레이어 2 확장 솔루션: 라이트닝 네트워크, 롤업 등
블록체인 기술에는 근본적인 긴장 관계가 있습니다. 보안성과 탈중앙화를 가능하게 하는 특성, 즉 모든 노드가 모든 거래를 검증하고 원장의 완전한 사본을 저장하는 구조가 곧 처리량의 한계가 되기 때문입니다. 비트코인은 초당 약 7건(TPS)의 거래를 처리합니다. 이더리움의 베이스 레이어는 대략 15~30 TPS 수준입니다. 이를 비자의 처리 용량 65,000 TPS와 비교하면, 확장성 문제가 얼마나 큰지 분명해집니다.
레이어 2(L2) 솔루션은 거래 실행을 메인 블록체인(레이어 1) 밖으로 옮기면서도 L1의 보안 보장을 상속받는 방식으로 이 문제를 해결합니다. 이는 비트코인과 이더리움 모두에서 핵심 확장 전략이며, 현대 암호화폐 환경을 이해하려면 L2를 제대로 아는 것이 필수입니다.
확장성 문제
블록을 더 크게 만들면 안 되나요?
처리량을 늘리는 가장 단순한 방법은 블록을 더 크게 만들거나 더 자주 생성하는 것입니다. 하지만 이는 탈중앙화와의 직접적인 트레이드오프를 만듭니다.
- 큰 블록은 전파에 더 많은 대역폭이 필요하고, 보관에 더 많은 저장공간이 필요하며, 검증에 더 많은 연산 자원이 듭니다. 그 결과 풀 노드를 운영하는 비용이 올라가고, 독립적인 검증자 수가 줄어듭니다.
- 빠른 블록은 전파에 쓸 수 있는 시간이 줄어들어 고아(Orphan) 블록 비율이 올라가며, 네트워크 연결이 더 좋은 채굴자/검증자에게 유리해집니다.
이 긴장 관계는 블록체인 트릴레마로 정식화됩니다. 보안, 확장성, 탈중앙화를 동시에 극대화할 수는 없습니다. 레이어 2 솔루션은 베이스 레이어를 탈중앙화되고 안전하게 유지하면서, 그 위에 확장 가능한 실행 레이어를 얹어 이 트릴레마를 우회하려고 합니다.
계층형 아키텍처
- 레이어 1 (L1): 기본 블록체인(비트코인, 이더리움). 합의, 데이터 가용성, 최종 결제를 제공합니다. 보안과 탈중앙화를 우선합니다.
- 레이어 2 (L2): L1 위에 구축된 프로토콜로 거래 실행을 담당합니다. 주기적으로 L1에 정산하여 L1의 보안 보장을 상속받습니다. 처리량과 낮은 수수료에 최적화됩니다.
- 레이어 3 (L3): L2 위에 구축되는 애플리케이션 특화 계층으로, 특정 사용 사례(게임, 프라이버시 등)에 맞게 추가 최적화됩니다.
비트코인 레이어 2: 라이트닝 네트워크
라이트닝 네트워크란?
라이트닝 네트워크는 비트코인 위에 구축된 결제 채널 네트워크입니다. 당사자들이 오프체인에서 거래하고 최종 잔액만 비트코인 블록체인에 정산함으로써, 즉시성에 가깝고 거의 무료에 가까운 비트코인 결제를 가능하게 합니다.
작동 방식
채널 열기:
- 두 당사자(앨리스와 밥)가 자금을 공동 주소에 잠그는 멀티시그 비트코인 거래를 생성합니다.
- 이 “펀딩 거래(funding transaction)”를 비트코인 블록체인에 전파하고 컨펌을 받습니다.
- 컨펌 이후, 앨리스와 밥은 오프체인에서 서로 거래하며 잠긴 자금의 잔액 분배를 업데이트할 수 있습니다.
오프체인 거래:
- 앨리스와 밥은 현재 잔액 분할을 반영하는 서명된 “커밋먼트 거래(commitment transactions)”를 교환합니다.
