블록체인 트릴레마: 보안, 확장성, 그리고 탈중앙화
블록체인 트릴레마는 이더리움 공동 창립자 비탈릭 부테린(Vitalik Buterin)에 의해 널리 알려진 개념으로, 모든 블록체인 네트워크가 직면하는 근본적인 과제를 설명합니다. 즉, 보안(security), 확장성(scalability), **탈중앙화(decentralization)**라는 세 가지 특성을 동시에 높은 수준으로 달성하기는 극도로 어렵다는 것입니다. 대부분의 블록체인은 이 중 두 가지를 최적화하는 대신, 나머지 하나를 희생합니다.
트릴레마를 이해하는 것은 블록체인 프로젝트를 평가하고, 더 정보에 기반한 투자 결정을 내리며, 왜 단 하나의 블록체인도 다른 영역에서의 희생 없이 확장성 문제를 “해결”하지 못했는지를 파악하는 데 필수적입니다. 이 가이드는 트릴레마의 각 축을 살펴보고, 주요 블록체인이 이를 어떻게 조율하는지, 그리고 궁극적으로 이를 넘어설 수 있을 것으로 보이는 새로운 접근법들을 정리합니다.
세 가지 기둥
보안
블록체인 맥락에서 보안은 공격, 사기, 조작에 대한 네트워크의 저항성을 의미합니다. 보안이 강한 블록체인은 다음을 만족합니다.
- 51% 공격에 저항: 블록체인 기록을 다시 쓰기 위해 충분한 통제권을 확보하는 비용이 사실상 감당하기 어려울 정도로 큽니다.
- 거래 유효성 보장: 유효한 거래(올바른 서명, 충분한 잔고, 정확한 실행)만 블록에 포함됩니다.
- 최종성 제공: 거래가 확인되면, 비정상적으로 큰 노력을 들이지 않는 한 되돌릴 수 없습니다.
- 비잔틴 행위자 내성: 일부 참여자가 악의적으로 행동하더라도 네트워크는 올바르게 동작을 지속합니다.
보안은 보통 네트워크를 공격하는 데 필요한 경제적 비용으로 측정합니다. 비트코인의 경우 해시파워의 50% 초과를 확보하는 비용이 해당됩니다. 이더리움의 경우 스테이킹된 ETH의 33% 초과(가용성 공격, liveness attacks) 또는 67% 초과(안전성 공격, safety attacks)를 확보하는 비용이 해당됩니다.
확장성
확장성은 증가하는 거래량을 네트워크가 효율적으로 처리할 수 있는 능력을 뜻합니다. 확장성이 높은 블록체인은 다음과 같습니다.
- 높은 처리량: 초당 많은 거래(TPS)를 처리할 수 있습니다.
- 낮은 지연: 거래가 빠르게 확정됩니다.
- 낮은 비용: 수요가 높을 때도 수수료가 감당 가능한 수준을 유지합니다.
- 수요에 따른 성장: 사용자 수가 늘어나도 성능이 크게 저하되지 않습니다.
전통적인 결제 네트워크는 블록체인이 지향하는 규모를 보여줍니다.
| System | Throughput (TPS) |
|---|---|
| Visa | Up to 65,000 |
| Mastercard | Up to 40,000 |
| Bitcoin L1 | ~7 |
| Ethereum L1 | ~15-30 |
| Solana | ~4,000-10,000 |
| Arbitrum (Ethereum L2) | ~4,000+ |
탈중앙화
탈중앙화는 네트워크 전반에 걸친 권력, 통제, 참여의 분산 정도를 의미합니다. 탈중앙화된 블록체인은 다음과 같습니다.
- 많은 독립 노드: 다양한 지역에 분포한 독립 운영자들이 수천 개의 노드를 운영합니다.
- 낮은 참여 장벽: 누구나 비싼 하드웨어나 특별한 허가 없이 노드를 실행하고, 거래를 검증하고, 합의에 참여할 수 있습니다.
- 단일 통제 지점 부재: 어떤 단일 주체(정부, 기업, 재단)도 규칙을 일방적으로 변경하거나, 거래를 검열하거나, 네트워크를 종료할 수 없습니다.
- 검열 저항성: 어떤 당사자도 유효한 거래를 차단하거나 필터링할 수 없습니다.
