데이터 관찰: 비트코인은 대부분의 아프리카 지역을 합친 것보다 더 많은 에너지를 소비합니다.
머스크의 채굴 에너지 낭비부터 이더리움의 지분 증명 메커니즘으로의 전환, 중국의 채굴 금지부터 CNBC까지, 비트코인 네트워크가 정말 그렇게 많은 자원을 소비할 수 있을까요?
테슬라가 환경 문제로 인해 결제 수단으로 비트코인을 중단한다고 알리는 엘론 머스크의 트윗을 보셨을 것입니다. 이는 테슬라가 친환경 기업이기 때문에 이해할 수 있습니다. 머스크는 지난 5월 "우리는 비트코인 채굴 및 거래에서 화석 연료의 사용이 급격히 증가하는 것에 대해 우려하고 있다"며 "특히 석탄은 어떤 연료보다 배출량이 가장 적다"고 말했다. , 석탄 및 석유, 특히 Bitcoin을 채굴하기 위해 전기를 생산하는 데 필요한 에너지의 양으로 인해 이러한 프로젝트의 비용은 대륙의 많은 사람들에게 도달할 수 없습니다.
비트코인은 아프리카에 비해 얼마나 많은 에너지를 사용합니까?
이미지 크레디트: 캐쉬
비트코인의 채굴 네트워크는 에너지 사용량 측면에서 세계 30위권에 속합니다. Digiconomist의 비트코인 에너지 소비 지수에 따르면 비트코인의 에너지 소비는 인구 수천만 명의 국가에 131.16TWh의 전력을 공급할 수 있으며, 이는 아프리카에서 에너지 소비가 가장 적은 47개국의 총 소비량인 130.05TWh보다 많습니다. Joule Science 저널에 발표된 2019년 연구에 따르면 연간 22.9메가톤의 이산화탄소를 배출하며 이는 상투메 프린시페, 코모로, 중앙아프리카공화국, 기니비사우, 지부티, 부룬디, 감비아와 맞먹는 양입니다. , 세이셸, 카보베르데, 소말리아, 에리트레아, 에스와티니, 시에라리온, 차드, 르완다, 라이베리아, 말라위, 남수단, 니제르, 레소토, 콩고민주공화국, 기니는 같은 양의 이산화탄소를 배출했습니다. 23.5메가톤의 이산화탄소입니다. 그러나 Bitcoin의 가격이 상승하고 채굴자에 대한 인센티브가 증가하여 에너지 소비가 증가함에 따라 이것이 영원히 지속되지는 않을 것입니다. 또 다른 문제는 대부분의 광산이 중국에 있으며 석탄에 크게 의존한다는 것입니다. 중국은 에너지 소비에 대한 우려로 암호화폐 채굴 작업을 중단했습니다.
데이터에서 우리는 비트코인이 실제로 환경에 큰 오염을 일으킬 수 있으며 끊임없이 성장하는 수천 개의 암호화폐 중 하나일 뿐이라는 것을 알 수 있습니다. 이 속도로 우리 환경은 정말 이 모든 것을 견딜 수 있을까요? 내 대답은 아니오 야. 우리는 이미 기후 변화와 싸우고 있습니다. 암호화폐 혁명은 그 자체와 우리의 오데일리를 위해 더 지속 가능해야 합니다.
비트코인의 PoW 합의 메커니즘과 에너지 소비와의 관계
프랑스의 수학자 Gaspard-Gustave de Corioli가 말했듯이, 일은 행동으로 향하는 에너지이고 에너지는 "일을 마친 것"입니다. 완성된 작업은 향후 지출을 위해 비트코인과 같은 통화로 저장할 수 있습니다. 비트코인 합의 메커니즘은 에너지가 블록체인을 안전하게 실행하는 데 사용되는 작업 증명(PoW)을 기반으로 합니다.
새 블록을 생성하는 과정에서 채굴자는 풀링된 트랜잭션과 "논스"가 평균 10분 동안 SHA-256 해시 함수에 삽입되는 추측 게임을 해결합니다. 프로토콜. 더 자세히 설명하면 채굴자는 mempool에서 확인되지 않은 트랜잭션을 검색하여 새 블록으로 묶습니다. 이 블록에는 블록 헤더에 여러 정보가 있습니다. 그런 다음 광부는 블록 헤더를 가져오고 "nonce"라는 임의의 숫자를 추가하고 해시 함수에 넣어 256비트 숫자를 생성합니다. 네트워크는 블록체인 프로토콜에 의해 미리 결정되고 "목표"라고 하는 특정 제한보다 작은 결과만 허용합니다(예: 반환된 결과의 처음 32비트는 0[단순화]이어야 함).
