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규모(Dimensions) 101: 채굴, 해시레이트, 그리고 비트코인 가격

‘해시레이트(hashrate)’는 암호화폐 생태계에 중요한 역할을 한다.

비트코인과 같이 ‘작업증명(PoW, Proof-of-Work)’ 합의 알고리즘을 사용하는 암호화폐들은, 해시레이트가 더 높을수록 네트워크가 사이버 위협(예시: 51% 공격)으로부터 더 안전하다.  

비트코인의 해시레이트는 암호화폐 채굴에 영향을 주고, 비트코인 가격과 상관관계를 가진다.

핵심 요점들:

  • 비트코인 해시레이트는 모든 채굴자들을 총 합산해 그들이 BTC네트워크에서 수학 퍼즐을 해결하는 속도를 말한다.
  • 암호화폐 해시레이트는 초당 해시(H/s)로 측정되고, 2009년 비트코인의 탄생 이후 비트코인의 해시레이트는 기하급수적으로 상승했다.
  • 비트코인의 해시레이트는 네트워크를 51% 공격으로부터 보호하는 중요한 역할을 하는데, 네트워크의 해시레이트가 더 높을수록, 해커들이 해당 생태계에 침입하기 더 어렵기 때문이다.
  • 해시레이트가 더 높을수록, 채굴자들이 작업증명(PoW) 네트워크에서 블록을 얻는 작업은 더 어려워지며, 반대의 경우 마찬가지로 반대효과가 나타난다.
  • 비트코인 반감기(Bitcoin Halving)로 인해, 단기적으로 해시레이트에 하락이 이어질 수 있지만, 장기적으로는 경쟁이 더 줄어들기 때문에 더 많은 채굴자들이 참가하게 되면서 해시파워가 증가할 가능성이 있다.
  • 역사적 데이터를 살펴보면, BTC의 해시레이트와 가격 사이에는 높은 ‘양의 상관관계(positive correlation)’를 확인할 수 있다.
  • 그러나, 오랫동안 이어졌던 지난 베어마켓 기간에, 두 변수는 ‘음의 상관관계(negative correlation)’로 전환했었다.

해시레이트(Hashrate)’는 무엇이고, 이는 비트코인에게 어떤 의미를 가지는가?

작업증명(PoW) 합의 알고리즘을 활용하는 블록체인 네트워크에서, 채굴자들이 거래를 검증하고 분산 장부에 새로운 블록을 추가하려면, 컴퓨팅 파워를 복잡한 수학 문제를 풀기 위해 사용해야 한다.

‘해시레이트’는 – ‘해시파워(hashing power)’ 또는 ‘해싱 빈도(hashing frequency)’라고 부르기 하는데 – 각 채굴자들이 체굴 장비를 이용해 수학 퍼즐을 푸는 속도를 가리킨다.

어떤 암호화폐의 ‘총 해시레이트’를 말할 때, 우리는 해당 디지털 자산 네트워크와 연결된 모든 채굴 장비의 컴퓨팅 파워들을 합산한 수치를 가리킨다.

PoW네트워크에서 새로운 블록을 생성하기 위해 채굴자들이 풀어야 하는 수학 문제를 ‘해시(hash)’라고도 부른다. 이와 같은 이유로, 해시레이트를 측정하는 가장 기초적인 단위는 ‘초당 해시(H/s)’다.   

이 측정 단위는 비트코인 초년기에 효과적으로 사용됐지만, BTC네트워크는 지난 11년간 엄청난 성장을 경험했다.

이 기간동안 채굴 기술은 빠르게 발전했는데 – 오늘날에는 특별화된, 고성능 ‘주문형 반도체(ASIC, Application-Specific Integrated Circuit)’ 장비가 비트코인 채굴 공간을 지배하고 있어 -, BTC 커뮤니티는 해시레이트를 측정하기 위한 새로운 단위를 소개했다.

현재, 컴퓨팅 파워를 측정하는 표준 단위는 ‘Terahash per second초당 테라 해시 (TH/s)’다.

