비트코인 채굴 1년의 탄소 배출량, 가치 340억 원
비자 및 일반 금융 시스템의 비현금 거래와 비교할 때, 비트코인 거래는 더 많은 에너지를 소모해야 합니다.본 문서의 저자는 Digiconomist이며, 리듬 0x49가 편집하였습니다.
최근 비트코인은 에너지 소비 및 탄소 배출 문제로 국내외에서 광범위한 관심을 받고 있습니다. 10억 달러 이상의 자산을 보유한 테슬라 CEO 일론 머스크는 최근 광부들이 50% 이상의 청정 에너지를 사용하여 채굴할 때 테슬라가 비트코인 거래를 허용할 것이라고 밝혔습니다.
현재 국제 환경에서 탄소 배출은 테슬라와 비트코인 모두에게 매우 중요합니다. 2020년 전체 테슬라의 순이익은 7억 2100만 달러였으며, 탄소 배출권 판매를 통해서만 15억 8000만 달러를 벌었습니다.
이전에 가장 큰 암호화폐 파생상품 거래소 중 하나인 BitMEX는 사용자가 1달러의 수수료를 지불할 때마다 최소 0.0026달러를 탄소 발자국을 상쇄하는 데 기부하겠다고 발표했습니다(리듬 주: 탄소 발자국은 개인이나 집단의 '탄소 소비량'을 의미합니다). 거래소 FTX는 탄소 보상이 암호화폐 환경 발자국 문제를 해결하는 유일한 방법은 아니지만, 좋은 출발점이라고 밝혔습니다.
7월 16일, 중국의 탄소 배출권 거래가 상하이 환경 에너지 거래소에서 공식적으로 시작되었으며, 첫 거래 가격은 톤당 52.78위안으로 총 16만 톤이 거래되어 거래액은 790만 위안에 달했습니다. 이는 중국이 탄소 거래의 첫걸음을 내딛었다는 것을 의미합니다.
유엔 환경 계획국이 2019년에 발표한 보고서에 따르면, 2030년까지 전 세계의 탄소 배출량은 560억 톤의 이산화탄소에 달할 것으로 예상되며, 이는 지구 온도를 1.5°C 이상 상승시킬 수 있습니다. 만약 배출량을 250억 톤 이하로 줄일 수 있다면, 지구 온난화를 1.5°C 이내로 제한할 수 있는 기회가 남아 있습니다.
따라서 비트코인 채굴로 인한 탄소 배출을 이해하는 것이 매우 중요합니다. 물론, 새로운 기술이 모두 완벽한 것은 아니며, 비트코인이 환경에 미치는 막대한 영향과 마찬가지로 디지털 혁신의 물결이 가져온 예상치 못한 결과를 드러내기 위해 노력하는 플랫폼 Digiconomist는 최근 비트코인의 지속 가능성과 탄소 배출에 대한 논문을 발표했습니다.
비트코인 소비 에너지
최소 소비 에너지량은 비트코인 전체 네트워크의 해시레이트를 기준으로 계산되며, 2019년 2월 13일 이전의 데이터는 모두 1500와트의 앤트마이너 S9를 기준으로 계산되었습니다. 2019년 2월 13일부터 2019년 11월 7일까지는 앤트마이너 S15를 사용하여 계산하였고, 2019년 11월 7일 이후에는 앤트마이너 S17e, 2020년 10월 31일 이후에는 앤트마이너 S19 Pro를 사용하여 계산하였습니다.
연간 비트코인 탄소 발자국
단일 비트코인 탄소 발자국
현재 비트코인의 탄소 발자국 연간 총액은 6444만 톤으로, 이는 세르비아와 몬테네그로의 탄소 발자국에 해당합니다. 소비 전력 연간 총량은 135.66 테라와트시로, 이는 1356.6억 킬로와트시, 즉 스웨덴의 전력 소비량에 해당합니다. 동시에 6350톤의 전자 쓰레기도 발생하였습니다. 상하이 환경 에너지 거래소의 톤당 52.78위안을 기준으로 계산할 경우, 비트코인의 탄소 발자국 연간 총액은 약 34억 위안의 가치를 지닙니다.
단일 비트코인의 탄소 발자국 연간 총액은 817.02킬로그램으로, 이는 VISA 카드로 181만 번 거래하거나 13만 시간의 온라인 비디오를 시청하는 것과 같습니다. 소비 전력 연간 총량은 1720킬로와트시로, 이는 일반 미국 가정의 58일간의 전력 소비량에 해당합니다. 동시에 80.5g의 전자 쓰레기도 발생하였습니다.
