HashKey 하오카이: Perpetual Protocol 영구 계약 메커니즘 디자인 심층 분석

이 글은 HashKey Capital에 게시되었으며, 저자: 하오 카이입니다.

시장에서 시장 조성자는 광범위하게 존재하며, 그들은 시장의 유동성을 유지하고 거래자의 거래 요구를 충족하기 위해 시장 조성 시스템을 사용합니다. DeFi 프로젝트의 출현과 함께 자동화된 시장 조성자(AMM)는 점점 더 많은 주목을 받고 있습니다. AMM은 수학적 함수를 사용하여 자산의 가격을 결정하며, DeFi 발전과 유동성 제공에 큰 역할을 하고 있습니다.

영구 계약은 암호화폐 시장의 거래자 특성과 요구에 잘 부합하며, 중앙화 거래소의 선물 계약 시장에서 주요 제품이 되었습니다. 분산형 거래소(DEX)를 실현하는 핵심 기술로서 AMM은 현물 거래에 성공적으로 적용되었습니다. 일부 DeFi 프로젝트는 AMM 방식을 통해 영구 계약을 실현하고자 하며, Perpetual Protocol이 그 대표적인 예입니다. 아래 표의 데이터에 따르면, Perpetual Protocol의 거래량은 파생상품형 분산형 거래소 중 가장 높습니다.

표 1: 분산형 거래소와 관련된 주요 DeFi 프로젝트, 데이터 출처: www.oklink.com, 2021년 3월 15일

프로젝트 설계

AMM은 완전한 분산화 방식으로 두 가지 이상의 자산 간의 온체인 거래를 실현하며, 수학적 함수를 사용하여 자산의 가격을 결정합니다. 예를 들어, Uniswap은 일정한 곱 함수 x*y=k를 사용하며, x의 공급이 증가하면 y의 공급이 감소하여 일정한 곱 k를 유지합니다. 그러나 AMM은 무상 손실, 자본 사용 효율성 저하 및 레버리지 사용 불가능 등 많은 제한이 있습니다.

가상 자동화 시장 조성자

현재 AMM의 문제를 해결하기 위해 Perpetual Protocol은 가상 자동화 시장 조성자(vAMM)를 도입했습니다. 가상 자동화 시장 조성자는 거래자의 실제 자산이 vAMM에 저장되지 않고, 모든 vAMM 담보를 관리하는 스마트 계약에 저장된다는 것을 의미합니다.

유동성 측면에서 AMM의 유동성은 유동성 제공자가 유동성 풀에 제공한 자산에서 나옵니다. vAMM의 유동성은 유동성 제공자에 의존하지 않고, vAMM 외부의 담보에서 직접 발생합니다. vAMM에서는 거래자들이 서로 유동성을 제공할 수 있으며, 다른 유동성 제공자가 필요하지 않습니다. 따라서 vAMM은 항상 유동성이 존재합니다.

무상 손실 측면에서, vAMM은 다른 유동성 제공자가 유동성을 제공하기 위해 자산을 미리 넣을 필요가 없으므로, 거래자의 실제 자산은 담보를 관리하는 스마트 계약에 저장되며, 따라서 vAMM 모델에서는 무상 손실이 존재하지 않습니다.

vAMM은 또한 일정한 곱 함수 x*y=k를 사용하며, Perpetual Protocol은 거래자가 1-10배의 레버리지를 사용하여 영구 계약 거래를 할 수 있도록 허용합니다. AMM과 다른 점은 vAMM은 실제 유동성 제공자가 자산을 제공할 필요가 없으며, x, y 및 k 값은 생성자가 설정합니다.

k 값은 가상으로, 거래량, 포지션 크기 및 자금 비용률 등의 시장 데이터를 기반으로 조정될 수 있습니다. 미래에는 k 값이 분산 자율 조직의 형태로 결정될 수 있습니다. 더 높은 k 값을 조정함으로써 vAMM은 거래 슬리피지 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다. 그러나 k 값을 너무 높게 설정하면 차익 거래자의 참여 동기에 영향을 미칠 수 있습니다.

