이더리움은 스마트 계약과 탈중앙화 애플리케이션(DApp)의 실행을 가능하게 하는 블록체인 플랫폼으로, 비트코인 이후 가장 영향력 있는 블록체인 중 하나입니다. 이 글에서는 이더리움 블록체인의 작동 원리, 구조, 그리고 기술적 요소들을 깊이 있게 분석합니다.
비트코인 그 이후, 블록체인의 확장
비트코인이 블록체인을 이용해 가치 전송의 패러다임을 바꿨다면, 이더리움은 ‘코드를 탈중앙화된 방식으로 실행할 수 있다’는 새로운 가능성을 열었습니다. 2015년 비탈릭 부테린에 의해 정식 출시된 이더리움은 블록체인에 프로그래밍 기능을 추가함으로써 단순한 화폐 거래를 넘어 다양한 형태의 디지털 계약과 애플리케이션을 구현할 수 있게 만들었습니다.
기존의 블록체인이 트랜잭션 중심이라면, 이더리움은 ‘스마트 계약’을 기반으로 특정 조건에 따라 자동으로 실행되는 논리를 구현할 수 있습니다. 이러한 유연성 덕분에 이더리움은 금융, 게임, 보험, 인증, 공급망 등 다양한 산업에 걸쳐 광범위하게 활용되고 있으며, 수많은 블록체인 프로젝트가 이더리움 기반으로 개발되고 있습니다. 이 글에서는 이더리움이 어떻게 작동하는지 기술적 요소와 구조를 중심으로 구체적으로 설명합니다.
이더리움의 핵심 구조 – 계정, 트랜잭션, 가스
이더리움 블록체인은 크게 두 가지 유형의 계정을 기반으로 작동합니다. 하나는 외부 소유 계정(Externally Owned Account, EOA), 다른 하나는 컨트랙트 계정(Contract Account)입니다. EOA는 일반 사용자가 소유하는 계정으로 개인키에 의해 제어되며, 이 계정을 통해 트랜잭션을 발생시킬 수 있습니다. 반면 컨트랙트 계정은 스마트 계약이 배포된 주소로, 외부 입력(트랜잭션)을 받아야 실행됩니다.
이더리움에서 발생하는 트랜잭션은 단순한 송금 외에도 스마트 계약의 실행, 디앱(DApp)의 호출, 계약 배포 등 다양한 기능을 포함할 수 있습니다. 이러한 트랜잭션을 실행하기 위해서는 ‘가스(Gas)’라는 개념이 도입됩니다. 가스는 이더리움 네트워크에서 계산 자원을 사용하는 데 필요한 단위로, 사용자는 트랜잭션을 보낼 때 적절한 가스 한도와 가스 가격을 설정해야 합니다.
이 가스는 이더(Ether, ETH)로 지불되며, 블록 생성자(현재는 검증자)가 이를 보상으로 가져갑니다. 가스 시스템은 네트워크 혼잡 시 수수료를 증가시켜 불필요한 트랜잭션을 억제하고, 네트워크 자원을 효율적으로 운영할 수 있도록 돕습니다. 이더리움의 수수료 구조는 2021년 런던 하드포크 이후 EIP-1559가 도입되면서 일부가 소각되는 구조로 변경되어, ETH의 공급량 관리에도 영향을 미치고 있습니다.
계정 상태, 스마트 계약 코드, 저장소 등은 모두 이더리움의 글로벌 상태(State)에 저장되며, 이는 블록체인의 각 블록이 새로운 상태로의 전이를 기록하는 방식으로 관리됩니다. 이처럼 이더리움은 코드와 데이터를 블록체인에 함께 저장하고, 조건에 따라 코드를 실행할 수 있는 독립적인 컴퓨팅 환경을 제공합니다.
스마트 계약과 EVM – 탈중앙화 컴퓨팅의 핵심
이더리움의 가장 혁신적인 요소는 바로 스마트 계약을 실행할 수 있는 가상 머신, 즉 이더리움 가상 머신(Ethereum Virtual Machine, EVM)입니다. EVM은 모든 노드에서 동일한 방식으로 동작하는 계산 환경으로, 블록체인 내에 배포된 스마트 계약을 실행하는 핵심 엔진 역할을 합니다. 이 구조 덕분에 어떤 노드든 동일한 입력값에 대해 동일한 결과를 얻을 수 있으며, 이는 블록체인의 결정론적 특성과 일관성을 보장합니다.