일、비트코인의 지속 가능성에 대한 논의
비트코인 채굴은 광부들에게 안정적인 수입원을 제공하고 있기 때문에, 광부들은 채굴기를 구매하고 전력을 소비하는 방식으로 이 게임에 참여하고자 합니다. 이는 비트코인 네트워크의 총 해시레이트와 에너지 소비가 계속해서 새로운 최고치를 경신하게 만들었습니다(이는 쓰촨, 윈난 등지에서 채굴이 중단되기 전의 일입니다). 만약 비트코인이 하나의 국가라면, 그 소비 에너지는 전 세계에서 28위에 해당합니다.
물론, 막대한 에너지를 소비하는 것이 비트코인의 가장 큰 문제는 아닐 수 있습니다. 비트코인 네트워크에서 대부분의 채굴을 수행하는 채굴기 장비가 석탄 전력에 심각하게 의존하는 지역에 위치해 있는 것이 비트코인의 가장 큰 문제일 수 있습니다.
이、청정 에너지가 비트코인 채굴 소비 에너지에서 차지하는 비율은 여전히 낮음
최근 몇 년 동안 비트코인 네트워크의 탄소 영향을 결정하는 것은 어려운 문제였습니다. 비트코인 네트워크의 전력 소비량뿐만 아니라 이 전력의 출처도 알아야 하기 때문입니다.
비트코인 광부의 위치를 통해 전력 출처를 이해하는 것이 하나의 방법입니다. 물론, 비트코인 광부의 위치를 파악하는 것도 쉬운 일이 아닙니다.
처음에 비트코인 광부는 주로 중국에 위치해 있는 것으로 알려져 있으며, 중국 전력망의 평균 배출 계수는 700g CO2/kWh입니다. 이 계수를 통해 비트코인 채굴에 사용되는 전력의 탄소 강도를 추정할 수 있습니다(탄소 강도는 단위 생산 총 가치의 CO2 배출량을 의미합니다). 가정해보면, 70%의 비트코인 채굴이 중국에서 발생하고 그 중 30%가 청정 에너지를 사용한다면, 가중 평균 탄소 강도는 490 gCO2eq/kWh가 됩니다.
이후 Garrick Hileman과 Michel Rauchs가 2017년에 수행한 글로벌 암호화폐 벤치마크 연구에서 더 세분화된 정보가 제공되었습니다. 이 연구에서 그들은 비트코인 네트워크의 약 절반의 해시레이트를 차지하는 장비의 총 에너지 소비의 하한이 약 232메가와트임을 확인했습니다. 중국에 위치한 채굴 장비가 그 중 절반을 차지하며, 에너지 소비의 하한은 약 111메가와트입니다.
Garrick Hileman과 Michel Rauchs가 조사한 채굴 장비의 에너지 소비 내역은 아래 그림과 같습니다. 각 국가 전력망의 탄소 배출 계수를 대응시켜 계산한 결과, 비트코인 네트워크의 가중 평균 탄소 강도는 475 gCO2eq/kWh로 나타났습니다.
삼、39%의 에너지 소비가 재생 가능 에너지에서 발생
일부 사용자는 특정 국가의 특정 지역이 탄소 강도가 낮은 에너지를 제공할 수 있다고 주장합니다. 2018년 Coinshares는 중국의 대부분의 채굴기가 쓰촨에 위치하고 있으며 저렴한 수력 전력을 사용하여 채굴한다고 밝혔습니다. 그러나 이후의 연구는 이 주장을 뒷받침하지 못했습니다. 이러한 상황에서 Coinshares 논문의 주요 저자는 "실수를 했다"고 인정했습니다.
구체적으로, 쓰촨의 우기 전력 생산량은 건기보다 세 배 많지만, 수력 발전은 지속적으로 발생하지 않습니다. 수력 발전의 변동성으로 인해 광부들은 제한된 시간 내에 저렴한 수력 전력을 이용할 수밖에 없습니다.
2019년 Christian Stoll 등이 수행한 비트코인 탄소 발자국에 대한 연구에서는 IP 주소를 기반으로 광부를 위치 파악하여 지역 차이가 전체 비트코인 네트워크의 가중 평균 탄소 강도 계산에 미치는 영향을 고려하였으며, 그 값은 480-500으로, 위의 475와 큰 차이가 나지 않았습니다.