  • 1 Hash per second (1 H/s)
  • [1 Hash per second] 초당 1 해시 (1H/s)
  • 1 Kilohash per second (1 kH/s) = 1,000 H/s
  • [1 Kilohash per second] 초당 1킬로 해시 (1kH/s) = 1,000 H/s (1,000 H/s)
  • 1 Megahash per second (1 MH/s) = 1 million H/s
  • [1 Megahash per second] 초당 1 메가 해시 (1MH/s) = 1백만 H/s (1 million H/s)
  • 1 Gigahash per second (1 GH/s) = 1 billion H/s
  • [1 Gigahash per second] 초당 1기가 해시 (1GH/s) = 10억 H/s (1 billion H/s)
  • 1 Terahash per second (1 TH/s) = 1 trillion H/s
  • [1 Terahash per second] 초당 1테라 해시 = 1조H/s (1 trillion H/s)
  • 1 Petahash per second (1 PH/s) = 1 quadrillion H/s
  • [1 Petahash per second] 1 페타 해시 = 1000조 H/s (1 quadrillion H/s)
  • 1 Exahash per second (1 EH/s) = 1 quintillion H/s
  • [1 Exahash per second] 1엑사 해시 = 100경 H/s (1 quintillion H/s)

해시레이트 측면에서, 큰 단위 수치를 작은 단위로 전환하는 작업은 꽤 쉽다, 그저 큰 단위에 1,000을 곱해 작은 단위의 수치를 계산할 수 있기 때문이다(예시: 10TH/s x 1,000 = 10,000 GH/s)

해시레이트와 보안

비트코인의 총 해시레이트

이를 이해하기 위해, 우선 작업증명 네트워크에서 해시레이트의 ‘1차 기능(primary function)’을 설명해보겠다: 바로 ‘보안’이다.

채굴자들은 컴퓨팅 파워를 이용해, PoW 생태계의 복잡한 수학 퍼즐을 풀어야 체인에 새로운 블록을 추가할 수 있다.

만약 어떤 사이버 해커가 비트코인 네트워크를 장악하려 시도한다면, 그들은 BTC생태계의 총 해시레이트의 51%이상이 되는 컴퓨팅 파워를 가진 채굴 장비를 구매해야 성공적인 51% 공격을 할 수 있다.

때문에, 해커들이 암호화폐 네트워크를 장악하려면 초기에 돈을 투자해야 한다. 해시레이트가 낮을수록, 해커들에게 필요한 초기 투자 금액은 더 줄어들기 때문에, 악의를 가진 사람들이 해킹 공격에 성공할 확률은 더 높다.

비트코인과 같은 메이저급 암호화폐들의 경우 – 네트워크를 보안하기 위해 몇백만 개의 채굴기가 항상 가동되고 있기 때문에 – 성공적인 51% 공격을 수행하기 위해 해커 그룹들이 필요한 해시레이트를 확보하는 것은 거의 불가능하다.

비트코인 네트워크에서 51% 공격을 하기 위해 필요한 비용 계산 (예시)

기사를 작성하는 시점인 현재, 비트코인 네트워크의 총 해시레이트는 1억 1천 1백만 TH/s이다.

때문에, 해커들은 적어도 1억 1천 6백만 TH/s의 컴퓨팅 파워를 보유해야, 51% 공격을 통해 네트워크를 장악할 수 있다.

예를 들어, 해커들이 51% 공격을 하기 위해서는, 모두 $1,636달러 정도 되는 70TH/s 해시레이트 역량을 가진 채굴기를 사용한다고 가정해보자.

이 제품을 해커들은1,657,143대나 구매해야 되는데, 이 비용은 $27억 1천만 달러나 된다.

따라서, 해커들에게는 큰 규모의 초기 투자금이 필요하는데, 이 계산에는 아직 채굴기를 가동하기 위한 전기세 비용도 감안하지 않았는데, 기계를 1시간 동안 작동시키기 위해 드는 비용은 $464,000달러(2.8kW/h과 전기세 비용을 kW/H $0.10달러로 설정)나 된다.

악의를 가진 해커들이 비트코인 네트워크를 1주일동안 장악하려면, 51% 공격을 하기 위해 필요한 총 비용은 $78백만 달러만큼 더 상승하게 된다.

해시레이트가 비트코인 채굴에 끼치는 영향은?

비트코인은 PoW 알고리즘을 사용해 합의에 도달하는데, 채굴자들은 서로 새로운 블록을 생성하기 위해 경쟁을 해야 그들의 노력에 대한 블록 대가를 받을 수 있다.

BTC네트워크에서 블록 생성은 약 10분 정도 소요된다.

비트코인 네트워크는 이 ‘10분 블록 생성 시간’을 유지하기 위해 매 2,016블록마다 채굴 난이도를 자동으로 조정하는 ‘자체-조절(self-regulating) 메커니즘’을 활용하는데, 이 2,016블록은 약 2주간의 기간으로 환산된다.

