이더리움과 스마트 컨트랙트 — 디지털 컴퓨터의 탄생
비트코인이 디지털 금에 비유된다면, 이더리움은 디지털 컴퓨터에 비유됩니다. EVM, 가스, ERC-20, Layer 2, Proof of Stake 전환까지 정리합니다.
이더리움은 일반적으로 프로그램 가능한 블록체인 으로 정의됩니다. 비트코인이 "장부 한 줄을 늘리는 기능" 에 초점을 맞췄다면, 이더리움은 그 위에서 임의의 프로그램을 실행할 수 있게 설계된 시스템입니다.
이 글은 이더리움이 만들어진 배경, 비트코인과의 구조적 차이, 그 위에서 형성된 생태계, 그리고 2022 년 9 월의 The Merge 이후 변화한 점을 정리합니다.
이더리움의 시작
비탈릭 부테린(Vitalik Buterin, 1994 년 1 월 31 일생) 은 2013 년 말, 19 세에 이더리움의 개념을 처음 제안했습니다. 당시 비트코인 매거진의 필자로 활동하고 있었습니다.
비트코인 스크립트는 의도적으로 제한된 명령어 집합을 갖고 있습니다. 다중서명, 시간 잠금 같은 일부 조건부 거래는 가능하지만, 그 이상의 일반 연산은 지원하지 않습니다. 단순할수록 검증과 보안 분석이 용이하다는 설계 철학에 따른 것으로 알려져 있습니다.
부테린이 제안한 방향은 달랐습니다. 블록체인 위에서 튜링 완전한 프로그램 을 실행할 수 있다면, 송금을 넘어 보험 계약, 경매, 투표, 게임 아이템 거래, 토큰 발행 등 다양한 절차를 코드로 작성해 자동 실행하게 만들 수 있다는 구상이었습니다.
이 아이디어는 2013 년 11 월에 백서로, 2014 년 4 월에는 개빈 우드(Gavin Wood) 의 옐로페이퍼로 정리되었습니다. 2014 년 7 월 22 일부터 9 월 2 일까지 진행된 크라우드세일에서 약 31,000 BTC(당시 약 1,840 만 달러) 를 모았고, 2015 년 7 월 30 일 메인넷(Frontier) 이 가동을 시작했습니다.
EVM — 이더리움 가상 머신
이더리움의 실행 환경은 EVM(Ethereum Virtual Machine) 입니다. JavaScript 가 브라우저 안에서, Java 가 JVM 위에서 실행되는 것과 유사하게, 스마트 컨트랙트는 EVM 위에서 실행됩니다.
차이점은 네트워크의 모든 노드가 같은 계산을 동시에 수행한다 는 점입니다. 트랜잭션이 전파되면 모든 노드가 그 트랜잭션을 받아서 자기 EVM 에서 실행하고, 같은 결과가 나와야 합의에 도달합니다. 한 곳이 아니라 수만 곳에서 동시에 동일한 결과를 산출해야 인정된다는 점이 탈중앙 합의의 핵심입니다.
이 구조는 비용을 수반합니다. 그래서 도입된 개념이 가스(Gas) 입니다.
가스 — 연산에 부과되는 비용
EVM 의 모든 연산에는 가스 단위 비용이 매겨져 있습니다. 예를 들어 덧셈 한 번에 3 가스, 저장 공간 한 슬롯을 사용하는 데 20,000 가스 등의 비용이 정해져 있습니다.
가스는 이더리움(ETH) 으로 결제됩니다. 가스 가격은 시장 수요에 따라 변동하며, 네트워크가 혼잡할수록 상승하는 경향이 있습니다. 2021 년 NFT 활동이 활발했던 시기에는 단일 거래에 100 달러 이상의 가스비가 발생한 사례가 보고되었습니다.
가스의 기능은 두 가지로 요약됩니다.
