비트코인 채굴이란?

비트코인은 그래픽카드를 활용하여 채굴을 할 수 있다.

 

그렇다면 어떻게 채굴할 수 있는 것인가?

비트코인의 가장 큰 특징은 관리주체가 정해져 있지 않음에도 불구하고 작동한다는 점이다.

비트코인은 비잔틴 장군의 문제를 블록 체인과 작업 증명으로 해결했다. 배신자가 50%를 초과하면 문제가 되지만 지금은 네트워크가 워낙 커져서 가짜 화폐가 나올 수 없을 정도의 네트워크를 구축한 상태이기 때문에 안심하고 사용해도 된다.

일반 화폐는 중앙은행에서 찍어내는 반면, 비트코인은 그런 발행주체가 없어도 컴퓨터를 이용해 블록의 이름을 16진수로 표시한 64자리의 해시 함수를 찾아내는 사람에게 비트코인을 발행하여 지급하도록 보장되어 있다. 이를 채굴이라고 하는데, 새로운 블록이 생성되는 시간은 약 10분이고 블록당 10분마다 컴퓨터의 최근 채굴 결과를 기반으로 난이도가 상향된다. 즉, 더 많은 컴퓨터가 문제를 풀수록 문제의 난이도가 비례하게 높아져 전체 비트코인 시스템의 보안성이 더 강화된다.

비트코인 네트워크는 “코인 생성” 옵션을 선택한 소프트웨어를 구동하는 누군가, 구체적으로는 블록을 생성해내는데 성공한 누군가에게 한 묶음의 새로운 비트코인을 시간당 6번 정도씩 생성해 배분할 수 있도록 되어 있다. 그 소프트웨어나 같은 역할을 하는 사용자가 직접 만든 특수한 프로그램을 구동하는 사람은 누구나 비트코인 묶음을 받을 가능성이 있다. 비트코인을 생성하는 것은 금광 채굴에 빗대어 “채굴”이라고 불리기도 한다. 사용자가 코인 묶음을 받을 수 있는 확률은 정해진 목표값 이하의 해시를 만들어낼 수 있는 확률과 같으며, 비트코인이 묶음당 생성되는 양은 50 BTC를 넘지 않는다. 그리고 변동분은 21만째 블록이 될 때 마다 1/2으로 줄어들게 프로그램되어 전부 2100만을 넘지 않게 된다. 이 지불금이 줄어들면, 사용자들은 블록을 생성하는 노드를 구동하는 것보다는 거래 수수료를 벌도록 유도된다.

네트워크의 생성용 노드들은 전부 그들의 후보 블록을 만들기 위한 암호화 문제를 찾아내기 위해 경쟁한다. 이 문제를 풀려면 반복적인 시행착오가 필요하다. 노드가 정답을 찾으면 네트워크의 나머지 노드에게 그것을 알리고 새로운 비트코인 묶음을 요구한다. 새로 해결된 블록(solved-block)을 받은 노드들은 그것을 허가하기 전에 인증하고 체인에 추가한다. 노드에는 표준 클라이언트를 사용하거나 GPU 가속을 이용하는 다른 소프트웨어가 사용될 수 있다. 사용자들은 집단으로 비트코인을 생성할 수도 있다.

일반적인 인식과는 달리, 2017년 현재 비트코인 채굴에는 그래픽카드가 거의 사용되지 않고 있다. 자세한 내용은 후술. 비트코인 채굴(Mining)은 기존 화폐의 중앙은행처럼 통화의 공급과 거래의 보증을 책임지는 역할을 한다. 그러나 중앙은행과 달리 채굴은 네트워크를 통해 P2P 방식으로 진행된다.

이 과정에서 가장 먼저 블럭 생성에 성공하는 노드에게만 현상금이 주어지므로, 각 채굴 노드는 현상금을 먼저 받기 위해 경쟁하게 되고, 동시에 다른 채굴 노드가 잘못된 거래가 담긴 블럭을 생성할 경우 자신의 이득을 위해 거절하게 된다.

채굴 과정 알고리즘의 원리는 종이와 연필로도 재현할 수 있다고 하나, 역시 채굴 과정 자체를 수동으로 하는 것은 전혀 효율적이지 않았다고한다.

채굴 문제를 풀면 나오는 비트코인의 양은 대략 4년마다 절반씩 줄어들며, 최종적으로는 총량이 약 2100만 비트코인에 수렴하도록 정해져 있다. 여기에서 비트코인이 몇 개나 채굴되었는지 확인할 수 있다. 2016년 7월 04일 기준 약 15,730,250개의 비트코인이 채굴되었고, 5,269,750개의 비트코인이 남아 있다. 이론적으로 2140년에 채굴을 중지하게 되어 있다. 즉, 2017년 시점에서는 사실상 비트코인 생산은 향후 33년 동안은 지속된다 볼 수 있다. 다만 분실되는 비트코인(지갑을 복구하지 못하면 영구적으로 더미 데이터가 되는 것이다!)을 감안하면 실제 유통되는 비트코인은 이것보다 적을 것이다. 하지만 화폐로서의 사용에는 큰 문제가 없는데, 비트코인은 '무한대로 나눌 수 있기 때문'. 이는 비트코인 시장에 일찍 뛰어들수록 더 많은 비트코인을 얻을 수 있다는 것을 의미하며, 후속 주자들이 이 비트코인 시장에 뛰어들도록 하는 유인을 제공했다. 그러나 가상 화폐 자체의 불안정성으로 인해 가치는 유동적이며, 이는 주식과도 유사한 성격을 띠게 한다.