만약 생태계의 총 해시레이트가 상승하면, 비트코인 네트워크는 채굴자들이 새로운 블록을 찾을 수 있는 난이도를 높여, 블록 생성 시간을 (약) 10분에 유지한다.

때문에, 우리는 네트워크의 총 해시레이트가, 비트코인 채굴 난이도에 끼치는 영향은 아주 크다고 말할 수 있다.

비트코인 가격과 해시레이트는 상관관계를 가지고 있을까?

비트코인 해시레이트와 비트코인 가격 사이의 상관관계 문제는 꽤 올랫동안 디지털 자산 공간을 뜨겁게 달구었던 주제다.

상관관계 101:

만약 비트코인 가격과 해시레이트의 상관관계 지수가 1이면, 둘은 항상 같이 방향으로 움직인다는 뜻이다.  

이 지수가 더 높을수록 두 변수가 더 밀접하다는 뜻을 의미하며, 반대의 케이스는 반대가 적용된다(예시: 상관관계 지수가 0이면,  BTC 해시레이트와 BTC 가격 사이에 상관관계가 전혀 존재하지 않는다는 뜻이다).

두 변수 사이의 상관관계 지수가 음수로 나오는 경우도 있다. 상관관계 지수가 -1이면, 비트코인 가격과 해시레이트 사이에 아주 밀접한 관계가 형성되지만, 서로 반대방향으로 움직인다는 뜻이다.

‘코인텔레그래프(Cointelegraph)’의 데이터를 살펴보면, 비트코인 해시레이트와 비트코인 가격 사이에 상관관계가 실제로 높은 것을 나타내고 있는데, 상관관계 지수는2016년에 86.2%였고, 2017년에 91.5%였다.

2016년과 2017년에 비트코인 네트워크 해시레이트와 비트코인 디지털 자산의 가격은 같은 방향으로 움직였었지만, 2018년 베어마켓 당시 상관관계 지수는 음수(-66.2%)로 변했다.

그러나, 2019년에는 “크립토 겨울”을 벗어나자자 마자, BTC 해시레이트와 BTC가격은 또다시 양수로 돌아왔고, 연간 상관관계 지수는 59.5%였다.

데이터를 보면, 비트코인 가격과 비트코인 네트워크 해시레이트 사이에 높은 ‘양의 상관관계(positive correlation)’ 성립한다는 것을 나타내고 있다. 그러나, 오랫동안 이어지는 베어마켓은 이 상관관계를 순식간에 ‘음의 상관관계’로 바꿀 수 있다.

비트코인 반감기가 BTC 해시레이트에 주는 영향

2020년 5월에 반감기를 앞두고, ‘비트코인 반감기’에 대해서, 그리고 ‘비트코인 반감기가 BTC해시레이트에 끼칠 수 있는 잠재적 영향’에 대해서도 얘기를 나누는 것이 중요하다.

암호화폐 생태계에서 비트코인 반감기는 주요 이벤트인데, 4년마다 블록 보상이 50% 줄어드는 현상이다.

현재, 수학 퍼즐을 성공적으로 풀어 BTC체인에 새로운 블록을 추가한 채굴자가 얻는 보상은12.5 BTC다. 이번해 반감기가 지나면, 같은 채굴자는 그저 6.25 BTC밖에 얻지 못한다.

이는 채굴자들에게 비보(悲報)이며(같은 작업을 해도 받는 보상이 줄어들기 때문에), 일부 채굴자들은 – 특히 이익 마진이 적은 채굴자들은 – 채굴 작업을 접어야 하기 때문에, 비트코인 네트워크의 해시레이트는 단기적으로 하락할 것이다.

그러나, 여태까지 비트코인 반감기는 주요 불마켓을 주도했기 때문에, 같은 효과가 일어난다는 전제하에, 비트코인 가격이 높아지면, 경쟁이 더 줄어든 환경을 기회로 활용하기 위해 더 많은 채굴자들이 네트워크에 합류할 것이다.

따라서, 비트코인 반감기는 단기적으로 해시레이트에 부정적인 영향을 주지만, 장기적으로는 더 높은 해시파워로 이어지는 결과를 낳을 가능성이 있다.