첫째, 무한 루프 방지. 튜링 완전한 시스템에서는 종료되지 않는 프로그램이 존재할 수 있습니다. 가스가 소진되면 EVM 이 강제로 실행을 중단합니다. 결과적으로 모든 트랜잭션은 유한한 시점에 종료됩니다.
둘째, 스팸 방지와 검증자 보상. 거래마다 비용이 부과되므로 의미 없는 거래로 네트워크를 점유하는 것이 제한됩니다. 또한 그 비용이 트랜잭션을 처리한 검증자(이전에는 채굴자) 에게 보상으로 전달됩니다.
2021 년 8 월 5 일 활성화된 EIP-1559 (London 하드포크) 는 가스비 구조를 base fee 와 priority fee 로 분리했고, base fee 의 일부를 소각(burn) 하는 메커니즘을 도입했습니다.
스마트 컨트랙트 — 자동 실행되는 코드
스마트 컨트랙트는 EVM 위에서 실행되는 프로그램입니다. 자판기에 자주 비유됩니다 — 동전을 넣고 버튼을 누르면 음료가 나오는 과정에 사람이 개입하지 않습니다. 조건이 충족되면 결과가 자동으로 일어납니다.
예를 들어 X 토큰을 보내면 Y 토큰을 돌려준다 는 규칙을 코드로 작성해두면, 누가 X 를 보내든 동일하게 Y 가 반환됩니다. 별도의 중개자가 필요하지 않습니다.
블록체인에 한 번 배포된 컨트랙트는 일반적으로 수정이 불가능합니다(upgradeable 패턴이 별도 설계로 존재하지만, 기본 모델은 immutable 입니다).
코드에 버그가 있으면 그 버그도 그대로 실행됩니다. 2016 년의 The DAO 사건 이 대표적입니다. 당시 운영되던 분산 자율 조직(DAO) 의 컨트랙트에 재귀 호출 취약점이 있었고, 2016 년 6 월 17 일 공격자가 이를 이용해 약 360 만 ETH(당시 약 5,000 만 달러 상당) 를 빼냈습니다. 이더리움 커뮤니티는 2016 년 7 월 20 일 하드포크를 통해 거래 이력을 되돌리는 결정을 내렸고, 이 결정에 반대한 참여자들이 분리된 체인이 Ethereum Classic(ETC) 입니다. 두 체인은 현재 별개로 운영됩니다.
ERC-20 — 토큰의 표준 인터페이스
이더리움 생태계의 주요 표준 중 하나가 ERC-20 토큰 표준입니다. 2015 년 11 월 19 일 파비안 포겔스텔러(Fabian Vogelsteller) 가 EIP-20 으로 제안한 이 표준은 토큰 컨트랙트가 지원해야 할 함수 6 개 + 이벤트 2 개 를 정의합니다.
totalSupply()
balanceOf(address)
transfer(to, amount)
transferFrom(from, to, amount)
approve(spender, amount)
allowance(owner, spender)
이 표준 덕분에 새 토큰이 발행될 때 거래소나 지갑이 별도 코드를 추가하지 않아도 됩니다. ERC-20 규격을 따르면 모든 ERC-20 지원 지갑·거래소가 해당 토큰을 다룰 수 있습니다.
표준화는 이후 ICO 와 DeFi 의 확산에 구조적 기반이 되었습니다. CubeSphere 의 Stablecoins 카테고리 에 등재된 USDT, USDC 와 다수의 거래소 토큰이 ERC-20(또는 BEP-20 같은 호환 표준) 으로 발행되어 있습니다.
DeFi — 코드 기반 금융
스마트 컨트랙트와 ERC-20 의 결합으로 DeFi(Decentralized Finance) 영역이 형성되었습니다. 2020 년 여름의 "DeFi Summer" 가 본격적인 확장 시점으로 자주 인용됩니다.
DeFi 의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다.