점점 비트코인에 대한 사람들의 관심이 높아지면서 문제의 난이도가 올라가 이제는 개인용 컴퓨터를 수십 년 동안 계속 켜놓고 돌려도 풀 수 있을까 말까한 수준이 되어 버렸다. 이 때문에 대부분의 채굴자들이 팀(채굴 연합 혹은 mining pool)을 이뤄 채굴을 진행하고 있는 것이 현실이다. 비트코인의 초창기에는 일반 PC라고 해도 CPU나 GPU를 병렬 구성하면 어느 정도 수익을 낼 수 있었기에, 다른 사람의 컴퓨터를 채굴에 이용하는 악성코드까지 등장했다. 과거 리그베다 위키에까지 비트코인 채굴을 하는 스크립트를 심다가 적발된 사례까지 있다.

하지만 비트코인 채굴만을 위해 개발된 ASIC, FPGA를 이용한 전용 채굴기가 등장하면서, 그래픽카드를 이용한 채굴로는 채산성을 확보하기 어려워졌으며, 결국 그래픽카드는 비트코인 채굴 시장에서 퇴출되기에 이르렀다. 당장 2017년 현재의 상황을 보면, 라데온 R9 290X를 8대 크로스파이어 해서 사용한다고 해도 1.12GH/s 정도의 해시레이트가 나오는데, 1,100달러(126만원) 정도 하는 ASIC 채굴기인 Antminer S9를 사용하면 13,500GH/s가 나온다. 상식적으로, 그래픽카드보다 채굴 성능이 9만 6천 배나 나은 채굴기가 있는 상황에서, 누가 그래픽카드로 비트코인 채굴을 하려고 하겠는가?

이처럼 비트코인 채굴기의 성능이 날이 갈수록 올라가고, 대형 자본까지 비트코인 채굴에 손을 대는 상황이라 비트코인 채굴의 난이도는 갈수록 어려워지고 있다. 물론 앞으로 양자 컴퓨터가 발전하고, SHA-256을 미칠 정도로 효과적으로 연산할 수 있는 효율적인 알고리즘이 개발된다면 또 모를 일이다. 다만 채굴자가 많아지거나 채굴기의 성능이 좋아진다고 해서 비트코인 채굴량이 급격히 변하면 곤란하기 때문에, 채굴량을 일정 속도로 맞추기 위해 비트코인 채굴에 필요한 연산량이 전체 네트워크의 채굴 능력에 비례해서 상승하도록 되어 있다. 따라서 정해진 시간 동안 생성되는 총 비트코인 액수는 일정하며, 좋은 채굴 하드웨어를 돌리는 건 단지 자기 몫의 비율을 늘리는 것에 불과하다.

채굴 과정을 살펴보면 다음과 같은 특징으로 요약할 수도 있다.

채굴에 참여하는 것은 힘들다. 이제 시작하려는 사람들이 자신의 GPU로 돌리려고 하는 경우 오히려 전기요금이 더 나올 수도 있다. 제 아무리 좋은 GPU더라도 하루에 100원에서 200원 정도를 번다. 게다가 몇몇 mining pool의 경우 아예 ASIC 등의 기계가 없으면 참여 불가능인 곳도 있다. 이런 상황에 반발하여 ASIC, GPU 채굴에 모두 저항하는 CPU 전용 채굴 코인인 비트제니가 일본에서 주목을 받기도 하였다.

비트코인은 SHA-256 해시 알고리즘을 채택했는데, 이 때문에 ASIC를 채용한 전용 채굴기가 개발되기 쉬웠다. ASIC란 Application-Specific Integrated Circuit의 약자로, 특정한 용도에 특화된 집적회로를 뜻한다. 전용 채굴기(miner)는 이런 ASIC를 대량으로 탑재해, 비트코인 채굴의 기능만을 수행하는 전용 장비를 이르는 말이다. 전용 채굴기는 그래픽카드와는 비교할 수 없는 정도의 해시 연산 성능을 낼 수 있었고, 이에 따라 2015년쯤 되면 ASIC 채굴기 없이 채굴으로 수익을 내는 것이 불가능할 지경에 이르렀다. 이로 인해, 특정 마이닝 풀/단체에 대한 연산력 편중 현상[12]과 같은 문제가 발생하게 되었다. 
이런 문제를 방지하기 위해, 후속주자인 여타 알트코인(비트코인 이외의 암호화폐)들은 ASIC를 개발하기 어려운 구조의 복잡한 해시 알고리즘을 채택하게 되었다. 때문에 전용 채굴기를 개발하기 어렵게 되어, 만만한 범용 병렬 연산장비인 그래픽카드의 수요가 또 다시 늘어나게 된 것이다.

2021년 1월 13일 비트코인 해시레이트는 157.776m으로 발행 이후 최고점을 돌파했다.

 

채굴자들이 채굴한 비트코인을 현금화할 때 비트코인의 가격에 큰 영향을 끼친다. 이러한 채굴자들의 매도매수 움직임을 추적해 트레이딩에 활용하는 시도가 늘어가고 있다.