- 각 커밋먼트 거래는 현재 상태로 채널을 닫기 위해 블록체인에 브로드캐스트될 수 있습니다.
- 거래는 즉시 처리됩니다. 블록체인 컨펌 없이 두 당사자 간 서명된 데이터만 교환하면 됩니다.
- 오프체인 거래 횟수에는 제한이 없습니다. 수천 번도 가능합니다.
결제 라우팅: 라이트닝의 힘은 직접 채널을 넘어섭니다. 앨리스가 밥과 채널이 있고, 밥이 캐럴과 채널이 있다면, 앨리스는 밥을 통해 결제를 라우팅하여 캐럴에게 보낼 수 있습니다. 앨리스와 캐럴 사이에 직접 채널이 없어도 됩니다. 네트워크는 **해시드 타임락 컨트랙트(HTLC)**를 사용해 라우팅을 무신뢰로 만듭니다. 결제가 원자적으로 목적지에 도달하거나, 실패하면 모든 자금이 반환됩니다.
채널 닫기:
- 어느 쪽이든 최신 커밋먼트 거래를 비트코인 블록체인에 브로드캐스트하여 채널을 닫을 수 있습니다.
- 블록체인이 최종 잔액을 정산하며, 마지막으로 합의된 상태에 따라 자금이 분배됩니다.
- 한 쪽이 더 큰 몫을 가져가려 구버전 커밋먼트를 브로드캐스트하려 하면, 다른 쪽은 채널의 모든 자금을 가져가는 “페널티 거래(penalty transaction)”를 제출할 수 있습니다.
라이트닝 네트워크 성능
| 지표 | 값 |
|---|---|
| 거래 속도 | 밀리초 ~ 수초 |
| 거래 수수료 | 보통 1 사토시 미만(~$0.001) |
| 처리량 용량 | 수백만 TPS(이론상) |
| 네트워크 용량 | 약 5,800 BTC(현재 시세 기준 약 $550M) |
| 노드 | 약 16,000+ |
| 채널 | 약 75,000+ |
한계
- 유동성 제약: 결제는 경로 상 채널들의 용량에 의해 제한됩니다.
- 온라인 요구: 거래하려면 양쪽 노드가 연결되어 있어야 합니다(또는 워치타워 서비스를 사용).
- 채널 관리: 채널 개설/종료에는 온체인 비트코인 거래(및 수수료)가 필요합니다.
- 라우팅 난이도: 네트워크 전반에서 효율적인 결제 경로를 찾는 일은 여전히 복잡합니다.
이더리움 레이어 2: 롤업
롤업은 이더리움의 핵심 확장 전략으로, 이더리움 재단과 코어 개발자들이 지지합니다. 롤업은 오프체인에서 거래를 실행하고, 데이터 가용성과 검증을 위해 압축된 거래 데이터를 이더리움 L1에 게시합니다.
옵티미스틱 롤업
작동 방식:
- **시퀀서(sequencer)**가 사용자 거래를 모아 오프체인에서 실행합니다.
- 시퀀서는 압축된 거래 데이터와 상태 루트(새 상태 요약)를 이더리움 L1에 게시합니다.
- 시스템은 모든 거래가 유효하다고 “낙관적으로(optimistically)” 가정합니다.
- 챌린지 기간(보통 7일) 동안 누구나 거래가 무효라고 생각하면 **프로드 증명(fraud proof)**을 제출할 수 있습니다.
- 프로드 증명이 제출되어 인정되면, 무효 거래는 되돌려지고 악의적 시퀀서는 페널티를 받습니다.
핵심 특성:
- EVM 호환: 기존 이더리움 스마트 컨트랙트를 거의 수정 없이 배포할 수 있습니다.
- 출금 대기 7일(프로드 증명 기간 때문): 다만 “빠른 브리지”는 자금을 선지급해 거의 즉시 출금을 제공할 수 있습니다.