AMM(Automated Market Maker). 전통적인 거래소는 매수 호가와 매도 호가를 매칭해 거래를 체결합니다. AMM 은 두 토큰을 풀에 예치하고 수학 공식(대표적으로 x * y = k) 에 따라 가격을 산출합니다. 유니스왑(Uniswap) 이 대표 사례입니다. 이 방식에서는 누구나 토큰 쌍을 생성할 수 있고, 풀에 유동성을 공급한 참여자가 수수료를 분배받는 구조입니다.
대출 프로토콜. 사용자가 ETH 등을 담보로 예치하고 USDC 같은 다른 토큰을 차입할 수 있습니다. 이자율은 알고리즘이 결정합니다 — 차입 수요가 높을수록 이자율이 상승하고, 낮을수록 하락합니다. Aave 와 Compound 가 대표적입니다.
Yield 농사. 여러 프로토콜을 조합해 이자와 토큰 보상을 동시에 수령하는 전략이 등장했습니다. 일부 풀에서는 한때 매우 높은 명목 수익률이 관찰되었으나, 스마트 컨트랙트 위험, 시장 위험 등 다양한 위험 요인이 동반되었습니다.
이러한 구조는 모두 온체인 코드에 의해 실행됩니다.
The Merge — Proof of Stake 로의 전환
2022 년 9 월 15 일, 이더리움은 Proof of Work 에서 Proof of Stake 로 합의 방식을 전환 했습니다. 이 전환을 The Merge 라고 부릅니다. 슬롯 4700013 에서 실행되었습니다.
PoW 는 채굴자가 해시 퍼즐을 풀어 블록을 생성하는 방식으로, 비트코인이 채택하고 있는 방식입니다. 전력 소비가 큽니다.
PoS 는 검증자(validator) 가 자산(ETH) 을 예치(stake) 하고, 그 양에 비례한 확률로 블록 생성 권한을 부여받는 방식입니다. 부정한 행위가 감지되면 예치 자산이 slash(차감) 됩니다. 정직한 검증에는 보상이 지급됩니다. 해시 퍼즐을 풀 필요가 없기 때문에, The Merge 이후 이더리움의 에너지 소비량은 약 99.95% 감소한 것으로 보고되었습니다.
이 전환은 다년간 준비된 과정으로, 2020 년 12 월 비콘 체인이 먼저 가동된 뒤 약 2 년간 PoS 운영 안정성을 검증한 다음 기존 메인 체인이 비콘 체인과 병합되는 방식으로 진행되었습니다.
The Merge 이후 채굴 보상이 사라지고 검증자 보상만 남으면서 ETH 의 신규 공급량이 감소했습니다. EIP-1559 의 소각 메커니즘이 결합되면서 특정 네트워크 활동 조건에서는 발행량보다 소각량이 많아 순 공급량이 감소 하는 구간이 발생하기도 합니다.
Layer 2 — 확장성 접근
이더리움 메인 체인은 초당 약 15-20 건 수준의 트랜잭션을 처리합니다. 네트워크 혼잡 시 가스비가 30-50 달러까지 상승하는 사례가 다수 관찰되었습니다.
이에 대한 접근 중 하나가 Layer 2 입니다. 모든 거래를 메인 체인이 직접 처리하지 않고, 계산은 별도의 환경에서 수행하고 그 결과를 압축해 메인 체인에 기록 하는 구조입니다.
대표적인 두 가지 방식이 있습니다.
Optimistic Rollup. 거래 결과를 우선 메인 체인에 게시한 뒤, 일정 기간(통상 7 일) 내에 "이 결과가 잘못되었다" 는 이의 제기(fraud proof) 가 없으면 그 결과를 확정합니다. Arbitrum 과 Optimism 이 대표적입니다. 메인 체인으로의 출금에 7 일이 소요되는 특성이 있습니다.
