이더리움 가스비에 대한 모든 것

암호화폐 관련 글을 읽다가 갑자기 가스비 관련 이야기로 넘어가서 당황한 적 있으신가요? 잘못 들은 게 아니라 실제로 가상자산에는 가스비(gas fee)라는 것이 존재합니다. 가스비는 일부 블록체인에서 서비스를 제공하는 대가로 지불해야 하는 비용입니다. 가스비를 차량의 연료에 비유하기도 합니다. 이번 가이드는 가스비에 대한 모든 것을 설명합니다. 이제 ‘코인 지식의 탱크’에 ‘가스비’ 지식을 가득 채워보세요.

이더리움 가스비란?

가스는 암호화폐에서 이용되는 용어 중 하나입니다. 가스비는 거래를 처리하는 데 소요되는 작업에 대한 보상입니다. 가스비는 이용하는 블록체인에 따라 다른 이름으로 불리거나 다른 기능을 제공할 수 있으며 모든 블록체인이 이더리움 가스비와 동일하게 사용되지는 않지만, 이번 가이드는 가장 대중적으로 이용되는 이더리움 가스비를 중심으로 살펴보겠습니다.

EVM이란?

이번 가이드에서는 이더리움 가상 머신(EVM)에 관해서도 알아봅니다. EVM은 과거 작업증명(PoW) 레이어1 블록체인이었으나 현재 지분증명(PoS) 체인으로 변환된 레이어1 블록체인으로 네이티브 코인이 이더(ether, ETH)입니다. 이더리움이 PoW에서 PoS으로 바뀌었지만 가스비의 근본적인 원리는 유사합니다.

PoW, PoS란?

채굴자, 검증자, 노드 운영자는 블록체인에서 가스비라는 수수료가 필요한 ‘일’을 수행하는 이해관계자입니다. 하지만 이들의 수수료는 시간당 받는 것이 아니라 얼마나 일했는지에 따라 측정됩니다. 거래를 완료하는 데 기여하는 사람 혹은 회사들은 보상으로 ETH를 받습니다. 바로 이러한 구조로 작업증명 기반 합의 알고리즘과 가스비가 작동합니다. 거래가 클수록, 혹은 더 많은 연산과 블록 공간이 필요할수록 가스비도 증가합니다. 블록체인의 네트워크가 혼잡할 때에도 가스비가 높아질 수 있습니다. 이더리움이 머지 업그레이드를 거치면서 작업증명 합의 방식에서 지분증명 합의방식으로 발전했습니다.

지분증명 합의 방식에서는 일정량의 이더리움을 예치하여 검증자로 참여할 수 있으며, 보유한 지분에 상응하는 확률로 거래 검증 작업을 수행해 ETH 보상을 받습니다. 지분증명 방식은 물리적으로 연산 문제를 풀지 않기 때문에 작업증명 합의 방식보다 에너지를 99% 적게 사용하여 효율적입니다. 하지만 거래를 처리하기 위해 가스비가 필요하고, 이 가스비가 거래를 처리하는 주체에게 보상으로 지급된다는 근본적인 원리는 동일하게 적용됩니다.

이더리움이 지분증명 블록체인을 택한 이유와 그 원리에 대한 구체적 내용은 이더리움 공식 ‘옐로우 페이퍼(Yellow Paper)’에 가장 잘 설명되어있습니다. 2024년 3월 4일에 가장 최근 버전의 옐로우 페이퍼가 출시되었습니다. 아래는 이더리움의 채굴과 합의 알고리즘이 어떠한 의의를 갖는지 설명한 글로 2022년 4월 버전의 옐로우 페이퍼에서 찾아볼 수 있습니다:

“채굴 기반 작업증명(PoW)은 특정 토큰의 가치값 n을 결정하는 데 일정량의 연산이 소요되었다고 합리적 의심하는 수준을 넘는 증거를 제공할 수 있는 암호학적으로 안전한 논스로서 존재한다. 이러한 시스템은 난이도라는 개념에 의미와 신뢰도를 부여해 블록체인의 보안을 강화하기 위해 도입되었다. 하지만 새로운 블록을 채굴하면 보상이 함께 제공되기 때문에 이 작업증명 방식은 블록체인이 미래에도 정합하리라는 신뢰를 담보할 뿐만 아니라 부를 분배하는 하나의 메커니즘이 된다.”

가스비 계산 방법

이제 가스비가 블록체인의 합의 알고리즘에서 어떠한 역할을 수행하는지 이해했으니 가스비가 구체적으로 어떻게 구성되는지 알아보겠습니다. 다행히도 이더리움은 가스비에 관해 학습할 수 있는 다양한 도구와 자료를 제공합니다.

