HashKey 조이신: 이더리움 수수료 귀속 모델 및 상승 논리 심층 분석

본 문서는 HashKey Capital에 발표되었으며, 저자: 조일신입니다.

DeFi 생태계가 다른 블록체인으로 분산되는 이유 중 하나는 이더리움 네트워크의 수수료가 점점 비싸지고 있기 때문입니다. 본 문서는 기존의 비용 모델을 심층 분석하고, 수수료 증가의 귀인 모델을 제시하며, 해당 모델을 바탕으로 최근 수수료 상승의 논리를 추론해 보겠습니다. 마지막으로 이 논리를 바탕으로 몇 가지 결론과 예측을 제시하겠습니다.

이더리움의 비용 모델

2021년 제21기 연구보고서 《DeFi 생태계가 다양한 공공 블록체인에서 발전하는 상황》에 대한 블록체인 사용 비용 분석을 간단히 회고해보면, 이더리움 및 거래소 체인의 각 거래 수수료는 다음의 비용 모델을 통해 계산됩니다:

여기서 GasUsed는 각 거래에서 실제로 소모된 Gas의 양으로, 거래의 복잡도와만 관련이 있습니다; GasPrice는 거래 송신자가 각 단위 Gas에 대해 지불할 의사가 있는 비용으로, '가솔린 비용'이라고도 하며, 이 비용은 해당 블록체인의 기능 토큰을 기준으로 측정되므로, 달러로 환산된 수수료를 얻기 위해서는 기능 토큰의 시가 UtilityTokenPrice를 곱해야 합니다.

표 1에서 보듯이, 세 개의 체인 간 평균 '가솔린 비용'과 기능 토큰의 달러 가격 차이는 사용자가 동일한 블록체인 자원을 소비하는 거래에 대해 지불해야 하는 수수료가 천차만별임을 초래하며, 이더리움 네트워크 수수료의 급증은 DeFi 생태계 분산의 직접적인 원인 중 하나입니다.

표 1. 세 개 체인의 최근 30일 간 간단 거래 평균 수수료 비교 (2월 14일 ~ 3월 15일)

수수료 귀인 모델

위의 비용 모델은 경매 입찰 모델에 해당합니다: 인센티브 메커니즘 하에서 채굴자는 일반적으로 GasPrice가 더 높은 거래를 우선적으로 블록에 포함시키며, 사용자는 입찰(즉, GasPrice 설정)을 통해 블록에 포함될 권리를 경쟁합니다. 이 비용 모델 하에서 세 개 체인의 간단 거래 수수료는 세 개의 수량급 차이를 보이는데, 이 차이는 블록 회계 서비스 획득 및 네트워크 생태계 진입의 순위 희소 가치와 기능 토큰의 가치 추가에 기인합니다(그림 1 참조).

그림 1. 거래 수수료 증가 귀인 분석

공식 (1)을 다음과 같이 분해해 보겠습니다:

수수료 변동에 영향을 미치는 첫 번째 요소는 블록 차원의 순위 희소 가치에 의해 발생합니다. TPS가 일정할 때 거래량의 급증은 블록 혼잡을 초래하며, 블록 차원의 '순위 희소' 특성은 경매 가격을 지속적으로 상승시키는 원인이 됩니다(①). 이 부분의 비용은 블록 회계 서비스 획득 비용을 나타내며, 일반적으로 거래자가 시장 경매에 참여하여 가격을 정하며, 거래 시간의 긴급성과 더 관련이 있습니다. 예를 들어, 극단적인 시장 상황에서 긴급 청산 작업이나 CryptoKitty와 같은 인기 애플리케이션이 시장 구매를 촉발할 경우, GasPrice가 순간적으로 급증하게 되며, 이 부분은 본질적으로 시장의 불균형성(heterogeneity)에 기인합니다. 물론 블록체인 상의 애플리케이션 생태계가 확장됨에 따라 거래 혼잡이 발생하고 블록 차원의 순위 희소 가치가 상승하게 됩니다.