탈중앙화는 정량화하기 가장 어려운 특성입니다. 흔히 다음과 같은 지표를 사용합니다.
- 풀 노드 수와 지리적 분포.
- 나카모토 계수(네트워크를 교란하기 위해 담합해야 하는 최소 주체 수).
- 노드 운영을 위한 최소 하드웨어 요구사항.
- 채굴 파워 또는 스테이킹 토큰의 분포.
- 클라이언트 소프트웨어 구현의 독립성.
트레이드오프가 존재하는 이유
트릴레마는 분산 시스템의 물리적 제약에서 비롯됩니다.
통신 병목
블록체인의 모든 노드는 모든 거래를 수신하고, 검증하고, 저장해야 합니다. 처리량이 증가할수록 다음이 커집니다.
- 대역폭: 거래가 많아질수록 전송해야 하는 데이터가 늘어납니다. 블록이 10배 커지면 노드는 10배의 대역폭이 필요합니다.
- 연산: 거래가 많아질수록 검증에 필요한 처리 능력이 증가합니다.
- 저장소: 거래가 많아질수록 저장해야 할 디스크 공간이 늘어납니다.
이 요구사항이 증가하면 노드 운영 비용이 올라갑니다. 비용이 오를수록 노드를 운영할 수 있는 개인이 줄어들어 탈중앙화가 약해집니다. 거래를 더 많이 처리하더라도, 부유한 주체(데이터센터, 대기업)만 노드를 운영할 수 있다면 네트워크는 더 중앙화됩니다.
속도-안전성 트레이드오프
블록 생성 시간이 짧을수록 처리량은 높아지지만, 블록이 네트워크 전체로 전파될 수 있는 시간이 줄어듭니다. 블록이 전파 속도보다 빠르게 생성되면 다음이 발생합니다.
- 고아 블록/엉클 블록이 더 많이 발생합니다(낭비되는 작업).
- 연결이 좋은 중앙화된 노드에 유리함이 누적됩니다.
- 일시적인 포크의 확률이 증가합니다.
- 경제적 확실성 관점에서 최종성에 더 오랜 시간이 걸립니다.
검증자 집합 딜레마
소수의 알려진 검증자 집합 사이의 합의는 빠르고 효율적입니다. 반면, 수천 명의 익명 검증자 사이의 합의는 느리지만 매우 탈중앙화되어 있습니다. 이 때문에 21명의 블록 생산자를 둔 DPoS 체인은 빠른 최종성과 함께 수천 TPS를 달성할 수 있지만, 비트코인이 제공하는 “수백만 명의 잠재적 채굴자” 수준의 탈중앙화를 희생합니다.
주요 블록체인이 트릴레마를 다루는 방식
비트코인: 보안 + 탈중앙화 (확장성은 낮음)
비트코인은 무엇보다도 보안과 탈중앙화를 우선합니다.
- 보안: 해시레이트가 800 EH/s를 넘는 세계 최대의 채굴 네트워크. 51% 공격 비용은 수천억 달러 규모로 추정됩니다.
- 탈중앙화: 접속 가능한 노드가 60,000개 이상. 노드 요구사항을 낮게 유지하기 위해 블록 크기(4 MB weight)가 의도적으로 제한됩니다. 라즈베리 파이와 인터넷 연결만으로도 누구나 풀 노드를 운영할 수 있습니다.
- 확장성의 희생: 베이스 레이어는 약 7 TPS. 혼잡 시 수수료가 $50+까지 급등할 수 있습니다. 비트코인은 베이스 레이어를 타협하기보다 레이어 2 솔루션 (라이트닝 네트워크)을 통해 확장성을 해결합니다.
이더리움: 보안 + 탈중앙화 (중간 수준의 확장성)
이더리움은 비트코인과 유사한 접근을 취하되, 베이스 레이어 처리량이 다소 높습니다.
- 보안: 활성 검증자 100만 명 이상, 34M+ ETH 스테이킹(~$100B+).
- 탈중앙화: 전 세계 10,000개 이상의 노드. 검증자는 소비자용 하드웨어로 운영 가능합니다.