비트코인의 역사적 해시레이트 수치를 간단히 살펴보기

2009년 사토시 나카모토가 비트코인을 최초로 만들었던 당시, 암호화폐 애호가들이였던 아주 소수의 채굴자들에 의해 비트코인 네트워크는 유지됐었다.

당시, 크립토 공간에는 ‘주문형 반도체(ASIC, Application-Specific Integrated Circuit)’ 채굴자들이 없었다. 때문에, 비트코인 네트워크를 유지하기 위해 채굴자들은 일반 컴퓨터 하드웨어를 사용했었다.

그 결과, 2010년 초까지 BTC네트워크의 총 해시레이트는 10MH/s(약 $150달러 정도의 GPU를 사용할 때의 해시레이트)를 초과하지 않았다.

더 많은 사람들이 비트코인을 수용하기 시작했고 – 이와 함계, 악명높은 마운트 곡스 암호화폐 거래소가 출시되면서 -, BTC 네트워크의 해시레이트는 2010년에 기하급수적으로 상승해, 117 GH/s 해시파워로 연말을 마감하면서, 비트코인 암호화폐의 컴퓨팅 파워를 1년 안에 11,700x배로 증가시켰다.

이후 2012년 11월 28일  최초의 반감기 전까지, 소폭의 하락을 제외하고는, 비트코인 디지털 자산의 해시레이트는 계속 성장했었다.

50% 보상 하락은 일부 채굴자들에게 운영을 계속하는 의욕을 잃게 만들어, 약 3주안에BTC 해시레이트는 27 TH/s에서 18 TH/s로 하락했다.

단기적인 해시레이트 하락에도 불구하고, 비트코인 네트워크의 컴퓨팅 파워는 성장세로 돌아왔고, 첫 주요 하락은 2018년 11월에 발생했는데, 당시 암호화폐 베어마켓이 절정을 찍으면서, 비트코인 디지털 자산의 가격은 $3,100달러로까지 낮게 하락했다.

그 결과, 베어마켓 환경에서 이익을 내기위해 고전했던 상당한 수의 채굴자들은, 비트코인 네트워크과의 연결을 끊었다. 30일이 조금 지나서, BTC해시레이트는 60 EH/s에서 34 EH/s로 떨어졌다.

2019년 3월이 되서야, 해시레이트는 안정화하기 시작해 50 EH/s에 도달했고, 점차 증가해 연말에는 거의 100 EH/s를 찍었다.

2020년에, BTC 해시레이트는 성장을 계속 이어갔다. 그러나, 아마 코로나 팬데믹으로 인해 3월초에 이 상승세는 다시 벽에 부딫혔고, 3월 5일 133 EH/s에서 시작해 3월 20일 85 EH/s까지 하락했다.

그러나, 3월 20일 최저치를 기록한 다음, BTC 해시레이트는 다시 주요 상승세에 진입했는데, 오늘날111 EH/s를 기록하고 있다.

해시레이트는 비트코인 채굴자들 사이에 어떻게 배분됐을까?

비트코인 네트워크에서 성공적으로 블록을 생성하는 것은 로또에 담청되는 것과 같기 때문에, 채굴자들은 확률을 높이기 위해 ‘마이닝풀(mining pool)’을 형성해 블록 보상을 얻을 확률을 높였다.

때문에, BTC 네트워크의 상당한 부분을 큰 마이닝풀들이 차지하고 있어, 총 컴퓨팅 파워의 65.6%는 상위권 마이닝풀 4개가 차지하고 있다.   

BTC.com의 데이터에 의하면, 어떤 개인(또는 미상) 채굴자들이 총 해시레이트에 차지하는 지분은 오직 0.4%다.

해시레이트: 비트코인 생태계의 중요한 요소

비트코인과 같은 PoW 블록체인에서, 해시레이트는 생태계에게 아주 중요한 역할을 한다.

생태계가 더 많은 해시파워를 보유할수록, 네트워크는 51% 공격으로부터 더 잘 보호돼있다.

역사적 데이터를 살펴보면, 주로, 비트코인 가격과 해시레이트 사이에 높은 양의 상관관계가 유지되는 것을 확인할 수 있다.

그러나, 동일한 데이터를 살펴보면, 두 요소들 사이에 존재하는 상관관계는 오랜 기간 동안 이어지는 베어마켓을 직면하면 ‘음의 상관관계’로 변할 수 있는데, 이는 BTC 해시파워와 가격이 반대방향으로 움직인다는 뜻이다.

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