위의 표는 모든 거래에 기본 가스비(base fee)가 있다는 것을 보여줍니다. 거래가 신규 블록에 추가될 자격을 갖추려면 제안된 가스비 가격이 기본 가스비 이상이어야 합니다. 기본 가스비는 현재 블록과 독립적으로 산정되며 대신 이전 블록의 특성에 따라 결정됩니다. 그 결과 사용자가 가스비를 더 쉽게 예상할 수 있습니다.

기본 가스비는 이전 블록의 크기(해당 블록의 모든 거래에 사용된 가스 양)과 목표 가스비 크기를 비교한 함수식으로 계산됩니다. 만약 이전 블록의 총 가스비가 목표 가스비를 초과하면 기본 가스비가 최대 12.5% 증가합니다. 이러한 급수적 상승률은 블록 크기가 무한히 높게 유지되면 경제성이 떨어지도록 유도합니다.

위의 표를 보면 각 블록에 최대한 많은 거래를 담는 경우 가스비가 얼마나 터무니없이 높아질 수 있는지 보여줍니다. 그 결과 가스비는 높아지고 네트워크는 느려집니다. 이러한 문제는 사용자와 생태계 전체에 피해를 끼치기 때문에 EVM은 이를 예방하도록 설계되었습니다.

거래에 지불하는 가스비 줄이는 방법

아래 그림은 ETH를 송금하는 거래를 수행하기 직전 메타마스크 월렛의 그림입니다. 메타마스크는 이더리움과 EVM 호환이 되는 다른 암호화폐에서 널리 이용되는 수탁 지갑이기 때문에 이번 가이드에서 예시로 삼았습니다.

메타마스크는 사용자가 위험을 감수하면 가스비를 줄일 수 있는 선택지도 제공합니다. 가스비 한도는 최소한 21,000 이상이어야 합니다. 따라서 메타마스크는 가스비 한도가 21,000 미만이면 거래의 다음 단계로 넘어가지 못하도록 막고 있습니다.

하지만 때로는 가스비 한도가 21,000보다 훨씬 높을 때도 있다는 것을 관찰할 수 있습니다. 물론 이 값을 낮출 수 있지만 그럴 경우 빠른 시간 안에 네트워크가 거래를 처리한다는 보장이 없으며 거래가 실패할 수 있습니다. 이 경우, 다시 지갑으로 돌아가 가스비 한도를 높여서 거래를 실행해야 합니다.

간혹 가스비 단위가 GWEI로 표시된 것을 볼 수 있습니다. WEI는 ETH의 가장 작은 단위이고 GWEI는 기가웨이입니다. 1ETH는 10억 GWEI입니다.

메타마스크에서 팁을 더할 수 있는 선택지를 제공합니다. 거래 속도를 늦추는 대신 더 저렴한 수수료를 선택하는 것도 가능하고, 더 빠른 거래를 위해 높은 가스비를 지불하는 것도 가능합니다. 일반적으로 메타마스크는 둘 사이의 중간인 ‘마켓’ 선택지로 설정되어 있습니다.

EVM 작동 원리 개요

EVM은 암호화폐 송금 거래를 실행하고, 스마트 컨트랙트에 서명하며, NFT를 거래하는 등 다양한 기능을 지원합니다.

116쪽에 달하는 PDF 책 ‘그림으로 보는 이더리움 EVM(Ethereum EVM Illustrated)’에서 EVM에 관한 자세한 설명을 볼 수 있으며 모두 깃허브에 올라와 있습니다. 아래에 나타낸 모든 다이어그램은 깃허브 PDF에서 유래하며 지갑에서 하나의 거래를 처리하기 위한 과정을 이해하는 데 도움을 줍니다. 또한 왜 우리가 EVM에 가스비를 지불해야 하는지도 이해할 수 있습니다.

EVM의 기본 구조부터 살펴보면, 세 개의 요소, EVM 코드, 머신 스테이트, 그리고 월드 스테이트가 존재합니다.

EVM 코드는 모든 EVM 거래에 필요합니다. 머신 스테이트는 거래에 이용되는 컴퓨터입니다. 여기서 일부 정보는 스택을 구성하며, 일부는 가스비, 일정한 지갑 종류, 혹은 암호화폐를 컴퓨터에 저장합니다. 세 번째 요소는 ‘월드 스테이트’로 거래에 필요한 데이터를 저장하는 컨테이너입니다.

아래 그림은 코드(거래)가 EVM에서 실행되는 과정을 보여줍니다.

그림에서 볼 수 있듯이 두 개의 월드 스테이트 컨테이너가 존재하며, 중간에 특정 메시지가 전달되고 있으며 오른쪽 컨테이너에는 ‘update’가 표시된 것을 볼 수 있습니다.