거래 흐름

생성자는 vAMM을 생성하고 vAMM 내 가상 자산의 초기 수량 x0 및 y0을 설정합니다. 임의의 시점에서 자산 x와 자산 y는 일정한 곱 함수 x*y=k를 만족하며, 자산 x의 자산 y에 대한 초기 가격은 y0/x0입니다.

표 2: 거래 흐름 개요

거래자가 포지션 청산을 할 때, 그들은 보유하고 있는 자산 x를 꺼내고 일정한 곱 함수에 따라 최종적으로 실제로 얻는 자산 y의 수량을 계산해야 합니다.

자금 비용률

영구 계약의 가격과 현물 가격 간의 장기적인 수렴을 보장하고 현물 가격에서 너무 멀어지지 않도록 하기 위해, Perpetual Protocol은 자금 비용률 메커니즘을 도입했습니다. Perpetual Protocol은 매 시간마다 자금 비용률을 정산합니다. 자금 비용률은 지급자와 수취자를 결정합니다: 만약 영구 계약의 가격이 현물 가격보다 명백히 높다면, 자금 비용률은 양수이며, 롱 포지션은 숏 포지션에게 자금을 지급해야 합니다; 반대로, 영구 계약의 가격이 현물 가격보다 명백히 낮다면, 자금 비용률은 음수이며, 숏 포지션은 롱 포지션에게 자금을 지급해야 합니다. 또한, 가격 편차의 정도가 클수록 자금 비용률은 높아집니다. 영구 계약의 가격이 현물 가격과 명백한 편차를 보일 경우, 차익 거래자가 두 시장에서 차익 거래를 하게 됩니다. 동시에, Perpetual Protocol은 시장 조작의 영향을 피하기 위해 표시 가격을 사용합니다.

Perpetual Protocol의 자금 비용률 계산은 다음과 같습니다. 여기서 TWAP는 시간 가중 평균 가격을 의미합니다.

프로젝트 토큰 PERP

PERP는 Perpetual Protocol의 프로젝트 토큰으로, 주요 역할은 담보 및 거버넌스입니다. PERP 보유자는 토큰을 담보로 제공하고 비례적으로 거래 수수료의 배당 보상을 받을 수 있습니다. 또한, PERP 보유자는 새로운 거래 쌍을 상장하거나 프로젝트 매개변수를 수정하는 등의 프로젝트 거버넌스에 참여할 수 있습니다.

사례 분석

현재 Perpetual Protocol은 ETH/USDC, BTC/USDC 및 DOT/USDC 등의 거래 쌍을 지원하며, 각 거래 쌍은 USDC를 담보로 사용합니다. ETH/USDC를 예로 들어 분석해 보겠습니다. ETH의 거래 가격이 2000 USDC라고 가정하고, 생성자는 ETH와 USDC의 초기 비율을 1:2000으로 설정합니다. 예를 들어, 생성자는 vAMM의 초기 상태를 100 vETH와 200000 vUSDC로 설정하며, 구체적인 거래 흐름은 아래 표와 같습니다.

표 3: 사례 분석

거래자 A는 1000 USDC를 담보로 사용하여 ETH를 10배로 매수하고자 합니다. A는 1000 USDC를 담보 스마트 계약에 입금합니다. Perpetual Protocol은 A의 10000 vUSDC(1000 USDC의 10배 레버리지)를 vAMM에 반영합니다. 이때 vAMM 내 USDC의 수량은 210000이며, x*y=k에 따라 A가 받는 vETH의 수량은 4.7629개(100-100*200000/210000)로 계산되며, 이는 A가 4.762개의 ETH 롱 포지션을 보유하고 있음을 의미합니다.

이때 거래자 B도 1000 USDC를 담보로 사용하여 ETH를 10배로 매수하고자 합니다. B는 1000 USDC를 담보 스마트 계약에 입금합니다. Perpetual Protocol은 B의 10000 vUSDC(1000 USDC의 10배 레버리지)를 vAMM에 반영합니다. 이때 vAMM 내 USDC의 수량은 220000이며, x*y=k에 따라 A가 받는 vETH의 수량은 4.329개(95.2381-100*200000/220000)로 계산되며, 이는 B가 4.329개의 vETH 롱 포지션을 보유하고 있음을 의미합니다.