여러 블록체인 간의 수평 비교를 할 때, 거래 수수료의 차이는 GasPriceBase의 차이(②)에서도 기인하며, 이 부분의 차이는 블록체인 네트워크 차원의 순위 희소 가치에 기인하여, 해당 블록체인 네트워크 생태계에 진입하는 비용을 나타냅니다. 이 비용은 일반적으로 생태계 구축자가 참조 값을 설정한 후 생태계 발전에 따라 동적으로 조정됩니다(시장 의존). 표 1의 평균 GasPrice 데이터를 통해 이더리움의 GasPriceBase가 가장 높고, BSC가 그 다음, Heco가 가장 낮다는 것을 판단할 수 있습니다. 이 부분의 가치는 주로 사용자 규모와 관련이 있으며, 사용자 규모의 증가는 애플리케이션 생태계의 확장에 달려 있습니다. 사용자 규모가 블록체인 네트워크가 수용할 수 있는 한계를 초과하면, 시장은 GasPriceBase를 상승시키고, 변형적으로 네트워크 진입 장벽을 높여 사용자 규모를 제어하게 됩니다. 이것이 현재 이더리움 네트워크 수수료 상승의 원인 중 하나이며, 후속 문서에서 자세히 설명하겠습니다.

동시에, 네트워크 발전에 따라 가치를 포착하는 기능 토큰의 시장 가격(③)도 애플리케이션 생태계의 확장에 따라 상승합니다. 또한, 기능 토큰의 인플레이션율 감소 또는 심지어 디플레이션 메커니즘 설계도 시장 가격에 상승 모멘텀을 제공합니다. 기능 토큰 가격 상승은 거래 수수료를 상승시키는 원인이 됩니다.

위의 세 가지 요소는 거래 수수료의 변동에 공동으로 영향을 미칩니다. 이상적인 DeFi 기반 시설이 안정적인 변동성과 예측 가능한 정기 비용을 가져야 한다고 생각한다면, 현재의 비용 모델은 이러한 요구를 충족하지 못합니다. 이 비용 모델은 사용자가 지불해야 하는 정기 비용과 특정 블록체인 네트워크에 참여하여 얻는 가치 추가 비용을 혼합하고 있으며, 블록체인 네트워크 발전 초기에는 긍정적인 전망이 있을 경우 기능 토큰의 가치 추가가 지속적으로 상승할 것으로 예상되어 거래 수수료가 점점 증가하게 됩니다. 가치 추가 요소의 변동을 제외하면, 공식 (2)에서 GasPriceBase와 UtilityTokenPrice는 모두 상수로 간주되며, 그러면 수수료는 일정한 기준에 따라 변동하게 되고, △GasPrice는 정기 비용의 변동 크기를 나타낼 수 있습니다.

가치 추가 비용

앞서 언급했듯이, 블록 차원의 순위 희소 가치의 시간적 변동은 GasPrice가 GasPriceBase를 기준으로 상승 및 하락하는 것으로 나타낼 수 있으며, 블록체인 네트워크 차원의 순위 희소 가치(진입 비용)의 수평 비교는 GasPriceBase의 크기를 결정합니다. 이 기준의 상대적 가치 증가는 블록체인 네트워크의 일부 가치 추가 비용을 반영하며, 거래 수수료를 높이는 두 번째 요소입니다(그림 1 참조). 네트워크의 순위 희소 가치를 측정하는 것은 주로 사용자 규모와 TPS에 따라 달라집니다. 불행히도, 이 가치는 사용자 규모와 비례하여 증가하므로, 이 부분의 가치 추가 비용은 반비례 효과를 나타내며, 즉 사용자 규모가 클수록 순위 희소가 가져오는 추가 비용이 더 높아집니다. 그 근본적인 원인은 GasPrice를 높여 순위 희소 가치를 경쟁하는 비용 모델이 본질적으로 블록체인을 배타적인 서비스 상품으로 판매하고 있기 때문이며, 공공 인프라가 아닙니다; 블록체인의 탈중앙화 특성은 이러한 경매 경쟁 메커니즘에 의존하여 참여자들이 공공 체인 운영에 유리한 행동을 하도록 유도해야 합니다.

또 다른 가치 추가 비용은 특정 블록체인 생태계에 참여함으로써 얻는 유리한 조건이나 반대로 직면하는 잠재적 위험에 해당하며, 예를 들어 높은 유동성과 안전성은 가치 추가 비용을 높입니다. 이 부분의 비용은 블록체인 네트워크 생태계의 발전에 따라 변동하며, 기능 토큰 자체의 발행 및 유통 메커니즘과도 관련이 있으며, 최종적으로 기능 토큰의 가격에 반영됩니다.

이더리움 거래 수수료 상승 논리

이더리움 네트워크의 수수료는 지난 5년 이상 동안 여러 차례 큰 폭으로 상승과 하락을 겪었으며, 5개의 수량급을 초과하여 단일 간단 거래(21KGas 소모)의 수수료가 10달러를 돌파했습니다(그림 2 참조).