채굴자는 결과가 기준을 충족할 때까지 블록으로 묶인 트랜잭션 조합을 해시 함수에 반복적으로 삽입합니다. 초당 이러한 시도 횟수를 "해시 속도"라고 합니다. 미리 정해진 기준을 충족하는 결과를 받은 첫 번째 채굴자는 그 결과를 네트워크에 브로드캐스트하고 블록 보상을 받습니다. 여기에는 블록에 포함된 거래에 대한 거래 수수료도 포함됩니다. 비트코인과 귀금속의 유사한 속성으로 인해 이 프로세스를 "채굴"이라고 합니다. Bitcoin의 발명가인 Satoshi Nakomoto의 가상 이름은 그의 게시물 중 하나에서 이 주장을 뒷받침했습니다.
"그런 의미에서 [비트코인]은 귀금속에 가깝습니다. 가치를 일정하게 유지하기 위해 공급을 변경하는 것이 아니라 공급이 미리 결정되고 가치가 변경됩니다." — Satoshi Nakamoto
블록당 발행되는 비트코인의 수는 프로토콜에 의해 미리 결정됩니다. 결과적으로 비트코인의 공급은 중앙 은행 발행 통화와 완전히 대조적으로 수학적으로 제어되고 제한됩니다. 시간이 지남에 따라 블록당 발행되는 새로운 비트코인의 수는 50% 감소했습니다. 이 "반감기"는 210,000 블록마다 또는 대략 4년마다 발생합니다. 현재 채굴된 블록당 12.5개의 비트코인이 발행됩니다.
비트코인의 작업 증명 메커니즘은 2016 블록마다 새 블록을 찾는 난이도를 조정하도록 설정되어 있으며 새 블록을 찾는 평균 시간은 약 10분입니다. 난이도는 네트워크에서 제공하는 컴퓨팅 성능의 영향을 받습니다(컴퓨팅 성능이 높을수록 난이도가 높아짐).
즉, 프로토콜에 정의된 대로 비트코인 공급이 고정되어 있고 전체 해시 비율에 따라 결정되는 난이도에 따라 컴퓨팅 성능에 대한 가변적인 수요가 있는 채굴 시장이 있습니다. 수요와 공급의 법칙으로 인해 블록당 미리 결정된 비트코인 보상, 현재 비트코인 가격 및 채굴 비용이 네트워크 보안에 기여할 수 있는 비용 효율적인 채굴자의 수를 결정합니다. 효율적인 시장에서 프리미엄은 0입니다. 즉, 작업 증명을 통해 1kWh의 에너지를 태울 때의 한계 수익은 한계 채굴 비용과 같습니다. 거래 수수료를 포함한 블록 보상 공식은 다음과 같습니다.
Bitcoin 마이닝 난이도의 자동 조정은 동적 자체 수정 시스템을 초래합니다. 채굴 비용이 증가하는 동안 비트코인 가격과 블록 보상은 일정하게 유지된다고 가정합니다. 위의 방정식이 유지되기 위해서는 더 적은 수의 사람들이 채굴할 것이며, 이는 궁극적으로 채굴 난이도를 낮출 것입니다. 반대의 경우도 마찬가지입니다. 방정식의 왼쪽이 동일하다고 가정하면 채굴 비용이 감소합니다. 더 많은 비트코인 채굴자가 온라인에 접속하여 난이도가 높아집니다.
그러나 실제로는 채굴자가 장비가 수익성이 없어지면 즉시 종료하지 않기 때문에 완벽한 균형이 이루어지지 않습니다. 또한 해시 비율의 증가는 제조 및 배송 시간 요구 사항으로 인해 지연됩니다. 이는 비트코인 가격이 상승할 때 기존 해시레이트 소유자에게 임의의 이점을 제공합니다.
다음과 같은 결론을 내릴 수 있습니다.
비트코인 블록체인을 계속 실행하기 위한 에너지 소비는 네트워크의 해시레이트와 각 채굴자의 에너지 소비에 따라 다릅니다.
비트코인 보상은 프로토콜에 의해 미리 결정됩니다.
전반적인 비용 효율적인 채굴 능력은 시장(블록당 비트코인 보상 및 비트코인 가격)에 의해 정의됩니다.
환경적으로 지속 가능한 암호화 혁명
다행스럽게도 최고의 암호화폐 중에서 비트코인은 이 정도의 에너지를 소비하는 유일한 것입니다. 이더리움은 현재 완전히 다른 프로세스로 이동하고 있으며 카르다노와 같은 다른 상위 코인은 훨씬 적은 에너지 시간을 필요로 합니다.
