블록체인의 확장성 문제 – 이더리움 2.0과 레이어 2 솔루션

블록체인의 확장성 문제란?

블록체인은 탈중앙화와 보안성을 보장하는 강력한 기술이지만, 기존 네트워크의 확장성(Scalability) 문제로 인해 대규모 거래 처리가 어려운 한계를 가지고 있다. 이 확장성 문제는 다음과 같은 방식으로 나타난다.

• 느린 트랜잭션 속도: 기존 블록체인 네트워크는 **초당 처리할 수 있는 트랜잭션 수(TPS, Transactions Per Second)**가 낮아 실시간 결제 시스템과 경쟁하기 어렵다.
• 높은 수수료(Gas Fee): 네트워크가 혼잡할 경우, 거래 우선순위를 높이기 위해 사용자는 높은 수수료를 지불해야 한다.
• 네트워크 병목 현상: 사용자 증가 시 블록체인 네트워크의 처리 용량이 한계에 도달하여 거래 지연이 발생한다.

이러한 문제를 해결하기 위해 블록체인 업계에서는 다양한 확장성 솔루션을 연구하고 있으며, 대표적인 해결책으로 **이더리움 2.0(Ethereum 2.0)**과 레이어 2(Layer 2) 솔루션이 주목받고 있다.

1. 이더리움 2.0 – 확장성 개선을 위한 업그레이드

이더리움 2.0(Ethereum 2.0)은 이더리움 네트워크의 성능을 개선하기 위한 대규모 업그레이드 프로젝트로, 기존 작업 증명(Proof of Work, PoW) 방식에서 지분 증명(Proof of Stake, PoS) 방식으로 전환하며 확장성을 높이는 것이 핵심 목표다.

1.1 이더리움 2.0의 주요 변화

1) 지분 증명(Proof of Stake, PoS) 도입

• 기존 PoW 방식에서는 채굴자들이 연산을 수행하여 블록을 생성하지만, PoS 방식에서는 이더리움을 보유한 사용자가 검증자로 참여하여 네트워크를 운영한다.
• PoS 전환을 통해 전력 소모를 줄이고, 거래 속도를 증가시킬 수 있다.

2) 샤딩(Sharding) 기술 적용

• 샤딩은 네트워크를 여러 개의 작은 체인(Shard Chain)으로 분할하여 동시에 여러 트랜잭션을 처리할 수 있도록 하는 기술이다.
• 이를 통해 이더리움 네트워크의 트랜잭션 처리 속도를 획기적으로 개선할 수 있다.

3) 레이어 2 솔루션과의 결합 강화

• 이더리움 2.0은 기본적으로 레이어 2 솔루션과의 호환성을 높이는 방향으로 설계되어 있으며, 이를 통해 추가적인 확장성 개선이 가능하다.

이더리움 2.0의 도입으로 인해 네트워크의 속도와 비용 문제는 크게 개선될 것으로 예상되지만, 완전한 적용까지는 시간이 걸릴 것으로 보인다. 따라서 현재 확장성 문제를 해결하기 위해 레이어 2 솔루션이 병행하여 활용되고 있다.

2. 레이어 2(Layer 2) 솔루션이란?

레이어 2 솔루션은 이더리움 메인 네트워크(Layer 1) 위에서 별도의 확장성을 제공하는 보조 기술이다. 블록체인 트랜잭션을 직접 처리하는 것이 아니라, 추가적인 계층에서 연산을 수행하여 네트워크 부담을 줄이는 방식으로 운영된다.

2.1 주요 레이어 2 솔루션

1) 롤업(Rollups)

롤업은 다수의 트랜잭션을 한 번에 묶어 처리한 후, 압축된 형태로 이더리움 메인 체인에 기록하는 방식이다.

• 옵티미스틱 롤업(Optimistic Rollup)
  • 트랜잭션을 즉시 처리하고, 나중에 검증하는 방식으로 속도를 향상.
  • 대표 프로젝트: Optimism, Arbitrum
• 영지식 롤업(ZK-Rollup, Zero-Knowledge Rollup)
  • 트랜잭션을 한 번에 처리한 후, 암호학적 증명을 통해 신속한 검증 가능.
  • 대표 프로젝트: Polygon zkEVM, StarkNet

2) 플라즈마(Plasma)

• 플라즈마는 이더리움 메인 체인과 연결된 하위 체인에서 트랜잭션을 수행하고, 필요한 데이터만 메인 체인에 기록하는 방식.
• 높은 확장성을 제공하지만, 일부 보안 및 탈중앙화 문제가 존재.

3) 상태 채널(State Channels)

• 사용자가 직접 블록체인 네트워크와 상호작용하는 대신, 트랜잭션을 오프체인에서 처리한 후 최종 결과만 메인 체인에 기록하는 방식.
• 대표 사례: Raiden Network, Celer Network

2.2 레이어 2 솔루션의 장점

• 수수료 절감: 개별 트랜잭션을 압축하여 저장함으로써, 가스비(Gas Fee)를 줄일 수 있다.
• 트랜잭션 속도 향상: 이더리움 메인 체인의 병목 현상을 해소하여, 더 많은 트랜잭션을 동시에 처리 가능.
• 보안 유지: 대부분의 레이어 2 솔루션은 이더리움 메인 체인의 보안성을 그대로 활용하므로 안전성이 보장됨.

3. 블록체인의 확장성 문제 해결을 위한 전망

 

 

3.1 이더리움 2.0과 레이어 2의 공존

이더리움 2.0과 레이어 2 솔루션은 경쟁 관계가 아니라 서로 보완하는 기술이다.

• 이더리움 2.0은 네트워크의 기본적인 구조를 개선하여 확장성을 높이고,
• 레이어 2 솔루션은 즉각적인 확장성을 제공하여 사용자 경험(UX)을 개선하는 역할을 한다.

3.2 멀티 체인 및 크로스 체인 솔루션의 발전

• 이더리움 외에도 솔라나(Solana), 폴카닷(Polkadot), 아발란체(Avalanche) 등 **다양한 블록체인 네트워크 간 상호 운용성(Cross-Chain)**이 강화될 것이다.
• 이를 통해 각 블록체인의 확장성 문제를 상호 보완할 수 있는 생태계가 조성될 전망이다.

3.3 기업 및 기관의 블록체인 활용 확대

• 금융, 공급망, 게임, NFT 등 다양한 산업에서 블록체인 기술을 활용하는 기업들이 증가함에 따라 확장성 문제 해결이 더욱 시급해질 것이다.
• 이에 따라 기업 맞춤형 레이어 2 솔루션과 이더리움 2.0 기술 적용이 활발해질 전망이다.

4. 결론

블록체인의 확장성 문제는 이더리움 2.0과 레이어 2 솔루션의 발전으로 점차 해결되어 가고 있다.

향후 몇 년 안에 샤딩, 롤업, 크로스 체인 기술이 더욱 발전하면서 더 빠르고 효율적인 블록체인 생태계가 구축될 것으로 예상된다. 블록체인 기술이 일상생활과 기업 환경에 더욱 깊이 자리 잡으려면, 이러한 확장성 솔루션이 지속적으로 개선되고 도입될 필요가 있다.