정보의 흐름을 살펴보면, 월드 스테이트의 첫 번째 상태가 두 개의 개별 채널을 통해 EVM으로 전송됩니다. 하나는 코드이고 다른 하나는 스토리지입니다. 이후 스마트 컨트랙트에 변화(거래)가 발생합니다. 이 변화는 원래 월드 스테이트와 함께 EVM에 전해집니다. 기존 월드 스테이트는 또 하나의 거래를 생성해 업데이트된 데이터로 업데이트된 월드 스테이트를 생성합니다. 그림에서 선이 그려질 때마다 사람이 작업을 수행하는 것이기 때문에 가스비가 발생합니다.

가스비

아래 그림은 가스비가 EVM에서 기술적으로 어떻게 처리되는지 보여줍니다. 그림을 보면 거래(월드 스테이트 컨테이너 밖에 있는)가 EOA로 들어가고 있습니다. 이 EOA는 예를 들어 여러분의 수탁형 지갑이라고 할 수 있습니다. 그림에서 EOA는 가스비와 메시지를 동시에 전달하고 있습니다. 앞에서 언급했듯이 가스비는 한도가 있으며 따라서 각 거래의 가스 한도는 21,000입니다. 아래 그림을 보면 거래가 한도 21,000만큼 가스를 사용하지 않아 남은 가스를 EOA로 환불하는 것을 확인할 수 있습니다. 사용자는 필요한 만큼 이상의 가스비를 지불하지 않아도 됩니다. 단, 검증자에게 팁을 지급해 거래 속도를 높이고자 하는 경우는 예외가 됩니다.

아래 그림은 거래의 각 단계별로 가스비가 어떻게 청구되는지 간단하게 보여줍니다. 먼저 컴퓨터에서 사용 가능한 가스로 시작합니다. 실행하고자 하는 거래에 EVM 코드가 임베딩되면서 첫 번째 가스비가 발생합니다. 이후 거래 op코드가 스택에 저장되고 컴퓨터 내부 메모리에 저장됩니다(사용자의 컴퓨터 메모리에 저장되는 데에는 가스비가 이용되지 않습니다.)

하지만 이 op코드를 스택에서 EVM의 스토리지로 옮길 때에는 가스비가 발생합니다. 이 거래에서는 가스비가 한 번 더 발생하는데, 바로 op코드를 메시지콜로 만들 때, 즉 거래를 행동으로 바꿀 때입니다.

마치며

가스비는 생각보다 더 복잡한 시스템에 따라 작동합니다. 하지만 블록체인 기술과 수탁형 지갑, 스마트 컨트랙트의 미는 바로 EVM 내부의 암호학이나 가스비 작동 원리 등을 온전히 이해하지 않아도 충분히 이용할 수 있다는 것입니다.

가장 기본적인 규칙은 누군가 검증하고 데이터를 전달해 거래를 완성하면 그가 보상으로 ETH를 받게 됩니다. 컨셉을 더욱 단순화하면 EVM을 마치 버스에 비유할 수 있습니다. 버스가 승객을 운송하려면 연료(가스)가 필요합니다. 이때 승객은 데이터가 됩니다. 그리고 가스비는 버스가 목적지까지 도달할 수 있도록 뒷받침하는 연료입니다.

이더리움은 가스비에 관해 학습할 수 있는 다양한 자료를 제공합니다.아래는 특정 시점의 평균 가스비를 확인할 수 있는 몇 가지 웹사이트 링크입니다. 확인했을 때 가스비가 높다면 조금 기다렸다가 거래를 실행하는 편이 유리할 수 있습니다. 만약 거래를 빨리 실행해야 한다면 추가 가스비를 더해야 속도를 높일 가능성이 큽니다. 아래는 특정 시점의 평균 가스비를 확인할 수 있는 몇 가지 웹사이트입니다. 만약 확인했을 때 가스비가 높다면 조금 기다렸다가 거래를 실행하는 것이 유리할 수 있습니다.

• Blocknative ETH Gas Estimator
• https://etherscan.io/gastracker
• ETH Gas Station
• https://github.com/takenobu-hs/ethereum-evm-illustrated
• https://ethereum.org/en/

요약하면, 때로는 가스비가 불편할 수 있지만, 제공하는 빠른 거래에 비해서는 저렴할 수 있습니다. 이미 EVM과 상호 운용이 가능한 다양한 레이어1 및 레이어2 블록체인 중에서 상당수가 가스비를 최소화하거나 제거하는 것을 목표로 하고 있습니다. 암호화폐에 투자할 때에는 언제나 철저하게 조사를 해야 한다는 사실을 기억해야 합니다.