ZK Rollup. 거래 결과의 정합성을 영지식 증명으로 입증해 메인 체인에 제출합니다. 증명의 검증이 즉시 완료되므로 출금이 비교적 빠릅니다. zkSync, StarkNet, Scroll, Linea 등이 이 방식에 해당합니다. 2024 년 3 월 활성화된 EIP-4844 (proto-danksharding) 는 blob 데이터 영역을 도입해 Layer 2 의 데이터 게시 비용을 크게 낮춘 것으로 보고되었습니다.
CubeSphere 의 Layer 2 카테고리 에서 주요 Layer 2 들의 시가총액과 활동 지표를 확인할 수 있습니다.
CubeSphere 에서 추적하는 항목
이더리움의 코인 상세 페이지 에서 시세, 시가총액, 24 시간 변동, 카테고리 매핑을 확인할 수 있습니다.
이더리움은 Layer 1, Smart Contract Platform, Proof of Stake(The Merge 이후), Ethereum Ecosystem 등 복수 카테고리에 동시에 속합니다. 이는 방법론 페이지 에서 다룬 1-to-N 관계의 한 사례입니다. 단일 코인이 여러 시장 분류에 동시에 노출되는 구조이며, 각 분류의 흐름은 카테고리 페이지에서 별도로 조회할 수 있습니다.
자주 헷갈리는 항목
"이더리움과 이더(ETH) 는 같은 것인가?" 일상적으로는 같은 의미로 사용되는 경우가 많지만, 엄밀히는 이더리움이 네트워크/플랫폼의 명칭이고 이더(ETH) 는 그 위에서 사용되는 자산의 명칭입니다. "이더리움 가격" 이라는 표현은 일반적으로 이더의 가격을 가리킵니다.
"비트코인과 이더리움의 보안은 어떻게 비교되나?" 비교 기준에 따라 다릅니다. 합의 메커니즘 수준 에서는 두 네트워크 모두 51% 공격이 보고된 적이 없습니다. 체인 자체의 단순성 측면에서는 비트코인 스크립트의 제한적 표현력이 공격 표면을 좁히는 요인으로 자주 언급됩니다. 스마트 컨트랙트 수준 의 보안은 컨트랙트 작성자의 코드 품질에 의존합니다.
"가스비가 비싼 것은 단점인가?" 가스비는 네트워크의 한정된 처리 능력에 대한 자원 가격으로 기능합니다. 메인넷 가스비가 높을 때 Layer 2 에서는 일반적으로 더 낮은 비용으로 동일 연산을 수행할 수 있는 것으로 알려져 있습니다.
"Solana, Avalanche, Cardano 도 비슷한 구조인가?" 모두 스마트 컨트랙트를 지원하는 Layer 1 입니다. 합의 방식, 처리 속도, EVM 호환성 등에 차이가 있습니다. EVM 이 사실상 표준으로 자리잡으면서 EVM 호환을 채택한 체인이 다수입니다(예: Avalanche C-Chain, BNB Chain). 솔라나와 카르다노는 각자의 가상 머신을 사용합니다.
추가 학습 자료
이더리움 백서와 옐로페이퍼는 분량과 난이도가 높은 편입니다. 입문 단계에서는 Mastering Ethereum(Andreas Antonopoulos, Gavin Wood) 이 자주 참고됩니다. 한국어 번역본도 존재합니다.
스마트 컨트랙트를 직접 작성하려면 Solidity 언어와 Foundry 또는 Hardhat 같은 개발 도구를 검토할 수 있습니다. 이더리움 클라이언트는 Geth, Nethermind, Besu, Erigon, Reth 등 복수 구현체가 있으며, 클라이언트 다양성은 네트워크 안정성과 관련된 주제로 자주 논의됩니다. 테스트넷에서는 무료 가스로 컨트랙트를 배포할 수 있습니다.
다음 글에서는 시가총액의 정의와 한계 를 다룹니다. CubeSphere 가 표기하는 시가총액 수치가 어떻게 산출되고, 어떤 한계가 있는지 정리합니다.