- L1보다 낮은 가스 비용: 보통 5~20배 저렴합니다.
주요 옵티미스틱 롤업:
| 롤업 | TVL (2026) | 특징 |
|---|---|---|
| Arbitrum One | ~$18B | TVL 기준 최대 L2, Nitro 기술 스택 |
| Optimism (OP Mainnet) | ~$8B | OP Stack(모듈형 롤업 프레임워크) |
| Base | ~$12B | Coinbase 지원, OP Stack, 큰 사용자 기반 |
ZK-롤업(영지식 롤업)
작동 방식:
- **프로버(prover)**가 거래를 모아 오프체인에서 실행합니다.
- 프로버는 영지식 증명(zero-knowledge proof)(유효성 증명, validity proof라고도 함)을 생성합니다. 이는 배치 내 모든 거래가 올바르게 실행되었음을 입증하는 암호학적 증명입니다.
- 증명과 압축된 상태 데이터가 이더리움 L1의 **검증자 컨트랙트(verifier contract)**에 제출됩니다.
- 검증자 컨트랙트가 온체인에서 증명을 확인합니다. 유효하면 상태 업데이트가 즉시 승인됩니다.
핵심 특성:
- 챌린지 기간 없음: L1에서 증명이 검증되는 즉시 최종 확정됩니다.
- 옵티미스틱보다 강한 보안 보장(경제적 인센티브가 아닌 수학적 증명).
- 과거에는 EVM 호환성이 낮았지만, zkEVM 기술이 빠르게 격차를 줄이고 있습니다.
- 증명 생성은 연산 집약적이며, 특수 하드웨어가 필요할 수 있습니다.
주요 ZK-롤업:
| 롤업 | 유형 | 특징 |
|---|---|---|
| zkSync Era | zkEVM (Type 4) | EVM 호환, 네이티브 계정 추상화 |
| StarkNet | 커스텀 VM(Cairo) | STARK 증명, 전용 언어, 높은 처리량 |
| Polygon zkEVM | zkEVM (Type 2) | 높은 EVM 동등성 |
| Scroll | zkEVM (Type 2) | 커뮤니티 주도, 바이트코드 레벨 호환성 |
| Linea | zkEVM (Type 2) | Consensys 지원 |
옵티미스틱 vs. ZK-롤업 비교
| 항목 | 옵티미스틱 롤업 | ZK-롤업 |
|---|---|---|
| 보안 모델 | 프로드 증명(경제적) | 유효성 증명(수학적) |
| 출금 시간 | 약 7일(네이티브) | 수분 ~ 수시간 |
| EVM 호환성 | 높음(거의 동일) | 개선 중(zkEVM) |
| 증명 비용 | 없음(도전 시에만) | 높음(증명 생성) |
| L1 데이터 | 전체 거래 데이터 | 압축된 상태 차분 |
| 성숙도 | 더 성숙 | 빠르게 발전 중 |
| 가스 절감 | L1 대비 5~20배 | L1 대비 10~50배 |
롤업 로드맵
이더리움의 장기 비전은 롤업 중심(rollup-centric) 로드맵이며, 다음과 같습니다.
- 이더리움 베이스 레이어는 합의, 보안, 데이터 가용성(롤업을 위한 저렴한 데이터 저장 제공)에 집중합니다.
- 2024년 3월에 활성화된 **EIP-4844(프로토-댕크샤딩, Proto-Danksharding)**은 “블롭(blob)” 거래를 도입해 롤업을 위한 전용 데이터 공간을 제공함으로써 L2 데이터 비용을 크게 낮췄습니다.
- 풀 댕크샤딩(Full Danksharding)(미래 업그레이드)은 데이터 가용성을 더 확장해 L2 비용을 한 자릿수 이상(또 한 단계) 더 낮출 것입니다.
- 대부분의 사용자 활동은 L2 롤업에서 일어나고, L1은 정산 및 데이터 가용성 레이어로 기능합니다.