이제 앞서 언급한 수수료 증가 귀인 모델을 바탕으로 수수료 상승의 논리를 제시해 보겠습니다. 그림 4에서 우리는 네 개의 구간을 명확히 식별할 수 있습니다:

1. 2016년 3월 중순 이전, GasPriceBase는 약 50 GWei입니다;
2. 2016년 3월 중순부터 2017년 10월 중순까지, GasPriceBase는 약 22 GWei입니다;
3. 2017년 10월 중순부터 2020년 4월 말까지, GasPrice는 더 빈번한 일일 변동을 보이며, GasPriceBase는 11GWei 전후입니다;
4. 2020년 5월 초부터 2021년 3월 중순까지, GasPrice는 명확한 단방향 상승 추세를 보입니다.

그림 2. 이더리움 수수료 모델 의존 인자의 시간적 시계열 및 간단 거래 수수료와 이더 가격의 관계

이는 2020년 5월 초부터 GasPriceBase가 시간에 따라 증가하는 관계가 있음을 의미합니다. 이는 그림 4의 하단에서 수수료와 이더 가격의 로그 회귀에서도 나타납니다. 공식 (1)에서 표현된 비용 모델에서 GasPrice가 일정한 근처에서 변동한다고 가정하면, 변동 노이즈를 무시하고 수수료는 이더 가격과 일차 관계를 가집니다. 첫 세 단계는 이를 입증합니다: 수수료와 이더 가격은 로그 좌표에서 선형 분포를 보이며, 기울기는 1±0.1로, 수수료의 변동은 기본적으로 이더 가격에 의해 결정되며, 공식 (1)에서 GasPrice는 각 단계에서 일정한 값(GasPriceBase) 근처에서 변동합니다. 그러나 네 번째 단계에 이르면, 수수료와 이더 가격의 로그 좌표에서의 선형 관계의 기울기는 약 1.9로, 공식 (4)에서의 GasPriceBase는 더 이상 상수로 간주될 수 없습니다.

이제 몇 가지 흥미로운 추론을 해보겠습니다. 우리가 대담하게 이더 가격이 주로 네트워크 규모 n의 제곱으로 표현된다고 가정하면, 2020년 5월 이전 이더리움 네트워크에서 단위 Gas에 대해 지불해야 하는 수수료는 다음과 같이 근사적으로 표현될 수 있습니다:

그리고 2020년 5월 이후, 앞서 언급한 수수료 귀인 모델에서 네트워크 규모 확장이 수용 한계를 초과하여 GasPriceBase가 상승하는 효과가 나타나기 시작합니다:

위의 매우 대략적인 추정 및 추론을 바탕으로, 우리는 k가 약 1.8에 해당한다고 대략 추정할 수 있습니다. 그림 3에서 보여지는 네트워크 사용률 차트는 2020년 5월 초부터 이더리움 블록체인이 10개월 이상 만성적인 과부하 상태에 들어갔음을 보여주며, 이는 앞서의 추론에서 네 번째 단계의 네트워크 규모가 네트워크 수용 능력을 초과했다는 가정을 뒷받침합니다.

그림 3. 이더리움 네트워크 사용률 시간적 시계열

수수료 변동을 줄이는 방법

이론적으로 정기 비용 계산 모델에서 가치 추가 비용을 분리하면 거래 수수료의 큰 변동을 피할 수 있지만, 현실에서는 여러 가지 고려 사항이 존재합니다. 그 이유는 두 가지일 수 있습니다:

1. 현재 기능 토큰은 여전히 네트워크 발전 상황에 의존하여 가치를 포착해야 하며, 사용자가 거래에 지불할 의사가 있는 비용은 해당 블록체인을 사용하는 긴급성을 간접적으로 반영하여 블록체인 네트워크가 사용자에게 제공하는 가치를 측정할 수 있습니다. 따라서 비용 모델과 기능 토큰을 연관시키는 것은 기능 토큰에 대한 시장 가격 책정의 가장 직접적이고 인위적 개입을 피하는 방법입니다. 결국 현재는 정해진 모델로 가치 추가 비용을 단독으로 측정하기가 매우 어렵습니다.
2. 만약 기능 토큰의 네트워크 가치 추가 부분을 분리하면, 규제 측면에서 문제가 발생할 수 있으며, 증권형 토큰으로 분류될 위험이 존재합니다.

위의 이유 1로 인해 발생할 수 있는 잠재적 결과는 공식 (4)에서 GasPriceBase와 기능 토큰 가격이 모두 네트워크의 가치 추가 비용을 나타내며, 완전히 정교하게 분해되지 않았고, 표기 방식이 순전히 시장 조정 메커니즘을 통해 이루어지기 때문에, 시장 관성 작용 하에 네트워크 차원의 순위 희소 가치를 중복 측정하거나 과도하게 측정할 수 있습니다.

