블록체인 핵심 지표 - TPS, TTF, 탈중앙화
블록체인 핵심 지표 통계 분석 : 성능, 확장성, 보안 및 지속가능성
서론
본 보고서는 블록체인 기술의 핵심 성능 지표, 확장성 솔루션, 보안 및 탈중앙화 수준, 그리고 경제적 및 환경적 영향에 대한 통계 데이터를 종합적으로 분석합니다. 단순히 개별 수치를 나열하는 것을 넘어, 각 통계가 내포하는 기술적, 경제적, 사회적 의미를 심층적으로 탐구하고, 다양한 출처의 이질적인 정보들을 유기적으로 연결하여 블록체인 기술의 현주소와 발전 방향에 대한 포괄적인 통찰을 제시하는 것을 목표로 합니다.
보고서의 핵심 분석 프레임워크는 이더리움 창시자인 비탈릭 부테린이 정의한 '블록체인 트릴레마(Blockchain Trilemma)'입니다. 이는 어떠한 블록체인도 탈중앙성(Decentralization), 보안성(Security), 확장성(Scalability) 세 가지를 동시에 완벽하게 충족할 수 없다는 이론적 한계를 의미합니다. 본 보고서는 초당 트랜잭션 처리량(TPS), 트랜잭션 확정 시간(TTF), 탈중앙화 지수, 그리고 에너지 소비량 등 모든 통계적 현상이 이 세 가지 요소 간의 불가피한 상충관계 속에서 발생하는 결과임을 명확히 제시합니다.
1. 블록체인 성능 지표 분석
1.1. 초당 트랜잭션 처리량 (Transactions Per Second, TPS)
초당 트랜잭션 처리량(TPS)은 블록체인 네트워크가 1초당 처리할 수 있는 트랜잭션의 수를 나타내는 가장 핵심적인 성능 및 확장성 지표입니다. 그러나 각 블록체인이 주장하는 TPS는 트랜잭션의 종류(예: 단순 송금 vs. 복잡한 스마트 컨트랙트)나 네트워크 환경(하드웨어, 네트워크 성능)에 따라 변동될 수 있습니다.
주요 블록체인 네트워크의 공인된 TPS 통계는 다음과 같습니다. 비트코인(BTC)은 약 7 TPS, 이더리움(ETH)은 약 10~20 TPS를 처리하는 것으로 알려져 있습니다. 반면, 리플(XRP)은 1,000 TPS, 클레이튼(KLAY)은 약 2,500 TPS, 이오스(EOS)는 약 4,000 TPS를 기록하며 상대적으로 높은 처리량을 자랑합니다. 이러한 수치는 오늘날 전 세계에서 가장 많은 거래를 처리하는 신용카드 회사 비자(Visa)의 평균 TPS인 24,000건, 최대 50,000건에 비하면 매우 낮은 수준입니다.
이러한 TPS 수치의 현저한 차이는 블록체인 트릴레마의 직접적인 결과로 해석될 수 있습니다. 비트코인과 이더리움은 탈중앙화와 보안성을 최우선으로 확보하기 위해 수많은 분산 노드가 모든 트랜잭션을 검증하는 방식을 채택했습니다. 이로 인해 트랜잭션 처리 속도가 희생되었으며, 이는 블록체인 네트워크가 한정된 자원 내에서 목표를 선택해야 하는 한계를 보여줍니다. 반면, 리플이나 이오스와 같은 고성능 블록체인들은 더 적은 수의 검증 노드를 활용하는 등 확장성에 더 중점을 둔 합의 메커니즘을 채택하여 TPS를 극대화했습니다. 이는 TPS라는 단일 지표가 기술적 우열을 나타내는 것이 아니라, 각 블록체인이 추구하는 가치(탈중앙성, 보안성, 확장성)의 우선순위를 반영한다는 점을 시사합니다.
이러한 맥락에서 컨센시스(ConsenSys)의 창업자 조셉 루빈이 제안한 '탈중앙화 TPS 지수(DTPS)' 개념은 TPS 수치를 올바르게 평가하는 데 중요한 시사점을 제공합니다. DTPS는 TPS에 탈중앙화 지수(DQ)를 곱한 값으로, 단순히 TPS만으로 블록체인을 평가하는 것이 얼마나 편향된 결과를 초래할 수 있는지 보여줍니다. TPS 통계는 반드시 해당 네트워크의 탈중앙화 수준과 함께 분석되어야만 그 가치를 온전히 이해할 수 있습니다.
