니다. 이 권리는 마이너들이 복잡한 계산 문제를 해결하여 '경쟁자'보다 앞서 새로운 블록 생성 권리를 얻는 과정인 작업 증명(Proof of Work)을 통해 획득합니다. 그 대가로 새로운 BTC 형태의 보상을 받습니다.

"Proof of Work"란 무엇이며 왜 필요한가?

작업 증명(Proof of Work, PoW) 보호 시스템을 사용하는 마이닝은 블록체인 참여자들이 실제로 블록체인의 기능 유지에 적극적으로 참여하고 있음을 증명하는 방법입니다. 이를 위해 그들은 상당한 자원, 특히 에너지를 요구하는 복잡한 계산을 수행해야 합니다.

왜 이 증명이 필요한가? 문제는 이러한 계산이 비용이 든다는 것이며, 채굴에 참여하려면 실제 자원을 사용해야 합니다. 이는 네트워크에 대한 공격이 매우 비용이 많이 들고 악의적인 공격자에게 비경제적이라는 것을 의미하며, 막대한 계산 능력을 요구합니다. 다시 말해, PoW는 Bitcoin을 해킹이나 조작 시도로부터 보호하는 역할을 하며, 공격이 실시하려는 사람들에게 지나치게 비용이 많이 들게 됩니다.

크립토 마이닝의 작동 원리

PoW가 기술적으로 복잡한 과정임에도 불구하고, 단계별로 실행을 살펴보면 이해하기 쉽습니다. 우리는 Bitcoin의 채굴 방식에 대해 살펴보겠지만, 이 원리는 Proof of Work 알고리즘을 기반으로 하는 다른 블록체인에도 적용됩니다.

단계 1: 새로운 트랜잭션 발생

모든 Bitcoin 네트워크의 트랜잭션은 처음에 미확인 상태로 지정됩니다. 새로운 미확인 트랜잭션은 두 사용자가 거래를 체결할 때 블록체인에 나타납니다. 예를 들어, 한 사용자가 다른 사용자에게 암호화폐를 전송하는 경우입니다. 이 트랜잭션 자체에는 이 거래에 대한 자세한 정보가 포함되어 있으며, 즉 발신자 및 수신자의 주소, 전송된 코인의 수, 시간 등입니다. 그 결과 이 트랜잭션은 블록체인 네트워크 전체에 방송됩니다.

단계 2: 새 거래를 "대기 영역"에 추가

각 마이너는 네트워크 작업을 유지하는 데 참여하며, 지속적으로 네트워크 내에서 새로운 활동의 발생을 주시합니다. 마이닝 프로세스를 관리하는 컴퓨터에는 특정 시간대인 mempool이 있습니다. 네트워크에서 발생한 후 확인되지 않은 트랜잭션이 여기에 추가됩니다. 각 마이너는 고유한 mempool을 가지고 있으므로, 이는 모든 사람을 위한 단일 "저장소"가 아닙니다. 기본 mempool 크기는 300MB를 넘을 수 없지만, 서로 다른 마이너의 경우 이는 다를 수 있습니다. 이는 노드가 서로 상당히 다르게 구축되어 있으며, 확인되지 않은 트랜잭션이 동시에가 아닌 서로 다른 시간에 추가되기 때문입니다.

단계 3: 확인되지 않은 거래를 블록 후보로 전송

마이너는 mempool에서 확인되지 않은 트랜잭션을 가져와서 블록 후보에 추가합니다. 블록 후보는 새로운 블록이지만 네트워크에 의해 아직 확인되지 않은 블록으로, 블록체인에서 보상으로 받을 해당 블록이 되기를 주장합니다. Bitcoin 네트워크의 블록 후보 크기는 약 2MB입니다. 이 메모리 용량은 대략 2000개의 트랜잭션을 포함합니다.