상태 채널
개념
상태 채널(라이트닝 네트워크는 상태 채널의 한 형태)은 참여자들이 여러 거래를 오프체인에서 수행하고 최종 결과만 블록체인에 제출하도록 합니다. 같은 당사자들이 반복적으로 상호작용하는 상황에 적합합니다.
작동 방식
- 참여자들이 온체인 멀티시그 컨트랙트에 자금을 잠급니다.
- 오프체인에서 서명된 상태 업데이트를 교환합니다.
- 종료 시 최종 상태를 블록체인에 제출해 정산합니다.
장점
- 거의 즉시 거래.
- 사실상 무료(중간 거래에는 온체인 가스 비용이 없음).
- 프라이버시(중간 거래가 온체인에 게시되지 않음).
한계
- 참여자가 온라인이어야 함(또는 워치타워 서비스 사용).
- 고정된 참여자 집합에만 실용적.
- 채널 개설/종료에 온체인 거래가 필요.
- 범용 스마트 컨트랙트에는 부적합.
사이드체인
사이드체인이란?
사이드체인은 메인 체인과 병렬로 동작하는 독립 블록체인으로, 자산을 양방향으로 이동시키는 **양방향 브리지(two-way bridge)**로 연결됩니다. 롤업과 달리, 사이드체인은 자체 합의 메커니즘과 보안 모델을 가지며 메인 체인의 보안을 상속받지 않습니다.
예시
- Polygon PoS: 원래는 이더리움의 사이드체인으로 출시(현재는 zkEVM 롤업으로 진화 중). 자체 검증자 세트와 이더리움 브리지를 사용합니다.
- Liquid Network: 거래소 및 기관 트레이더 간 더 빠르고 더 프라이빗한 거래를 위한 비트코인 사이드체인.
- Rootstock (RSK): 이더리움 호환 스마트 컨트랙트를 지원하는 비트코인 사이드체인으로, 비트코인과 머지 마이닝됩니다.
사이드체인 vs. 롤업
| 항목 | 사이드체인 | 롤업 |
|---|---|---|
| 보안 | 자체 검증자 세트 | L1 보안 상속 |
| 신뢰 가정 | 사이드체인 검증자 신뢰 | L1 + 증명 시스템 신뢰 |
| 독립성 | 완전 독립 체인 | 데이터/정산에 L1 의존 |
| 성능 | 높음(독립 합의) | 높음(오프체인 실행) |
| 리스크 | 브리지 해킹 = 전액 손실 | L1 수준 보안 보장 |
핵심 차이는 보안입니다. 사이드체인의 검증자 세트가 손상되면, 사이드체인 위의 모든 자금이 위험해집니다. 롤업의 시퀀서가 손상되더라도, 온체인에 게시된 데이터를 이용해 사용자는 L1으로 탈출(exit)할 수 있습니다.
밸리디움과 볼리션
밸리디움(Validium)
밸리디움은 ZK-롤업과 유사하지만, 거래 데이터를 이더리움 L1에 게시하는 대신 오프체인(보통 데이터 가용성 위원회, Data Availability Committee)에 저장합니다. 이는 비용을 더 낮추지만 신뢰 가정을 도입합니다. 즉, 사용자는 오프체인 데이터 보관자를 신뢰해야 합니다.
예시: StarkEx(dYdX v3, Immutable X에 사용), zkSync의 일부 구성.
볼리션(Volition)
볼리션은 거래 단위로 데이터 저장 방식을 선택할 수 있게 합니다. 온체인(롤업 모드, 비용 높음, 보안 최대) 또는 오프체인(밸리디움 모드, 비용 낮음, 보안 보장 낮음) 중에서 고를 수 있습니다.