EIP-1559

수수료의 큰 변동 문제를 해결하기 위해, 최근 이더리움 커뮤니티는 7월에 시행될 예정인 런던 업그레이드에서 EIP-1559를 채택할 예정입니다. EIP-1559는 시스템에서 GasPriceBase에 대한 동적 조정 메커니즘(블록 사용률이 증가하면 GasPriceBase가 증가하고, 그 반대도 마찬가지)을 규정하여 수수료 변동을 안정시키려 하며, 수수료의 상승과 하락을 주로 블록 사용률의 변동으로 나타내고자 합니다.

하지만 사실상 현재 사용자 규모가 블록체인 네트워크의 수용 한계를 초과하는 상황(공급이 수요를 초과하는 상황)에서, 예측 가능한 결과는 블록 사용률이 증가함에 따라 상승하는 GasPriceBase가 반드시 거래자가 거래 수요를 줄이도록 억제하지는 않을 것이며, 오히려 더 높은 수수료로 확장된 블록을 채우게 되어 이더리움 네트워크의 진입 비용을 더욱 높일 것입니다.

동시에 EIP-1559에서 도입된 소각 메커니즘(모든 GasPriceBase는 소각되며, 채굴자는 사용자가 정의한 소액의 팁만 수취함)은 이더의 인플레이션율을 낮추어, 각 거래 수수료에서 가치 추가 비용의 비중을 더욱 강화할 것입니다.

요약 및 생각

위의 분석을 통해 다음과 같은 결론을 도출할 수 있습니다:

1. 이더리움 수수료는 블록 회계 서비스 비용, 네트워크 진입 비용 및 기능 토큰의 가치 추가 비용으로 분해될 수 있으며, 이는 블록 차원의 순위 희소 가치, 네트워크 차원의 순위 희소 가치 및 생태 가치 추가에 기인합니다. 이 중 네트워크 진입 비용은 사용자 규모가 수용 한계에 도달하기 전에는 단계적인 상수로 나타나며, 사용자 규모가 수용 한계를 초과하면 사용자 규모의 확장에 따라 상승하게 됩니다.

2. 2020년 5월 이후 이더리움 네트워크는 만성적인 과부하 상태에 들어갔으며, 네트워크 진입 비용은 단방향 상승 추세를 보이고 있어, 이더리움 네트워크가 제공하는 블록 회계 서비스는 실제로 공급이 수요를 초과하고 있으며, 현재의 수수료는 주류 사용자들이 수용할 수 있는 범위 내에 있습니다.

3. 가치 추가 요소를 분리할 수 없는 상황에서 수수료의 큰 상승 문제를 해결하려면, 네트워크 TPS를 높이는 것으로 돌아가야 하며, TPS를 높여 더 큰 사용자 규모를 수용하고 네트워크 진입 비용을 줄여야 합니다.

4. BSC와 Heco 체인은 대체품으로서 단기적으로 혼잡하거나 수수료가 너무 비싼 상황이 발생하지 않았지만, 이는 주로 사용자 규모가 너무 작기 때문이며, 사용자 규모가 확장되면 여전히 이더리움이 직면한 문제에 직면할 것이므로, 이 두 대체 체인으로의 이전은 장기적인 해결책이 아닙니다.

DeFi 애플리케이션의 자극으로 이더리움 네트워크는 수년간 검증된 탈중앙화 특성과 안전성으로 구축된 가치 장벽을 나타내고 있습니다. 그러나 이상적인 DeFi 생태계 기반 시설로서 그 사용 비용은 규모의 효과를 가져야 하며, 현재의 이더리움 공공 체인은 20세기 80~90년대의 대형 휴대폰과 같아 일반 사용자에게는 사치품으로 존재하고 있습니다. 이더리움 2.0 계획은 PoS 합의를 도입하여 TPS를 높이고, 그때 수용할 수 있는 네트워크 규모를 더욱 확장할 수 있지만, 여전히 한계가 존재합니다. 또 다른 가설은 DeFi와 같은 비즈니스를 2층 네트워크로 이전하고 이더리움 공공 체인을 대규모 전용 결제 체인으로 사용하여 Dapp 비즈니스와 고액 자산가를 주 대상으로 하여, 단일 거래의 거래액을 높여 수수료율을 낮추고, Dapp 비즈니스가 이 비용을 2층 네트워크 사용자에게 분산시키는 것입니다. 궁극적인 해결책은 아마도 신재생 에너지와 신기술을 통해 계산 능력, 저장소, 대역폭 등의 자원을 혁신적으로 업그레이드하는 데 의존해야 할 것입니다.