1.2. 트랜잭션 지연 및 확정 시간 (Latency & Time to Finality, TTF)
트랜잭션 성능을 평가하는 또 다른 중요한 지표는 지연 시간(Latency)과 확정 시간(Time to Finality, TTF)입니다. 지연 시간은 트랜잭션이 제출된 시점부터 블록에 포함될 때까지 걸리는 시간이며 , 블록 확정 시간은 트랜잭션이 제출된 시점부터 네트워크 전체에서 해당 거래가 되돌릴 수 없게(irreversible) 확정될 때까지 걸리는 시간을 의미합니다.
주요 블록체인의 TTF 통계는 그들의 합의 메커니즘에 따라 크게 달라집니다. 작업증명(PoW) 방식을 사용하는 비트코인 네트워크의 경우, 거래가 완전히 확정되기까지 일반적으로 60분(6블록 컨펌)이 소요됩니다. 이는 PoW 방식이 높은 보안성을 확보하기 위해 긴 블록 생성 시간을 필요로 하기 때문입니다. 반면, 지분증명(PoS) 방식으로 전환한 이더리움은 머지(Merge) 업그레이드 이후 블록 확정 시간이 약 6.4분으로 크게 단축되었습니다. 이는 기술적 선택이 최종 사용자 경험에 직접적으로 미치는 인과 관계를 보여줍니다. 고속 블록체인들은 더욱 빠른 TTF를 목표로 합니다. 솔라나(Solana)는 1초 미만의 확정 시간을 주장하며, 알골랜드(Algorand)는 약 4.5초, 폴카닷(Polkadot)은 12~60초의 확정 시간을 목표로 하고 있습니다.
TPS와 TTF는 별개의 지표로, 두 지표 간에는 흥미로운 관계가 존재합니다. TPS가 '얼마나 많은 차량이 고속도로를 통과할 수 있는지(차선 수)'를 의미한다면, TTF는 '차량이 목적지에 도달하는 데 걸리는 시간'에 비유할 수 있습니다. TPS가 높다고 해서 TTF가 반드시 짧은 것은 아니며, 이는 트랜잭션이 블록에 빠르게 포함되더라도 최종적으로 되돌릴 수 없게 확정되는 데 시간이 걸릴 수 있음을 의미합니다. 이러한 점에서 사용자 관점에서는 TTF가 TPS보다 더 실질적인 체감 성능을 반영하는 지표일 수 있습니다.
다음은 주요 블록체인 네트워크의 성능 지표를 비교한 표입니다.
표 1. 주요 블록체인 네트워크 성능 지표 비교 (Comparison of Key Blockchain Network Performance Metrics)
| 네트워크 | 초당 트랜잭션 처리량 (TPS) | 트랜잭션 확정 시간 (TTF) |
| 비트코인 (BTC) | 약 7 | 약 60분 |
| 이더리움 (ETH) | 약 10 ~ 20 | 약 6.4분 (PoS 전환 후) |
| 리플 (XRP) | 1,000 | 정보 없음 |
| 클레이튼 (KLAY) | 약 2,500 | 정보 없음 |
| 이오스 (EOS) | 약 4,000 | 정보 없음 |
| 비자 (Visa) | 평균 24,000 | 즉시 |
2. 확장성 솔루션과 그 효과
블록체인 트릴레마는 확장성 문제를 해결하기 위한 다양한 기술적 접근을 탄생시켰습니다. 이러한 접근법은 크게 메인 체인의 기본 프로토콜을 수정하는 레이어 1(L1) 기술과, 메인 체인 위에서 별도의 트랜잭션을 처리하는 레이어 2(L2) 솔루션으로 구분됩니다.
2.1. 레이어 1 (L1) 확장성 기술
레이어 1 확장성 기술은 온체인(On-Chain) 솔루션으로, 샤딩(Sharding)과 세그윗(Segregated Witness, SegWit)이 대표적입니다. 샤딩은 블록체인을 여러 개의 작은 파티션(샤드)으로 분할하여 트랜잭션을 병렬로 처리함으로써 전체 처리량을 높이는 방식입니다. 세그윗은 트랜잭션 서명 데이터를 분리하여 한 블록에 더 많은 거래를 담을 수 있게 해 TPS를 높입니다.