스마트 계약은 Solidity, Vyper 등 이더리움 전용 언어로 작성되며, 컴파일된 바이트코드는 EVM에서 실행됩니다. 스마트 계약은 배포되면 해당 주소에 고정되어 누구나 접근할 수 있으며, 계약에 설정된 조건이 충족될 때 자동으로 실행됩니다. 한 번 배포된 계약은 변경할 수 없으며, 이는 보안성과 신뢰성을 높이는 동시에 설계 단계에서의 신중함을 요구합니다.
이러한 EVM의 존재는 이더리움을 단순한 블록체인이 아닌 ‘세계 공용 컴퓨터(World Computer)’로 진화시켰습니다. 중앙 서버 없이, 글로벌한 노드 네트워크를 통해 프로그램이 실행되고 결과가 저장되며, 그 과정은 누구나 검증할 수 있습니다. 이 개념은 디앱 개발자들에게 엄청난 가능성을 열어주었고, 탈중앙화 자율조직(DAO), 디파이(DeFi), NFT 등 다양한 생태계의 기반이 되었습니다.
또한 이더리움은 개발자가 쉽게 참여할 수 있도록 API, SDK, 개발 도구 등을 풍부하게 제공하고 있으며, 전 세계적으로 가장 활발한 개발자 커뮤니티를 보유하고 있습니다. 이러한 개발 생태계는 이더리움의 지속적인 성장과 진화를 이끄는 원동력입니다.
이더리움 2.0과 합의 알고리즘 – PoW에서 PoS로
이더리움은 초기에는 비트코인과 마찬가지로 작업 증명(PoW, Proof of Work) 합의 알고리즘을 사용했습니다. 이는 높은 보안성과 검증력을 제공했지만, 막대한 전기 소모와 처리 속도의 한계라는 문제를 안고 있었습니다. 이를 해결하기 위해 이더리움은 2022년 9월 '머지(Merge)'를 통해 이더리움 2.0 체제로 전환하며 합의 알고리즘을 지분 증명(PoS, Proof of Stake) 방식으로 변경했습니다.
PoS는 코인을 보유하고 있는 사용자 중 일부를 검증자로 선출하여 블록을 생성하고 보상을 받도록 하는 방식입니다. 이를 통해 에너지 소비는 크게 줄어들었고, 네트워크 확장성과 효율성도 향상되었습니다. 검증자는 일정량 이상의 ETH를 예치해야 하며, 부정 행위 시 패널티를 받는 구조입니다.
이더리움 2.0의 궁극적인 목표는 '샤딩(Sharding)'을 통해 네트워크를 수십 개의 작은 체인으로 나누고, 병렬로 처리함으로써 처리 속도와 확장성을 대폭 향상시키는 것입니다. 현재는 베이스 레이어의 안정화 이후, 레이어2(L2) 솔루션인 옵티미스틱 롤업, 제로지식 롤업 등이 활발히 도입되고 있으며, 이를 통해 트랜잭션 비용은 낮추고 처리량은 증가시키는 구조가 구축되고 있습니다.
이러한 기술적 전환은 이더리움을 보다 지속 가능한 블록체인 플랫폼으로 진화시키며, 글로벌 금융 인프라로의 역할을 수행할 수 있는 기반을 마련하고 있습니다. 기존 PoW 기반의 환경과 비교하면 환경친화성, 운영 효율성, 개발 유연성 등 다양한 측면에서 큰 발전이라 할 수 있습니다.
이더리움은 단순한 암호화폐 플랫폼을 넘어, 탈중앙화된 인터넷과 새로운 디지털 생태계를 구현하는 데 핵심적인 역할을 하고 있습니다. 스마트 계약과 EVM, PoS 합의 알고리즘을 기반으로 한 이더리움의 작동 방식은 기술적 완성도와 확장성을 모두 갖추고 있으며, 향후 웹3.0 시대의 중심 인프라로 자리매김할 것입니다. 이더리움을 이해하는 것은 단지 하나의 플랫폼을 아는 것이 아니라, 미래 디지털 사회의 구조를 이해하는 길이기도 합니다.