레이어 2 솔루션 비교
| 솔루션 | 보안 | 속도 | 비용 | 복잡도 | 적합한 용도 |
|---|---|---|---|---|---|
| 라이트닝 네트워크 | 높음(비트코인 L1) | 밀리초 | 거의 0 | 높음(채널) | 결제 |
| 옵티미스틱 롤업 | 높음(L1 + 프로드 증명) | 수초 | 낮음 | 중간 | 범용 DeFi |
| ZK-롤업 | 최고(L1 + 유효성 증명) | 수초 | 매우 낮음 | 높음 | 범용 |
| 상태 채널 | 높음(L1 정산) | 즉시 | 거의 0 | 높음 | 반복 상호작용 |
| 사이드체인 | 중간(자체 검증자) | 수초 | 낮음 | 낮음 | 게임, NFT |
| 밸리디움 | 중간(오프체인 데이터) | 수초 | 최저 | 높음 | 고처리량 앱 |
2026년의 L2 생태계
레이어 2 생태계는 크게 성숙했습니다. 2026년 초 기준으로:
- 모든 이더리움 L2의 총 예치금(TVL): 500억 달러 이상.
- 일일 거래량: L2들이 합쳐서 이더리움 L1보다 더 많은 거래를 처리합니다.
- 사용자 경험: 주요 DeFi 프로토콜, NFT 마켓플레이스, 애플리케이션 대부분이 여러 L2에서 제공됩니다.
- 상호운용성: 크로스-L2 브리지와 메시징 프로토콜(LayerZero, Across, Stargate)이 서로 다른 L2 간 자산/데이터 이동을 가능하게 합니다.
L2 프레임워크의 등장(OP Stack(Optimism), Orbit(Arbitrum), Polygon CDK, ZK Stack(zkSync))은 애플리케이션 특화 L2(때때로 L3 또는 “앱체인”이라 부름)의 폭발적인 증가를 가능하게 했습니다. Coinbase(Base), Sony(Soneium) 등 주요 기업들도 이 프레임워크를 활용해 자체 L2를 출시했습니다.
과제
- 파편화: 유동성과 사용자가 수십 개 L2에 분산되어 마찰이 생깁니다.
- 브리지 보안: 크로스체인 브리지는 여전히 주요 공격 벡터이며(브리지 해킹으로 수십억 달러 손실이 발생했습니다).
- 시퀀서 중앙화: 대부분 롤업은 현재 중앙화된 시퀀서에 의존하며, 탈중앙 시퀀싱은 아직 개발 중입니다.
- 사용자 복잡성: 사용자는 여러 네트워크에 걸친 자산 관리, 브리징 이해, 서로 다른 가스 토큰 탐색이 필요합니다.
레이어 1을 쓰든 레이어 2를 쓰든 지갑 보안은 동일합니다. 모든 것은 시드 구문에서 시작합니다. SafeSeed Key Derivation Tool을 사용해 하나의 시드 구문이 L2를 포함한 모든 네트워크의 키를 어떻게 생성하는지 이해해 보세요. 동일한 이더리움 주소가 Arbitrum, Optimism, Base 및 기타 EVM 호환 L2에서 그대로 동작합니다.
FAQ
레이어 2를 쓰려면 다른 지갑이 필요하나요?
EVM 호환 L2(Arbitrum, Optimism, Base, zkSync 등)에서는 이더리움에서 쓰는 것과 같은 지갑, 같은 주소를 사용합니다. 당신의 시드 구문은 모든 EVM 체인에서 동일한 키를 생성합니다. 지갑(예: MetaMask)에 L2 네트워크를 추가하고 자산을 브리지로 옮기기만 하면 됩니다. 비트코인 라이트닝 네트워크의 경우 라이트닝 호환 지갑(Phoenix, Breez, Zeus)이 필요하며, 온체인 비트코인 지갑과 다른 키 파생 경로를 사용할 수 있습니다.
레이어 2로 자산을 어떻게 옮기나요?