계층적 샤딩 블록체인인 'PyloChain'에 대한 성능 평가 연구는 L1 기술이 이론적으로 달성할 수 있는 놀라운 성능을 보여줍니다. 이 연구에 따르면, PyloChain(DAG+Sched)은 90,000 트랜잭션/초의 전송 속도에서 57,263 TPS를 기록하며 3.10초의 낮은 지연 시간을 달성했습니다. 이는 기존 시스템 대비 1.49배 높은 처리량과 2.63배 빠른 지연 시간을 의미합니다.
이처럼 L1 확장성 기술은 실험 환경에서 상당한 성능 개선 가능성을 보여주지만, 기술적 성능이 반드시 실제 시장 채택으로 이어지는 것은 아닙니다. Wipro의 보고서에 따르면, 이러한 "블록체인 3.0" 네트워크는 아직 광범위하게 채택되지 않았습니다. 이는 기술적 성능 외에 네트워크 효과, 보안 모델, 그리고 구현의 복잡성 등 다양한 요소가 시장의 선택에 영향을 미치는 현실을 반영합니다.
2.2. 레이어 2 (L2) 솔루션
레이어 2 솔루션은 메인 체인(L1)의 보안성을 활용하면서, 트랜잭션 처리를 메인 체인 밖에서 수행하는 오프체인(Off-Chain) 접근법입니다. 롤업(Rollup)과 같은 기술이 이 범주에 속합니다.
L2 솔루션의 시장 지표는 그들이 현실적인 확장성 해법으로 자리 잡았음을 증명합니다. 모든 레이어 2 체인의 총 잠긴 가치(TVL)는 약 $139억 달러에 달하며, 그중 Base 체인은 약 $48.5억 달러의 TVL로 가장 높은 시장 점유율을 기록하고 있습니다. 시가총액 대비 높은 네트워크 활성도를 보이는 아비트럼(Arbitrum)과 같은 사례는 L2 생태계가 실제로 활발하게 성장하고 있음을 보여줍니다.
L1 확장성 기술이 이론적 성능의 가능성을 보여주는 반면, L2 솔루션의 높은 TVL 통계는 시장이 이미 L2를 가장 현실적인 확장성 해결책으로 인식하고 있음을 나타냅니다. 이는 핵심 프로토콜을 근본적으로 수정하는 L1 접근법보다, 기존 L1 위에 추가 계층을 쌓는 L2 접근법이 더 실용적이고 시장 친화적인 해결책으로 평가되고 있음을 시사합니다.
이러한 L2 생태계의 성장은 '확장성' 지표를 단순히 L1 TPS만으로 측정하는 것이 아니라, L1과 L2를 통합하여 고려해야 하는 복잡한 문제로 변화시키고 있습니다.
표 2. 블록체인 확장성 솔루션별 특성 비교 (Comparison of Blockchain Scalability Solutions)
| 구분 | 주요 기술 | 원리 | 장점 | 한계점 |
| 레이어 1 (L1) | 샤딩(Sharding) | 블록체인 분할을 통한 병렬 처리 | 네트워크의 근본적인 성능 개선 | 구현의 복잡성, 가용성 문제 발생 가능성 |
| 세그윗 (SegWit) | 트랜잭션 데이터 경량화 | 블록 활용도 증대, 트랜잭션 가변성 문제 해결 | 근본적인 TPS 한계 극복에는 제한적 |
3. 블록체인 보안 및 탈중앙화 지표
3.1. 탈중앙화 측정 지표
블록체인 네트워크의 탈중앙화는 의사결정권이나 자원이 얼마나 분산되어 있는지를 정량화하는 것이 중요합니다. 이를 측정하는 대표적인 지표로는 나카모토 계수(Nakamoto Coefficient), 지니 계수(Gini Coefficient), 그리고 허핀달-허쉬만 지수(Herfindal-Hershman Index, HHI)가 있습니다.
- 나카모토 계수는 네트워크의 51% 이상을 제어하는 데 필요한 최소 참여자 수를 의미합니다. 이 계수가 높을수록 네트워크는 더 분산되어 있고, 외부 공격에 대한 회복탄력성이 높다고 평가됩니다. 예를 들어, 코인텔레그래프(Cointelegraph)에 따르면 비트코인의 마이닝 서브시스템에 대한 나카모토 계수는 현재 2로, 이는 상위 2개의 마이닝 풀이 네트워크의 51% 이상을 제어할 수 있음을 의미합니다. 이는 비트코인이 전반적으로 높은 탈중앙성을 유지하고 있지만, 채굴 부문에서는 여전히 일부 집중 현상이 존재함을 시사합니다.