마찬가지로 유사한 방법을 사용하여 케임브리지 대학교는 2020년에 비트코인 광부의 위치 변화 그래프를 제공했습니다. 위치 데이터와 다양한 전력망의 탄소 강도를 서로 다른 색으로 채워 다음과 같은 그림을 얻을 수 있었습니다. 따라서 연간 계산 시, 재생 가능 에너지가 비트코인 네트워크에 기여하는 비율은 여전히 매우 낮습니다. 케임브리지 대학교의 2020년 인터뷰에 따르면, 광부들은 약 39%의 에너지 소비가 재생 가능 에너지에서 발생한다고 밝혔습니다.
사、비트코인과 VISA, 금 중 누가 더 많은 에너지를 소비하는가?
비트코인 네트워크의 에너지 소비량을 더 잘 측정하기 위해 VISA를 기준으로 사용할 수 있습니다. 2019년 VISA는 총 1383억 건의 거래를 처리했습니다. VISA는 전 세계 운영 활동에서 총 74만 기가줄의 에너지를 소비했다고 밝혔습니다. 이는 VISA가 소비하는 에너지가 19,304개의 미국 가정의 소비량에 해당함을 의미합니다. 계산 결과, 각 VISA 거래의 탄소 발자국은 0.45 gCO2eq입니다.
이 데이터는 현재 비트코인과 VISA 간의 차이가 크며, 각 비트코인 거래의 에너지 밀도가 VISA보다 높다는 것을 보여줍니다. 또한 두 가지의 탄소 발자국 차이는 더욱 큽니다.
물론 VISA는 전 세계 금융 시스템을 완전히 대표할 수는 없습니다. 그러나 일반 금융 시스템의 비현금 거래와 비교하더라도 비트코인 거래는 더 많은 에너지를 소비해야 합니다.
다른 관점에서 비트코인을 "디지털 금"으로 간주한다면, 비트코인 채굴과 금 채굴을 비교할 수 있습니다. 현재 매년 약 3531톤의 금이 채굴되며, 약 8100만 톤의 CO2가 배출됩니다. 그러나 이러한 비교에는 일정한 결함이 있으며, 금 채굴은 중단할 수 있지만 비트코인 채굴은 중단할 수 없기 때문입니다.
오、제한된 확장성으로 인한 극단적인 탄소 발자국
각 비트코인 거래가 과장된 탄소 배출을 발생시키는 주요 원인은 기본 블록체인이 에너지 소모 알고리즘에 기반하고 있을 뿐만 아니라 거래 처리 능력도 극히 제한적이라는 점입니다. 낙관적인 경우, 비트코인은 매년 약 2.2억 건의 거래를 처리할 수 있습니다.
반면, 전 세계 금융 시스템은 매년 7000억 건 이상의 결제를 처리하며, VISA와 같은 결제 제공자는 매초 65,000건 이상의 거래를 처리할 수 있습니다. 거래 처리 속도의 제한으로 인해 비트코인은 어떤 형태로든 주류에 채택되어 글로벌 통화 또는 결제 시스템으로 자리 잡을 수 없습니다.
비트코인에게 확장성 문제는 실제로 해결책이 없습니다. 일부 디지털 통화 지지자들은 라이트닝 네트워크와 같은 Layer 2 솔루션이 비트코인의 규모를 확장하는 데 도움이 될 것이라고 주장하지만, 이러한 솔루션은 명백히 대규모 송금이 불가능하다는 것과 모순됩니다. 자금을 라이트닝 네트워크로 전송하려면 먼저 메인넷에서 자금 거래를 수행해야 합니다.
현재의 네트워크 성능에 따르면, 비트코인 네트워크는 지구상의 77억 인구에게 각각 한 번의 거래를 수행하는 데 35년이 걸립니다. 현재까지 비트코인의 확장성 문제를 해결할 수 있는 유일한 실제 방법은 신뢰할 수 있는 제3자를 이용하여 내부 거래를 처리하는 것이며, 비트코인 블록체인을 사용하는 것이 아닙니다. 그러나 이는 단순히 바퀴를 다시 만드는 것에 불과합니다.
PoW는 성공적으로 입증된 첫 번째 알고리즘이지만, 유일한 알고리즘은 아닙니다. 최근 몇 년 동안, PoS와 같은 더 에너지 효율적인 알고리즘이 발전해왔습니다. PoW와 비교할 때, PoS가 소비하는 에너지는 무시할 수 있을 정도입니다. 추정에 따르면, 비트코인이 현재의 PoW에서 PoS로 전환할 경우 에너지 소비를 99.95% 절약할 수 있습니다.