- 확장성: L1에서 ~15-30 TPS이지만, 롤업 중심 로드맵은 L2 생태계 전반에서 100,000+ TPS를 목표로 합니다. EIP-4844는 L2 비용을 크게 낮췄습니다.
솔라나: 확장성 + 보안 (탈중앙화는 낮음)
솔라나는 높은 하드웨어 요구사항을 감수하고 처리량을 최적화합니다.
- 확장성: 400ms 블록 타임으로 ~4,000-10,000 TPS.
- 보안: $50B 이상의 SOL 스테이킹. Proof of History + Tower BFT 합의.
- 탈중앙화 트레이드오프: 솔라나 검증자 운영에는 고사양 하드웨어(128 GB RAM, 고대역폭 연결, 빠른 NVMe 스토리지)가 필요합니다. 이는 검증자 집합을 제한하고 참여 장벽을 높입니다. 솔라나는 여러 차례 네트워크 중단을 겪었는데, 이는 부분적으로 하드웨어 집약적 검증자들 사이에서 합의를 유지하는 어려움과 관련이 있습니다.
BNB 스마트 체인: 확장성 + 보안 (탈중앙화는 낮음)
BNB 스마트 체인은 21명의 활성 검증자만 두는 Proof of Staked Authority를 사용합니다.
- 확장성: 높은 처리량, 낮은 수수료(거래당 ~$0.01-$0.10).
- 보안: 검증자는 BNB를 스테이킹하고 바이낸스 생태계에 대해 책임을 집니다.
- 탈중앙화 트레이드오프: 검증자는 21명뿐이며, 대부분이 바이낸스와 밀접하게 연관되어 있습니다. 이는 비트코인이나 이더리움보다 훨씬 중앙화되어 있으며, 단일 주체에 대한 규제 압력에 취약할 수 있습니다.
코스모스/폴카닷: 상호운용성 접근
코스모스와 폴카닷은 전문화와 상호운용성을 통해 트릴레마를 다룹니다.
- 여러 개의 독립 체인(코스모스 존 / 폴카닷 파라체인)이 각각 특정 사용 사례에 맞게 최적화합니다.
- 체인 간 통신 프로토콜(코스모스는 IBC, 폴카닷은 XCMP)을 통해 자산과 데이터가 체인 간에 이동합니다.
- 각 체인은 트릴레마 내에서 자체 트레이드오프를 선택하되, 더 넓은 생태계의 이점을 누릴 수 있습니다.
트릴레마를 해결하려는 접근법
샤딩
샤딩은 블록체인을 여러 개의 병렬 세그먼트(샤드)로 나누고, 각 샤드가 네트워크 거래의 일부를 처리하게 합니다. 노드는 자신에게 할당된 샤드의 거래만 검증하면 되므로, 개별 노드의 연산 부담을 줄이면서 전체 처리량을 늘릴 수 있습니다.
도전 과제:
- 샤드 간 통신은 복잡성과 지연을 증가시킵니다.
- 모든 샤드에서 보안을 유지해야 합니다. 검증자가 더 적은 샤드는 공격하기 더 쉬울 수 있습니다.
- 샤드 간 상태(state) 관리는 기술적으로 매우 어렵습니다.
이더리움은 원래 실행 샤딩을 계획했지만, 롤업을 위한 저렴한 데이터 가용성을 제공하는 데이터 샤딩(danksharding)을 포함한 롤업 중심 접근으로 방향을 전환했습니다.
롤업 중심 아키텍처
이더리움의 현재 접근은 역할을 분리합니다.
- L1이 제공: 합의, 보안, 데이터 가용성.
- L2 롤업이 제공: 실행과 확장성.
이 아키텍처는 베이스 레이어를 최대한 보안적이고 탈중앙화된 상태로 유지하면서, 확장성 요구를 L2로 오프로딩할 수 있게 합니다. 완전한 danksharding이 구현되면, 이더리움은 L2들이 합쳐 100,000+ TPS를 달성할 수 있을 만큼의 데이터 가용성을 제공하되 L1의 특성을 훼손하지 않는 것을 목표로 합니다.
모듈형 블록체인
모듈형 블록체인 논지는 블록체인의 기능을 전문화된 레이어로 분리합니다.
- 실행 레이어: 거래가 처리되는 곳(롤업, 앱체인).