코빗(Korbit) 연구 보고서에 따르면, 2017년 대비 비트코인과 이더리움은 탈중앙화가 유의미하게 개선되었습니다.
특히 비트코인은 자산 보유 부문에서, 이더리움은 개발자 부문에서 탈중앙화가 개선되었으며, 이는 지니 계수와 나카모토 계수가 하락하면서 통계적으로 확인되었습니다. 이는 시간이 지남에 따라 네트워크가 더욱 분산되는 경향을 보여주는 긍정적인 지표입니다.
그러나 이러한 지표들은 한계점도 지닙니다. 나카모토 계수는 상위 소수의 참여자에 편향될 수 있고, 지니 계수와 HHI는 전체 노드 수나 참여 전제 조건을 고려하지 못합니다. 따라서 이러한 지표들은 '현재 노드들 간의 부의 격차'를 더 정확하게 반영할 수 있으며, 균형 잡힌 탈중앙화 평가를 위해서는 상호 보완적인 사용이 중요합니다.
3.2. 51% 공격 (51% Attack)
51% 공격은 특정 집단이나 개인이 블록체인 네트워크 전체 연산 자원(해시 파워)의 51% 이상을 확보하여 원장 기록을 위변조하거나 이중 지불을 일으키는 행위입니다. 이러한 공격은 블록체인 네트워크의 무결성을 근본적으로 훼손할 수 있는 가장 심각한 보안 위협 중 하나입니다.
통계적으로, 51% 공격은 주로 블록 규모가 작은 소규모 암호화폐에 집중되었습니다. 2018년 한 해 동안 약 2,000만 달러(약 227억 원)의 피해가 발생했으며, 비트코인골드(BTG), 젠캐시(ZenCash), 버지코인(Verge) 등이 공격의 표적이 되었습니다.
이러한 통계는 블록체인 보안이 네트워크의 규모, 즉 해시 파워의 크기에 비례한다는 사실을 명확히 보여줍니다. 채굴 경쟁이 높거나 이미 상당한 블록을 형성한 비트코인과 같은 거대 네트워크는 51% 이상의 연산 자원을 확보하는 것이 사실상 불가능에 가깝습니다.
이는 블록체인 보안의 핵심이 분산된 노드의 수와 해시 파워에 있음을 통계적으로 증명합니다. 그러나 다른 한편으로는 비트코인의 마이닝 풀 집중도(나카모토 계수 2)가 외부 공격에는 높은 방어벽이 되지만, 소수의 내부 참여자가 담합할 경우 네트워크의 무결성을 해칠 수 있는 또 다른 형태의 보안 리스크가 될 수 있습니다.
4. 경제성 및 환경적 영향
4.1. 트랜잭션 비용 (Transaction Costs)
퍼블릭 블록체인 네트워크에서 응용 서비스를 개발하고 운영하는 데는 많은 비용이 발생합니다. 비트코인의 경우, 트랜잭션 수수료는 시장 상황에 따라 변동되지만, 2025년 9월 4일 기준 평균 트랜잭션 수수료는 $1.381/tx를 기록했습니다. 이러한 비용은 네트워크 혼잡도에 따라 크게 증가할 수 있으며, 특히 이더리움과 같은 스마트 컨트랙트 기반 네트워크에서는 복잡한 연산에 더 높은 수수료가 부과됩니다.
4.2. 에너지 소비 및 탄소 발자국 (Energy Consumption & Carbon Footprint)
비트코인과 같은 작업증명(PoW) 방식의 블록체인은 막대한 양의 에너지를 소비하는 것으로 알려져 있습니다. 디지코노미스트(Digiconomist)의 데이터에 따르면, 비트코인 네트워크 전체는 연간 187.09 TWh의 전력을 소비하며, 이는 태국의 연간 전력 소비량에 맞먹는 수준입니다. 또한, 비트코인 네트워크의 연간 탄소 발자국은 104.35 Mt CO2로, 이는 벨기에 국가 전체의 탄소 발자국과 유사합니다.
