비트코인 채굴, 전력 차단 시 오히려 에너지 낭비 가능성

비트코인 채굴 과정에서 특정 상황이 발생할 경우, 채굴기의 전력을 차단해도 오히려 에너지 낭비가 심화될 수 있다는 분석이 나왔다. 이는 채굴 풀(Pool)에서 사용하는 변동 난이도(Variable Difficulty, Vardiff) 제어기의 작동 방식과 관련이 있으며, 특히 갑작스러운 해시레이트(hashrate) 감소 시 발생할 수 있는 문제점으로 지적된다.

최근 비트코인 관련 기술 분석을 제공하는 Bitcoin Optech는 지난 7월 채굴 엔지니어 에릭 프라이스(Eric Price)가 발표한 분석 결과를 인용하며 이 문제를 조명했다. 이 분석은 비트코인 네트워크 자체의 난이도가 아닌, 채굴 풀에서 개별 채굴자에게 할당하는 '공유 난이도(Share Difficulty)'에 초점을 맞춘다. 이는 광범위한 채굴자 손실을 시사하는 증거라기보다는, 특정 제어기의 테스트 가능한 취약점을 설명하는 내용이다.

**비트코인 채굴 변동 난이도(Vardiff) 제어기의 문제점**

채굴 풀은 각 채굴자 연결에 대해 비트코인 네트워크의 블록 난이도보다 쉬운 공유 난이도를 할당한다. 이 공유 난이도가 높을수록 채굴자가 맞춰야 하는 '공유 목표(Share Target)'가 더 어려워진다. 채굴자가 제출하는 공유(Share)는 채굴 풀이 해당 채굴자의 해시레이트를 추정하고 기여한 작업량을 계산하는 데 사용된다. 변동 난이도 제어기는 공유가 적절한 속도로 도착하도록 이 할당 난이도를 조정하는 역할을 한다.

에릭 프라이스의 분석에 따르면, 채굴기의 해시레이트가 갑자기 크게 감소하는 상황에서 문제가 발생할 수 있다. 만약 공유 난이도 제어기가 새로운 공유가 도착했을 때만 난이도를 재계산하도록 설계되어 있다면, 이전의 높은 난이도가 그대로 유지될 수 있다. 이렇게 되면 채굴기는 이전의 높은 난이도에 맞춰 계속해서 작업을 수행하며 전력을 소비하게 되지만, 실제로 유효한 공유를 제출할 확률은 극도로 낮아진다. 즉, 채굴은 계속되지만 '받아들여지는 공유'가 거의 없어지는 것이다.

이러한 급격한 해시레이트 감소는 운영상의 현실적인 시나리오다. 지난해 1월 미국에 혹한이 닥쳤을 때, 일부 채굴자들은 전력 사용량을 줄이기 위해 채굴기를 셧다운(shutdown)했고, 이는 비트코인 네트워크 해시레이트의 급격한 하락으로 이어지기도 했다. 당시에는 변동 난이도 문제와 직접적인 연관은 없는 것으로 알려졌다.

높은 공유 난이도가 반드시 장기적인 예상 수익을 즉시 사라지게 하는 것은 아니다. 일부 채굴 풀은 드물게 제출되는 높은 난이도의 증명(Proof)에 더 높은 회계 가중치를 부여할 수 있다고 Braiins 풀의 문서는 설명한다. 그러나 문제는 '실현되는 창(Realized Window)'에서 발생한다. 만약 일정 기간 동안 유효한 공유가 단 하나도 도착하지 않으면, '건당 공유(Pay-Per-Share)' 방식의 채굴자는 해당 간격 동안 아무런 보상도 받지 못하게 된다. 소수의 공유만 도착하더라도, 이를 통해 수익을 얻을 수 있다. 반면 '비례적 회계(Proportional Accounting)' 방식에서는, 누락된 공유로 인해 다른 참여자들의 보상 비율이 늘어날 수 있다.

**Stratum V2 및 현재의 회피책**

현재 Stratum V2의 표준 구현(Reference Implementation)은 이러한 영구적인 동결을 방지하기 위해 타이머 기반으로 난이도를 재계산하고, 공유 부족 현상이 발생할 경우 난이도를 낮추는 방식을 사용한다. 분석에 따르면, 여전히 장기 실행 채널에서는 복구 속도가 느릴 수 있다고 한다. 하지만 이러한 타이머 기반 재계산 동작은 Stratum V2 프로토콜에서 허용되는 모든 구현 방식에 해당되는 것은 아니며, 특정 구현에 따른 차이가 존재할 수 있다.

분석과 Bitcoin Optech는 'ckpool'을 공유 트리거 방식의 예시로 지목했다. 그러나 이러한 동작 방식이 얼마나 일반적인지, 그리고 실제 세계에서 상당한 손실을 야기했는지에 대한 구체적인 측정 데이터는 아직 확보되지 않은 상태다.

이러한 문제를 인지한 운영자들은 이제 직접 해당 동작을 테스트해볼 수 있다. MARA Foundation의 오픈 소스 'shape-proxy'는 이러한 공유를 로컬에서 인식하면서도, 이를 원격 풀로 전달하기 전에 채굴기의 상태를 모니터링하고 적절한 난이도 조정을 시뮬레이션하는 기능을 제공한다. 이를 통해 채굴자는 풀에서 요구하는 난이도가 채굴기의 현재 성능 저하에 맞게 적절히 조정되는지를 미리 테스트해볼 수 있다. 이는 잠재적인 수익 손실을 예방하고 운영 효율성을 높이는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

**비트코인 채굴 산업의 과제**

이번 분석은 비트코인 채굴 산업이 직면한 복잡성을 다시 한번 보여준다. 채굴 난이도 조정은 네트워크의 안정성과 보안을 유지하는 핵심 요소이지만, 채굴 풀 레벨에서의 세부적인 난이도 관리 방식은 예상치 못한 부작용을 초래할 수 있다. 특히, 전력 부족, 규제 압력, 혹은 장비 고장 등으로 인해 채굴기의 해시레이트가 갑자기 변동하는 상황은 이러한 취약점을 더욱 부각시킬 수 있다.

암호화폐 채굴자들은 항상 효율성과 수익성을 극대화하기 위해 노력한다. 하지만 이번 발견은 단순히 더 많은 해시파워를 확보하는 것을 넘어, 채굴 환경의 미묘한 기술적 측면까지 이해해야 할 필요성을 강조한다. 특히, 자신에게 할당되는 공유 난이도가 현재 자신의 채굴 능력에 부합하는지 지속적으로 확인하는 것이 중요해졌다. 또한, 채굴 풀을 선택할 때도 이러한 변동 난이도 제어기의 작동 방식과 안정성을 고려하는 것이 현명한 전략이 될 수 있다.

향후 채굴 소프트웨어 개발자들과 풀 운영자들은 이러한 문제점을 해결하기 위해 더욱 견고하고 즉각적인 난이도 조정 메커니즘을 개발해야 할 것이다. 또한, 채굴자들은 최신 기술 동향과 잠재적 위험에 대한 정보를 지속적으로 습득하여 자신의 운영 전략을 업데이트해야 할 필요가 있다.