그 후 거래자 A는 보유하고 있는 4.762개의 vETH를 꺼내어 포지션을 청산합니다. 이때 vAMM 내 vETH의 수량은 95.671이며, x*y=k에 따라 vUSDC의 수량은 209049.8로 계산되며, A의 최종 수익은 950.2 USDC(220000-209049.8-10000)입니다.

이때 거래자 B는 보유하고 있는 4.329개의 vETH를 꺼내어 포지션을 청산합니다. 이때 vAMM 내 vETH의 수량은 100이며, vUSDC의 수량은 200000으로 계산되며, B의 최종 손실은 -950.2 USDC(209049.8-200000-10000)로, 즉 거래자 B는 950.2 USDC의 손실을 입게 됩니다.

중앙화 거래소 영구 계약과의 비교

거래 상대방

중앙화 거래소의 영구 계약은 장내 표준화 거래 제품입니다. 영구 계약은 양방향 거래 시장으로, 중앙화 거래소의 매칭 메커니즘에 따라 거래자가 포지션을 열 때 반드시 상대방이 있어야 거래가 성사됩니다. 즉, 롱 포지션 거래자는 반드시 숏 포지션 상대방이 있어야 거래를 완료할 수 있으며, 그 반대도 마찬가지입니다.

하지만 Perpetual Protocol의 거래자는 거래 상대방이 필요하지 않습니다. 이전 장의 사례에서 볼 수 있듯이, vAMM 모델에서는 실제 자산이 거래되지 않으며, 거래자가 포지션을 열 때 반대 방향의 거래 상대방이 필요하지 않습니다. 거래 수수료 등의 마찰을 고려하지 않을 경우, 생태계 내 거래자의 수익은 다른 거래자의 손실과 같으며, 거래 방향과는 무관합니다. Perpetual Protocol 내 두 거래자의 거래 방향이 일치하더라도, 한 거래자가 수익을 내고 다른 거래자가 손실을 입는 경우가 발생할 수 있습니다.

극단적인 상황을 고려해 보겠습니다. Perpetual Protocol 생태계 내 모든 거래자가 롱 포지션을 구축하거나 모두 숏 포지션을 구축한다고 가정합니다. 이는 중앙화 거래소의 영구 계약 시장에서는 발생할 수 없는 일이지만, Perpetual Protocol에서는 가능합니다. 이 경우 Perpetual Protocol 시장의 가격은 현물 시장 가격과 명백히 편차가 생기며, 합리적인 차익 거래자는 자금 비용률을 얻기 위해 숏 포지션을 취할 것입니다. 차익 거래자가 참여하지 않으면, 롱 포지션은 위험 준비금에 자금 비용률을 지급해야 합니다.

손익 계산

중앙화 거래소의 영구 계약은 암호화폐 기반 계약과 USDT 기반 계약으로 나눌 수 있습니다. 암호화폐 기반 계약은 반대 계약이라고도 하며, 거래자는 해당 암호화폐를 담보로 사용하여 거래하며, 최종적으로도 해당 암호화폐로 정산됩니다. 예를 들어, 거래자가 BTC의 암호화폐 기반 계약에 참여하려면, 거래자는 일정량의 BTC를 담보로 보유해야 하며, 최종 수익도 BTC로 계산됩니다. USDT 기반 계약은 정방향 계약이라고도 하며, 담보와 정산 통화 모두 USDT를 사용합니다. USDT 기반 계약에 참여하는 거래자는 다양한 종류의 암호화폐를 보유할 필요 없이 USDT만 보유하면 모든 거래 품종의 USDT 기반 계약에 참여할 수 있습니다. 또한, USDT 기반 계약의 담보 가치는 변하지 않으며, 손익 곡선은 선형입니다. 예를 들어, 10000 달러의 가격에서 암호화폐 기반 영구 계약과 USDT 기반 영구 계약으로 BTC를 각각 100계약 개설한다고 가정할 때, 손익 곡선은 아래와 같습니다.