암호화폐 혁명이 가져온 환경 위기에는 두 가지 해결책이 있습니다. 비트코인과 대부분의 다른 암호화폐는 각 트랜잭션을 확인하기 위해 "작업 증명"(PoW)이라는 개념을 사용하고 있습니다. 작업 증명 메커니즘은 네트워크에 대한 공격이 엄청나게 비싸다는 것을 보장하고 메커니즘은 체인 분할 시 충돌 해결을 허용합니다. 또한 작업 증명은 작업이 가장 많이 축적된 유효한 체인을 모든 사람이 쉽게 증명할 수 있기 때문에 신뢰를 최소화합니다.
하지만 이 개념에는 근본적인 결함이 있는데 바로 확장성의 문제입니다. 비트코인의 공급은 유한하며, 공급이 줄어들수록 트랜잭션을 검증하는 데 시간이 더 걸리고, 이는 블록을 생성하는 데 어느 때보다 더 많은 에너지를 사용하게 되므로 경로의 시간 소모가 줄어듭니다. 사실 전 세계적으로 가능한 한 빨리 당면한 작업을 해결하기 위해 경쟁하는 광산 창고가 많이 있습니다. 동일한 수학 문제를 풀기 위해 경쟁하는 수백 대의 컴퓨터 중에서 가장 빠른 컴퓨터만이 트랜잭션을 증명하고 보상을 받을 수 있기 때문입니다. 이것은 트랜잭션에 들어가는 모든 에너지의 99%가 기본적으로 낭비되는 에너지라는 것을 의미합니다.
한 가지 해결책은 부분 집중화입니다. 증명 시스템의 모든 문제는 분산된 방식으로 트랜잭션을 확인할 수 있다는 것입니다. 어떤 사람들은 알고리즘적으로 코인을 생산하는 중앙 기관이 에너지 낭비를 줄일 것이라고 믿습니다. 예를 들어 일부 암호화폐는 블록체인 기반 토큰을 대중에게 공개하기 전에 특정 수의 블록체인 기반 토큰을 생성하기 위해 중앙 권한이 필요한 사전 채굴이라는 개념을 도입했습니다. 장기적으로 많은 사람들은 블록체인 기술을 완전히 분산화하기를 원하면서 부분 중앙화에 반대합니다.
또 다른 해결책은 지분 증명(PoS) 채굴로 전환하고 재생 가능 에너지를 사용하는 것입니다. 지분 증명 시스템은 기본적으로 작업 증명 시스템의 경쟁 계산 프로세스를 제거하는 동시에 모든 것을 분산된 상태로 유지합니다(PoW보다 훨씬 더 분산됨). 시스템의 각 컴퓨터가 한 번에 하나의 작업을 처리할 수 있습니다. 지분 증명 시스템은 검증자/채굴자가 "스테이크"라고 하는 일정량의 암호화폐를 담보로 스테이킹하도록 요구합니다. 그 대가로 알고리즘은 주기적으로 유효성 검사기 중 하나가 블록체인에서 다음 블록을 생성하도록 합니다. 이는 복잡한 수학 문제를 풀기 위해 경쟁할 필요가 없기 때문에 작업 증명 시스템에 비해 에너지 사용량을 크게 줄입니다.
또한 비트코인 블록체인을 보다 효율적으로 만드는 몇 가지 개발이 있습니다. 이러한 개발에는 트랜잭션 일괄 처리 및 고급 암호화와 같은 최적화뿐만 아니라 거래소, 비트코인 은행, 사이드체인 및 라이트닝 네트워크와 같은 비트코인 위에 추가 레이어가 포함됩니다.
라이트닝 네트워크가 비트코인 거래를 보호하는 데 필요한 평균 에너지 양을 줄임으로써 비트코인 거래량을 확장한다는 것은 특히 흥미롭습니다. 비트코인 블록체인의 합의를 결제 레이어로 사용하여 고유한 신뢰 속성을 상속하는 분산형 P2P 결제 시스템인 라이트닝 네트워크는 블록체인이라는 공유 원장의 항목에 의존하지 않으며 이론적으로 수십억 달러를 처리할 수 있습니다. 초당 트랜잭션 수.
중앙 집중식 두 번째 계층(Coinbase와 같은 거래소)에서 실행되는 트랜잭션도 블록체인에 배치되지 않으며 에너지를 직접 소비하지 않습니다. 이 경우 신뢰는 고객을 위해 비트코인 거래를 기록하고 누가 얼마나 많은 비트코인을 소유하고 있는지에 대한 폐쇄 원장을 유지하는 엔티티에서 나옵니다. 이러한 개발로 인해 블록체인에 넣지 않고도 더 많은(무제한은 아니더라도) 지불이 가능해집니다. 이것이 비트코인 거래의 증가로 인해 비트코인 거래당 필요한 평균 에너지가 거의 0으로 줄어들게 되는 이유입니다.