이더리움 L2에서는 브리지를 사용합니다. L2가 제공하는 네이티브 브리지(느리지만 무신뢰) 또는 서드파티 브리지(빠르지만 추가 신뢰 가정이 있음) 중 선택합니다. 대부분의 L2 네이티브 브리지는 입금에 15~20분이 걸립니다. 옵티미스틱 롤업에서 출금은 네이티브 브리지로 약 7일 대기가 필요하지만, 서드파티 브리지는 소액 수수료를 받고 거의 즉시 출금을 제공할 수 있습니다. 라이트닝 네트워크는 결제 채널을 열거나, Phoenix 같은 지갑 서비스를 사용해 채널 관리를 자동화할 수 있습니다.
레이어 2 솔루션은 레이어 1만큼 안전한가요?
롤업(옵티미스틱과 ZK 모두)은 L1의 보안을 상속받습니다. 롤업에 예치된 자금은 L1의 합의에 의해 보호됩니다. 롤업 시퀀서가 오프라인이 되거나 악의적으로 행동하더라도, 사용자는 L1 스마트 컨트랙트를 통해 항상 자금을 출금할 수 있습니다. 사이드체인은 L1 보안을 상속받지 않으며 자체 검증자 세트에 의존합니다. 상태 채널과 라이트닝 네트워크는 정산을 위해 L1 보안에 기대지만, 사기를 막기 위해 참여자(또는 워치타워)가 온라인이어야 합니다.
레이어 2와 사이드체인의 차이는 무엇인가요?
결정적인 차이는 보안 상속 여부입니다. 레이어 2(롤업)는 거래 데이터 또는 증명을 레이어 1 블록체인에 게시하여, 누구나 L1 데이터를 이용해 L2 상태를 검증할 수 있게 합니다. L2 시퀀서가 실패하거나 악의적으로 행동해도 사용자는 L1 데이터를 사용해 자신의 상태를 증명하고 출금할 수 있습니다. 사이드체인은 자체 합의 메커니즘과 검증자 세트를 가지며, 그 검증자들이 손상되면 L1 보안으로 되돌아갈 수 있는 안전장치가 없습니다.
왜 레이어 2 솔루션이 이렇게 다양한가요?
사용 사례마다 요구사항이 다르기 때문입니다. 결제 중심 앱은 상태 채널(즉시, 무료)의 이점을 크게 봅니다. 범용 DeFi 앱은 롤업(프로그래머블, 안전)에 잘 맞습니다. 초고빈도 거래나 게임은 밸리디움(최저 비용)을 선호할 수 있습니다. 다양한 L2 접근법은 블록체인 사용 사례의 다양성을 반영하며, 생태계는 아직 여러 접근이 공존하는 초기 경쟁 단계에 있습니다.
레이어 2가 레이어 1을 쓸모없게 만들까요?
아니요. 레이어 2는 보안, 데이터 가용성, 최종 정산을 위해 레이어 1에 의존합니다. 롤업 중심 비전에서 L1은 “최후의 법정(court of last resort)” 역할을 하며, L2가 의존하는 궁극적인 진실의 중재자가 됩니다. L2의 보안이 모두 L1에서 파생되므로, L1은 최대한 안전하고 탈중앙화되어야 합니다. 관계는 경쟁이 아니라 상호보완입니다.
레이어 2 거래 수수료는 레이어 1과 비교해 어떤가요?
EIP-4844 이후 이더리움 L2 거래 수수료는 크게 하락했습니다. 주요 L2에서 단순 전송은 $0.01~$0.10 수준이며, 이더리움 L1에서는(혼잡도에 따라) $1~$20+가 될 수 있습니다. L2에서 복잡한 DeFi 작업은 $0.10~$1.00 정도인 반면, L1에서는 $10~$100+가 될 수 있습니다. 라이트닝 네트워크 결제는 금액과 관계없이 $0.01 미만인 경우가 많습니다. 기술 성숙과 L1 데이터 가용성 확장에 따라 비용은 계속 낮아지는 추세입니다.