Bitcoin 채굴(mining)은 복잡한 연산 수학 문제를 해결하는 고성능 컴퓨터에 의해 수행됩니다. 이 문제들은 너무 복잡해서 사람의 손으로 풀 수 없으며, 매우 강력한 컴퓨터에도 상당한 부하를 줄 만큼 까다롭습니다.
비트코인 채굴의 결과는 두 가지입니다. 첫째, 컴퓨터가 Bitcoin 네트워크에서 이러한 복잡한 수학 문제를 해결하면 새로운 비트코인이 생성됩니다. 둘째, 연산 수학 문제를 해결함으로써 비트코인 채굴자(miner)들은 거래(transaction) 정보를 검증하여 Bitcoin 결제 네트워크를 신뢰할 수 있고 안전하게 만듭니다.
누군가가 어디로든 비트코인을 전송하는 것을 transaction이라고 합니다. 오프라인 매장이나 온라인에서 이루어지는 거래는 은행, 포스(POS) 시스템, 종이 영수증에 의해 기록됩니다. 비트코인 채굴자들은 거래들을 “블록(block)“으로 묶고, 이를 **blockchain**이라고 불리는 공공 장부에 추가함으로써 동일한 역할을 수행합니다. 이후 노드(node)들이 이러한 블록의 기록을 유지하여 향후 검증할 수 있도록 합니다.
비트코인 채굴자들이 blockchain에 새로운 거래 블록을 추가할 때, 그들의 역할 중 일부는 해당 거래들이 정확한지 확인하는 것입니다. 특히 채굴자들은 디지털 통화의 독특한 문제인 이중 지불(double-spending)이 발생하지 않도록 비트코인이 중복 소비되지 않았는지 확인합니다.
Rewarding bitcoin miners
하루에만 무려 300,000건의 매수 및 매도가 발생하므로, 이러한 거래 하나하나를 검증하는 것은 채굴자들에게 매우 큰 작업일 수 있습니다. 노력에 대한 보상으로, 채굴자들은 blockchain에 새로운 거래 블록을 추가할 때마다 비트코인을 받게 됩니다.
블록이 채굴될 때마다 발행되는 새로운 비트코인의 양을 block reward라고 합니다. 이 block reward는 210,000블록마다(또는 대략 4년마다) 절반으로 줄어듭니다. 2009년에는 50개였습니다. 2013년에는 25개, 2018년에는 12.5개였으며, 2020년 5월에는 6.25개로 반감되었습니다.
Bitcoin은 2020년 5월 11일에 세 번째 반감기를 거쳐 채굴 보상을 12.5에서 6.25로 성공적으로 줄였습니다.
이 시스템은 2140년경까지 계속될 것입니다. 그 시점이 되면 채굴자들은 네트워크 사용자들이 지불하는 거래 처리 수수료(fee)를 보상으로 받게 됩니다. 이 수수료는 채굴자들이 계속해서 채굴을 하고 네트워크를 유지할 수 있는 인센티브를 제공합니다. 반감기가 모두 끝난 후에는 이러한 수수료에 대한 경쟁으로 인해 수수료가 낮은 수준을 유지할 것이라는 개념입니다.
이러한 반감기는 새로운 코인이 생성되는 속도를 줄이고, 결과적으로 가용 공급량을 낮춥니다. 이는 투자자들에게 몇 가지 시사점을 줄 수 있는데, 금과 같이 공급이 부족한 다른 자산들은 높은 수요를 바탕으로 가격이 상승할 수 있기 때문입니다. 이러한 반감기 속도로 볼 때, 유통되는 총 비트코인 수는 21 million 한도에 도달하여 통화 공급량이 완전히 한정되므로 시간이 지남에 따라 가치가 더 높아질 가능성이 있습니다.
Verifying Bitcoin transactions
비트코인 채굴자가 거래 검증을 통해 실제로 비트코인을 얻으려면 두 가지 조건이 충족되어야 합니다. 첫째, 1메가바이트(MB) 상당의 거래를 검증해야 합니다. 이는 이론적으로 단 1건의 거래일 수도 있지만, 각 거래가 저장하는 데이터 양에 따라 일반적으로는 수천 건에 달합니다.
둘째, blockchain에 거래 블록을 추가하기 위해 채굴자는 작업 증명(proof of work)이라고도 불리는 복잡한 연산 수학 문제를 해결해야 합니다. 채굴자가 실제로 하는 일은 target hash 이하인 64자리 16진수 번호(hash)를 찾아내는 것입니다. 기본적으로 채굴자의 컴퓨터는 기기 사양에 따라 초당 메가해시(MH/s), 초당 기가해시(GH/s) 또는 초당 테라해시(TH/s) 단위로 해시를 생성하며, 해답을 찾을 때까지 가능한 모든 64자리 숫자를 무작위로 추측합니다. 다시 말해, 이는 일종의 확률 게임입니다.
Bitcoin mining analogy
비트코인 채굴은 본질적으로 무작위 추측이므로, 다른 채굴자보다 먼저 정답에 도달하는 것은 컴퓨터가 해시를 얼마나 빨리 생성할 수 있는지에 달려 있습니다. 불과 10년 전만 해도 일반 데스크톱 컴퓨터로도 경쟁력 있게 비트코인 채굴을 수행할 수 있었습니다. 그러나 시간이 지나면서 채굴자들은 비디오 게임용 그래픽 카드가 더 효과적이라는 것을 깨닫고 이를 주로 사용하기 시작했습니다. 2013년에 비트코인 채굴자들은 암호화폐를 최대한 효율적으로 채굴하기 위해 특별히 설계된 컴퓨터인 주문형 반도체(ASICs)를 사용하기 시작했습니다. 이러한 기기는 수백 달러에서 수만 달러에 달하지만, 비트코인 채굴 효율성은 압도적으로 우수합니다.
오늘날 비트코인 채굴은 경쟁이 매우 치열하여 최신 ASICs을 사용해야만 수익을 낼 수 있습니다. 데스크톱 컴퓨터, GPU 또는 구형 ASICs 모델을 사용할 경우 에너지 소비 비용이 실제로 발생한 수익을 초과하게 됩니다. 최신 기기를 보유하고 있더라도 컴퓨터 한 대로는 채굴자들이 말하는 mining pools와 경쟁하기에 턱없이 부족합니다.
Mining pool은 여러 채굴자가 연산 능력을 결합하고 채굴된 비트코인을 참여자 간에 나누는 협동조합입니다. 개별 채굴자보다는 이러한 풀에 의해 불균형적으로 많은 수의 블록이 채굴됩니다. Mining pools와 기업들이 Bitcoin 연산 능력의 상당 부분을 차지하고 있습니다.