- 정산 레이어: 분쟁이 해결되고 최종성이 달성되는 곳(이더리움).
- 합의 레이어: 거래 순서에 대한 합의가 이뤄지는 곳.
- 데이터 가용성 레이어: 거래 데이터가 저장되고 접근 가능하게 제공되는 곳(Celestia, EigenDA, Avail).
각 레이어가 독립적으로 최적화될 수 있게 함으로써, 모듈형 아키텍처는 모든 것을 단일 레이어에서 처리하는 모놀리식 체인보다 더 나은 전체 성능을 달성할 가능성이 있습니다.
Celestia는 2023년 말 출시된, 롤업을 위한 저렴하고 확장 가능한 데이터 저장을 제공하는 전용 데이터 가용성 레이어입니다. 실행이나 정산 레이어 역할까지 수행하지 않기 때문에 그에 따른 오버헤드가 없습니다.
병렬 실행
일부 블록체인은 충돌하지 않는 거래를 병렬로 처리해 더 높은 처리량을 달성합니다.
- Solana: 충돌하지 않는 거래를 식별해 여러 코어에서 동시에 실행하는 병렬 스마트 컨트랙트 런타임 Sealevel을 사용합니다.
- Aptos: 낙관적 병렬 실행 엔진 Block-STM을 사용합니다.
- Sui: 서로 다른 오브젝트를 건드리는 거래를 병렬 실행할 수 있는 오브젝트 중심 모델을 사용합니다.
병렬 실행은 샤딩이나 L2 복잡성 없이 처리량을 높이지만, 보통 검증자에게 더 높은 하드웨어 사양을 요구합니다.
영지식(Zero-Knowledge) 기술
영지식 증명은 **간결한 검증(succinct verification)**을 가능하게 함으로써 트릴레마에 대한 독특한 접근을 제공합니다. 모든 노드가 모든 거래를 재실행하는 대신, 단일 증명자(prover)가 모든 거래가 올바르게 실행되었음을 증명하는 증명을 생성하고, 모든 노드는 그 증명만 검증하면 됩니다(재실행보다 훨씬 저렴).
이를 통해 다음이 가능해집니다.
- 확장성: 하나의 증명으로 수백만 건의 거래를 검증할 수 있습니다.
- 보안: 증명은 수학적으로 타당하므로, 잘못된 거래에 대해 유효한 증명을 만드는 것은 불가능합니다.
- 탈중앙화 유지: 검증이 가벼워 노드 요구사항이 낮게 유지됩니다.
ZK 기술은 아직 성숙 과정에 있으며, 증명 생성 비용은 감소하고 EVM 호환성은 개선되고 있습니다. 2026년 기준으로 zkEVM 롤업은 EVM 호환성 측면에서 옵티미스틱 롤업과 거의 동등한 수준에 도달했으며, 더 강한 보안 보장을 제공합니다.
트릴레마 트레이드오프 평가하기
블록체인 프로젝트를 평가할 때 다음을 질문해 보세요.
- 네트워크에 검증자/노드가 몇 개나 있나요? 노드가 적을수록 일반적으로 탈중앙화가 낮습니다.
- 노드를 운영하기 위한 하드웨어 요구사항은 무엇인가요? 요구사항이 높을수록 참여할 수 있는 사람은 줄어듭니다.
- 네트워크를 공격하는 비용은 얼마인가요? 비용이 낮을수록 보안이 약합니다.
- 혼잡을 네트워크가 어떻게 처리하나요? 수수료가 급등하나요? 거래가 드롭되나요? 네트워크가 멈추나요?
- 프로젝트는 어떤 확장 접근을 사용하나요? L2 롤업? 샤딩? 더 높은 하드웨어 요구사항? 더 적은 검증자?
- 네트워크를 종료하거나 검열할 수 있는 단일 주체가 있나요? 진정한 탈중앙화는 단일 실패 지점이 없다는 뜻입니다.
모든 블록체인은 트레이드오프를 합니다. 중요한 것은 어떤 트레이드오프가 이루어졌는지, 그리고 그것이 당신의 사용 사례에서 수용 가능한지 이해하는 것입니다.