그림 1: 암호화폐 기반 계약과 USDT 기반 계약의 손익 곡선

암호화폐 기반 계약의 경우, 거래자의 손익은 보유 평균 가격, 청산 거래 평균 가격, 계약 면적 및 계약 수에 따라 계산해야 합니다: 롱 포지션 손익 = (1/ 보유 평균 가격 - 1/ 청산 거래 평균 가격) * 평 롱 포지션 계약 수 * 계약 면적; 숏 포지션 손익 = (1/ 청산 거래 평균 가격 - 1/ 보유 평균 가격) * 평 숏 포지션 계약 수 * 계약 면적.

USDT 기반 계약의 경우, 거래자의 손익은 보유 평균 가격, 청산 거래 평균 가격, 계약 면적 및 계약 수에 따라 계산해야 합니다: 롱 포지션 손익 = (청산 거래 평균 가격 - 보유 평균 가격) * 평 롱 포지션 계약 수 * 계약 면적; 숏 포지션 손익 = (보유 평균 가격 - 청산 거래 평균 가격) * 평 숏 포지션 계약 수 * 계약 면적.

Perpetual Protocol의 거래자에게 있어, 그들의 최종 손익 계산은 포지션 개설 및 청산 시 전체 시스템의 상태와 관련이 있습니다.

위험 준비금

중앙화 거래소는 영구 계약에 대해 위험 준비금을 제공합니다. 거래자의 영구 계약이 강제 청산될 경우, 거래소는 청산 엔진을 시작하여 거래자의 계좌에 남아 있는 포지션을 인수하고, 위험 준비금을 사용하여 반대 청산을 진행합니다. 위험 준비금의 존재는 거래소가 강제 청산 가격에서 거래자에게 무한 유동성을 제공하는 것과 같습니다. 거래소의 위험 준비금이 강제 청산된 사용자의 남은 포지션을 인수하기에 충분하지 않으면, 거래소는 규칙에 따라 수익자에 대해 자동 청산을 진행합니다. 주요 중앙화 거래소는 거래자의 이익을 보호하기 위해 대량의 위험 준비금을 축적하고 있습니다.

Perpetual Protocol에도 위험 준비금이 존재합니다. 시장에서 청산이 적시에 이루어지지 않거나 담보가 없는 포지션이 청산되지 않거나, 시장 불균형으로 인해 vAMM이 자금 비용률을 지급해야 할 경우, 위험 준비금을 사용해야 합니다. 위험 준비금이 소진되면, 시스템은 새로운 PERP 토큰을 발행하여 시장에서 판매하여 부채를 상환합니다.

중앙화 거래소와 비교할 때, Perpetual Protocol은 출시된 지 얼마 되지 않아 축적된 위험 준비금이 매우 제한적이며, 위험 준비금은 주로 자체 토큰 PERP로, 그 가치도 불안정합니다. 따라서 Perpetual Protocol의 위험 준비금은 사용자 보호의 강도가 비교적 낮습니다.

생각과 요약

Perpetual Protocol은 vAMM 모델을 통해 어느 정도 AMM의 유동성과 무상 손실 문제를 해결했습니다. Perpetual Protocol은 Layer 2 솔루션을 채택하여 거래가 xDai Chain에서 처리되며, 이는 거래의 효율성이 높고 Gas 비용이 없음을 의미합니다. 동시에 Perpetual Protocol은 분산형 영구 계약을 실현했습니다.

vAMM 모델에서는 실제 자산이 거래되지 않으며, 거래자가 포지션을 열 때 반대 방향의 거래 상대방이 필요하지 않으므로, Synthetix와 같은 프로젝트와 유사하게 생태계 내 거래자의 수익은 다른 거래자의 손실과 같습니다. 이러한 상황에서 거래자가 거래 방향을 올바르게 판단하더라도 손실이 발생할 수 있습니다.

Perpetual Protocol의 영구 계약 거래 깊이는 중앙화 거래소보다 훨씬 낮으며, 위험 준비금의 규모도 중앙화 거래소와 비교할 수 없습니다. 또한 Perpetual Protocol 거래자의 손익 계산은 비교적 복잡합니다. 따라서 현재 Perpetual Protocol의 사용자 경험은 개선이 필요하며, 중앙화 거래소의 영구 계약이 거래자에게 더 적합합니다.
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