채굴이란?

채굴, 영어로는 mining이라고도 하는데요, 1개의 비트코인을 생성하기 위해서는 마치 금과 같은 광물을 캐는 것처럼 많은 시간과 노력이 필요한 일련의 작업이라해서 채굴이라는 의미를 가진 표현을 사용하기 시작했습니다. 

채굴의 원어로 뜻을 보자면 Mining is the process of adding transaction records to Bitcoin’s public ledger of past transactions. 이 문장을 한번 해석해 볼까요? 기본적으로 쉬운단어의 조합으로 되어있어서 대충 이해는 가시죠? 단, ledger라는 단어는 흔히 접할 수 있는 단어가 아닌데요, 우리나라 말로 원장, 한자로는 元帳을 뜻합니다. 장부라고도 하죠. 

“ledger of past transactions”는 블록체인이라고도 하는데, 블록체인(block chain)에 대해서는 추후 다시 자세하게 다룰 예정이라 여기서는 간단히만 설명해드리면, “일정시간 동안 확정된 거래내역이 담긴 데이터로” 비트코인의 모든 거래 내역이 담긴 방대한 장부라고 생각하시면 됩니다.

다시 채굴로 돌아와서

아까 영어로 말씀드렸다시피, 채굴이라 함은 블록체인에 새로운 블록을 추가하는 일련의 과정을 뜻합니다. 새로운 블록은 어떻게 만들어지냐? 이게 바로 채굴의 핵심인데요, 특정 컴퓨터 연산작업을 통해 만들어지게 됩니다. 비트코인의 화폐는 10분에 한번씩 일정량의 코인이 생성이 되는데, 이 생성된 비트코인은 채굴에 참여한 작업자중hashcash라는 문제를 푼 작업자에게 지급됩니다. 그럼 이 hashcash라는게 무엇인지 알아야 겠죠? hashcash를 아려면 해쉬 혹은 해쉬함수에 대해서도 아셔야 하는데, 이건 나중에 다시 자세히 설명해 드리도록 할께요.

hashcashs는 특정한 조건을 갖춘 해쉬값을 찾아내는 일련의 과정을 뜻합니다. 

비트코인의 경우 SHA-256이라는 해시 알고리즘을 사용하고 있는데요, 우선 최근에 생성된 블록의 해시값을 한 번 보도록 하겠습니다. 

“000000000000000000edf71cf65887e7fcc15c084c131a887013725298640eb3”

자세히 보시면 앞에 0이 상당히 많이 들어가 있죠? 대충 감이 오시겠지만 바로 hashcash문제는 이 해시값이 몇 개 이상의 0으로 시작하는 값을 찾는거죠. 얼핏 보기에는 간단해 보일 수도 있을텐데요, 간단히 예를 들어보면  0의 개수가 7개인 해시값을 찾기 위해 대입해야 할 경우의 수는 무려 268만번입니다. 컴퓨터가 268만번동안 열심히 값을 바꿔가면서 대입해야 원하는 값을 찾을 수 있다는 거죠. 조금 전 보신 최신 블록의 값을 보면 앞에 0이 무려 18개나 붙어 있습니다.  참고로 0이 17개일경우 경우의 수가 295,147,905,179,352,830,000 입니다. 거의 3해에 달하는 어마어마한 숫자죠. 이렇다 보니 컴퓨터로 연산을 해도 엄청난 시간이 걸릴 수 밖에 없습니다.

따라서 채굴은 하드웨어의 영향을 많이 받을 수 밖에 없는 구조로 되어있기 때문에 하드웨어의 스펙이 상당히 중요한 요소입니다.

채굴에 사용된 하드웨어도 시간이 지남에 따라 많이 변해 왔는데, 대략적으로 아래와 같이 바뀌어 왔습니다. 

CPU < GPU < FPGA < ASIC

1. CPU - 말그대로 컴퓨터 CPU(중앙처리장치) 를 이용한 채굴방식으로 초기에 주로 쓰였던 방식입니다. 
2. GPU - 그래픽카드에 들어가 있는 칩이 바로 이 GPU(그래픽 처리장치)입니다. 현재 소규모로 채굴을 하는 분들이 가장 많이 사용하는 방식으로,  화면상의 대략의 픽셀을 반복적으로 빠르게 수행하는 비디오 프로세싱의 특성상 CPU에 비해 단순업무에 최적화되어 있어서 채굴에 더 적합한 방식입니다. 
3. FPGA - 설계가능한 논리소자와 프로그래밍이 가능한 내부선이 포함된 반도체 소자로, CPU, GPU에 비해는 월등한 성능을 자랑하지만, ASIC보다는 떨어집니다. 
4. ASIC - 비트코인 채굴이라는 특수한 목적으로 만들어진 칩으로 전력소모방식이 매우 적으면서도 기존 칩들 대비 상당히 빠른속도로 채굴이 가능합니다.
5. 풀(Pools) - 채굴의 난이도가 갈수록 상승하게 되면서 개개인이 채굴하는 방식으로는 한계에 다다르자, 채굴이라는 공통의 목표로 협업으로 채굴을 하고, 공헌도에 따라 보상을 받는 방식입니다. 

이렇게 해서 해시값을 찾아낸 작업자에게는 비트코인이 지급이 되는데, 지급되는 양이 여지껏 발행된 비트코인 총량에  따라 반감기를 거치게 되면서 발행량이 자동적으로 조절이 됩니다. 참고로 2009년 처음에는 50BTC가 지급되었으며 2012년부터 2015년까지는 25BTC, 그리고 지금은 12.50BTC가 지급이 되고 있네요. 현재 비트코인 시세가 대략 300만원 정도이니까 약 510만원 정도 보상을 받는 셈이죠?  

마지막으로 채굴에 대해 다시한번 정리하면,

컴퓨터를 이용하여 hashcash라는 특정 해시값을 찾는 작업을 통해 블록을 생성하게 되며, 이 때 블록을 생성한 사용자는 BTC로 보상을 받게되는데 이러한 일련의 과정을 채굴이라고 합니다. 채굴의 난이도 및 보상BTC는 비트코인 총 발행량에 따라 자동적으로 난이도가 조정이 된다는 점도 알아두시면 좋겠네요!

이상으로 채굴에 대한 강좌를 마치도록 하겠습니다.