단계 4: 암호화 문제 해결

여기서 실제로 PoW를 기반으로 하는 마이닝 프로세스가 시작됩니다. 특수 장비를 이용해 마이너는 후보 블록에 특별한 임의의 수(NONCE)를 추가합니다. 그 후 모든 정보(블록 데이터 및 NONCE 포함)는 SHA-256 알고리즘을 통과하여 해시(계산 결과로 얻어지는 고유한 코드 조합)가 생성됩니다.

채굴기의 목표는 특정 조건(예: 특정 개수의 0으로 시작하는 해시)에 부합하는 해시를 찾는 것입니다. 이는 매우 높은 컴퓨팅 파워를 요구하는 복잡한 작업입니다. 왜냐하면 해시가 네트워크 조건에 맞지 않으면 채굴기가 숫자를 변경하고 다시 시도하며 이 과정을 수백만 번 반복해야 하기 때문입니다.

적절한 해시를 최초로 찾는 사람은 블록체인에 블록을 추가합니다. 이 경우 블록 후보는 '해결됨'으로 간주되며 완전한 네트워크 검증 상태를 얻습니다. 이 이후에만 블록이 블록체인에 추가되어 체인의 완전한 링크가 되어 레지스터의 다음 기록을 포함하게 됩니다. 네트워크의 다른 참가자들을 앞서 새 블록을 해결한 채굴자는 고정된 금액의 암호화폐로 보상을 받습니다. 현재 이 금액은 3.125 BTC입니다.

이로 인해 더 높은 계산 성능(해시레이트 — 1초당 계산되는 해시 수)을 갖춘 장비일수록 새로운 블록을 추가하는 경쟁에서 첫 번째가 될 확률이 높다는 결론을 내릴 수 있습니다. Bitcoin 블록체인에서는 이 과정이 약 10분마다 반복됩니다. 우승 블록이 나타난 후, 채굴자들은 현재의 후보 블록을 해결하려는 시도를 중단하고 mempool에서 거래 정보를 제거한 다음 새로운 후보 블록 형성에 착수합니다 — 모든 것이 새로 반복되고 끊임없이 이어집니다.

채굴 난이도 조정

2016 블록이 추가될 때마다 평균 약 2주가 소요되며, PoW 알고리즘의 난이도 수준이 자동으로 조정됩니다. 이는 새로운 블록이 채굴되는 일정 속도 — 10분 — 를 유지하기 위해 필요합니다.

난이도 조정 과정에서는 현재 해시 알고리즘에 적용되는 모든 계산 능력을 고려합니다. 이를 해시 파워라고 합니다. 파워가 증가하면 채굴 프로세스는 모든 참가자에게 더 어려워집니다. 파워가 감소하면 암호 화폐를 채굴하는 것이 더 쉬워집니다. 왜냐하면 난이도가 낮아지기 때문입니다.

금 채굴과는 달리, 채굴자 수의 증가가 더 많은 금을 채굴하는 결과를 낳는 반면, Bitcoin의 채굴 과정은 다른 원칙에 따라 작동합니다. 금광의 경우, 더 많은 사람들이 채굴에 참여할 때 시장의 금 공급이 증가합니다. 공급이 증가함에 따라 귀금속의 가격이 하락합니다.

비트코인(BTC)의 상황은 전혀 다릅니다: 네트워크 프로토콜은 발행될 수 있는 정확한 BTC 수량을 설정합니다 — 2100만 개. 이 숫자는 사람들의 채굴 수나 그들의 장치 성능에 관계없이 변하지 않습니다. 채굴의 안정성을 유지하기 위해 난이도는 자동으로 조정됩니다. 즉, 블록체인에 연결되는 마이너 수와 상관없이 시장에 나타나는 새로운 BTC의 총량은 일정하게 유지됩니다. 이는 네트워크의 작업을 안정적으로 만들고, 물리적 자원에서와 같이 디지털 자산의 '인플레이션'을 피하는 데 도움이 됩니다.