단일 비트코인 트랜잭션의 환경적 영향은 더욱 극명하게 드러납니다. 비트코인 단일 트랜잭션은 평균 미국 가구의 34.79일치 전력량에 해당하는 1015.07 kWh를 소비합니다. 이는 기존 금융 시스템과 비교할 때 충격적인 수치입니다. 비자(Visa)가 글로벌 운영에 사용하는 총에너지는 74만 기가줄에 불과하며, 단일 비트코인 트랜잭션에 소비되는 에너지로 약 674,618건의 비자 트랜잭션을 처리할 수 있습니다. 탄소 발자국 측면에서도, 비자 트랜잭션당 0.45g CO2eq라는 낮은 수치와 비교하여, 비트코인 단일 트랜잭션의 탄소 발자국(566.17 kgCO2)은 1,254,818건의 비자 트랜잭션과 동일합니다.
이러한 높은 에너지 소비는 단순히 환경적 문제로만 볼 수 없습니다. 이는 블록체인의 보안(높은 해시 파워를 유지함으로써 51% 공격을 방어)을 위한 탈중앙화된 시스템의 본질적인 비용입니다. 비트코인의 낮은 TPS는 단위 트랜잭션당 더 높은 비용(수수료 및 에너지)을 발생시키는 인과 관계를 보입니다. 즉, TPS와 에너지 소비량은 서로 역의 상관관계를 갖는 것입니다.
그러나 지분증명(PoS) 방식은 이러한 환경적 문제에 대한 직접적인 해결책을 제시합니다. PoS는 PoW가 가진 막대한 에너지 소비 문제를 무시할 수 있을 정도로 해결하며 , 이는 이더리움이 PoW에서 PoS로 전환한 '머지' 업그레이드의 핵심 동기였습니다. 이는 기술적 효율성 개선을 넘어, 블록체인 기술이 사회적, 환경적 지속가능성을 확보하기 위한 핵심적인 발전 방향임을 시사합니다.
다음은 비트코인 네트워크의 환경적 지표를 요약한 표입니다.
표 3. 비트코인 네트워크의 환경 발자국 (Environmental Footprint of the Bitcoin Network)
| 지표 | 비트코인 네트워크 총량 | 비트코인 단일 트랜잭션 |
| 연간 전력 소비량 | 187.09 TWh (태국 소비량과 유사) | 1015.07 kWh (평균 미국 가정 34.79일분) |
| 연간 탄소 발자국 | 104.35 Mt CO2 (벨기에 탄소 발자국과 유사) | 566.17 kgCO2 (비자 거래 1,254,818건과 유사) |
결론 및 향후 전망
본 보고서는 초당 트랜잭션 처리량(TPS), 트랜잭션 확정 시간(TTF), 탈중앙화 지수, 51% 공격 사례, 에너지 소비량 등 다양한 통계들을 통해 블록체인 기술의 현주소를 다각도로 분석했습니다. 핵심적으로, 모든 통계는 '블록체인 트릴레마'라는 근본적인 제약에서 비롯된 복잡한 상충관계를 명확히 보여줍니다.
- 성능과 확장성: 탈중앙성을 극대화한 비트코인과 이더리움은 현저히 낮은 TPS를 보이지만, L2 솔루션의 확산으로 실질적인 사용자 확장성을 확보하고 있습니다. 이는 '이상적인 성능'을 추구하는 L1 기술 연구와 '실용적인 문제 해결'을 추구하는 L2 시장의 성장 간의 간극을 보여줍니다.
- 보안과 탈중앙화: 51% 공격 통계는 보안성이 네트워크의 규모에 비례함을 증명하며, 소규모 블록체인에 대한 공격이 집중되었음을 보여줍니다. 그러나 동시에, 거대 네트워크의 보안을 담당하는 소수의 채굴 풀 집중도는 내부 담합의 가능성을 내포하는 또 다른 형태의 리스크가 될 수 있습니다.
- 경제성과 지속가능성: PoW 방식의 막대한 에너지 소비는 탈중앙화된 보안에 대한 비용이지만, PoS와 같은 대안 기술들이 이 문제에 대한 해결책을 제시하고 있습니다. 이는 블록체인 기술의 발전이 단순한 효율성 개선을 넘어 사회적 지속가능성까지 고려하는 방향으로 나아가고 있음을 시사합니다.
제공된 자료는 블록체인 기술이 기존의 한계를 극복하기 위해 '블록체인 3.0'을 향해 나아가고 있음을 보여줍니다. 이는 L1과 L2, PoW와 PoS의 장점을 결합하는 하이브리드 접근법이 중요해질 것임을 의미합니다.
TPS, TTF, 탈중앙화 등 단편적인 지표를 넘어, 여러 지표를 통합적으로 고려하고 균형을 찾는 것이 블록체인 기술의 지속적인 성장을 위한 핵심 과제입니다.
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