어떤 블록체인을 사용하든, 가장 탈중앙화된(비트코인) 것부터 가장 확장성 높은(솔라나) 것까지, 보안의 출발점은 개인 키입니다. SafeSeed Address Generator를 사용하면 하나의 안전한 시드 구문으로부터 비트코인, 이더리움 등 여러 네트워크의 주소를 생성할 수 있으며, 모든 계산은 브라우저에서 로컬로 수행됩니다.
FAQ
어떤 블록체인이 트릴레마를 해결했나요?
2026년 기준으로 트릴레마를 확실하게 해결한 블록체인은 없습니다. 다만, 서로 다른 레이어가 서로 다른 특성을 최적화하는 모듈형 블록체인 접근은 가장 유망한 전진 경로로 여겨집니다. 실행(확장성), 정산(보안), 데이터 가용성(접근성)을 전문 레이어로 분리함으로써, 단일 레이어가 세 가지를 모두 달성하지 못하더라도 결합된 시스템 전체로는 세 특성을 모두 달성할 가능성이 있습니다.
트릴레마는 물리 법칙인가요, 아니면 현재의 한계일 뿐인가요?
트릴레마는 수학적으로 증명된 불가능 정리라기보다는, 분산 시스템에 내재한 트레이드오프에 대한 경험적 관찰입니다. 암호기술(특히 영지식 증명), 네트워크 기술, 프로토콜 설계가 발전하면 트레이드오프의 강도는 줄어들 수 있습니다. 하지만 분산 시스템의 근본 제약(통신 지연, 대역폭, 저장소)은 어느 정도의 트레이드오프가 항상 존재할 가능성을 시사합니다.
어떤 특성이 가장 중요한가요?
사용 사례에 따라 다릅니다. 글로벌 준비자산(비트코인)이라면 보안과 탈중앙화가 최우선입니다. 비트코인이 검열 저항성을 잃으면, 핵심 임무에 실패합니다. 고빈도 거래 플랫폼이라면 확장성이 핵심입니다. 커뮤니티 거버넌스 시스템이라면 탈중앙화가 가장 중요할 수 있습니다. 보편적으로 옳은 정답은 없습니다.
트릴레마는 암호화폐 투자자에게 어떤 영향을 주나요?
트릴레마를 이해하면 투자자는 주장들을 더 비판적으로 평가할 수 있습니다. 새 블록체인이 “100,000 TPS”를 주장할 때, 정보에 기반한 질문은 “그걸 달성하기 위해 어떤 트레이드오프를 했나?”입니다. 답이 소수 검증자 집합, 높은 하드웨어 요구사항, 중앙화된 시퀀서 같은 것이라면 확장성은 대가를 치른 것입니다. 트레이드오프를 투명하게 공개하는 프로젝트가, 트릴레마를 해결했다고 주장하는 프로젝트보다 더 신뢰할 만한 경우가 많습니다.
레이어 2 솔루션이 트릴레마를 완전히 해결할 수 있나요?
레이어 2 솔루션은 L1의 보안을 상속하면서 L2 확장성을 제공함으로써 트릴레마를 크게 완화합니다. 하지만 자체적인 트레이드오프도 도입합니다. 브리지 리스크, (현재 구현에서의) 중앙화된 시퀀서, 사용자 복잡성, 유동성 파편화 등이 그것입니다. L2 생태계는 트릴레마를 이론적으로 “해결”하는 것이 아니라, 각 레이어가 서로 다른 특성을 최적화하도록 문제를 계층으로 분해해 실용적으로 작동시키는 엔지니어링 해법에 가깝습니다.
비트코인은 왜 확장성을 위해 블록 크기를 늘리지 않나요?
비트코인 커뮤니티는 탈중앙화와, 누구나 소박한 하드웨어로 풀 노드를 운영할 수 있는 능력을 최우선으로 둡니다. 블록이 커지면 노드의 대역폭, 저장소, 연산 요구사항이 증가해 독립적으로 체인을 검증할 수 있는 사람이 줄어듭니다. 이는 비트코인의 핵심 가치 제안인 “최대한 탈중앙화된, 검열 저항적 화폐”에서 멀어지게 합니다. 대신 비트코인은 베이스 레이어의 특성을 훼손하지 않으면서 용량을 추가하는 레이어 2 솔루션(라이트닝 네트워크)을 통해 확장성을 해결합니다.