[테크M 독점제휴=MIT테크놀로지리뷰] 캐나다의 한 수력발전 기업이 비트코인 채굴자들을 위한 상품을 발표했다. 그리고 순식간에 매진됐다.

몬트리올에서 동쪽으로 60마일(97km) 떨어진 퀘벡 주의 세인트 히아신스에 위치한 오래된 공업단지는 첨단 기술 산업과는 아무런 관련이 없어 보인다. 거대한 초콜릿 공장에서 나오는 짙게 깔린 카카오 볶는 냄새가 길가의 트레일러나 낡은 사무실의 느낌에 더해진다. 근처에는 음향기기 수리점과 가축질병검역센터, 그리고 문을 닫은 거대한 유가공업체의 공장이 있다. 그 뒤에는 한때 수프 회사의 창고로 쓰이던 오래된 단층 건물이 있고, 옆에는 기저귀를 만드는 공장이 있다. 어쩌면 당신은 내부 공사가 진행중임을 알려 주는 비닐꾸러미와 주차장을 채우고 있는 신형 회사차를 보고, 이곳이 완전히 버려진 곳은 아님을 눈치챌지 모른다. 물론 이곳에서
최첨단 사업이 진행되고 있음을 알려주는 가장 큰 신호는 건물 바깥 주차장까지 들리는 낮은 팬 소리로, 이는 똑같은 작업을 매일매일 반복하고 있는 수천 대의 컴퓨터에서 나는 소리다.

이 컴퓨터들은 북아메리카에서 가장 큰 암호화폐 채굴기업 중 하나인 비트팜의 소유다. 한때는 버려진 공장이었지만, 글을 쓰는 2018년 4월에는 7000대의 신발 박스 크기의 컴퓨터가 단층 건물을 촘촘하게 채운 상태로 돌아가고 있으며, 7월이면 컴퓨터 수가 1만 4000대로 늘어날 예정이다. 각각의 컴퓨터에서 나온 전선과 라우터들은 차가운 캐나다의 공기에 노출돼 있다. 다른 쪽 면은 수천 개의 동일한 팬이 더운 공기를 바깥으로 뿜어내고 있다. 티셔츠와 청바지를 입은 몇 명의 직원들이 바쁘게 돌아다니고 있으며, 그들의 뺨은 열기로 붉게 달아올라 있다. 싸늘한 바깥 날씨에도 불구하고 팬에서 나오는 열기는 사람을 숨막히게 한다.

‘리그’라 불리는 이 컴퓨터들은 특별한 목적으로 만들었다. 기온과 습도의 변화에 견디도록 만들었을 뿐 아니라, 한 가지 계산을 매초 수조 번 하면서도 이를 쉬지 않고 반복할 수 있게 만들었다.

이들이 소모하는 에너지는 엄청나다. 세인트 히아신스에 위치한 7000대의 컴퓨터는 몬트리얼의 아이스하키 경기장이 매진됐을 때보다 더 많은 전기를 소모한다.

2009년 시작된 암호화폐 붐 이후 오늘날 채굴에 사용되는 컴퓨터 수는 수백만 대에 이른다. 지난 10년 간 대부분의 채굴작업은 중국이나 루마니아와 같이 전기가 충분하고 규제가 적은 지역에서 이뤄졌다. 2016년 캐나다의 하이드로-퀘벡은 마이크로소프트나 아마존이 운영하는 데이터 센터를 유치하기 위한 계획을 발표했다. 암호화폐 채굴자들 또한 이 계획에 응했으며, 2017년 9월에는 제안을 받기 시작했다. 하지만 곧 채굴자들의 수요는 발전소가 수용할 수 있는 전력량을 넘어섰다. 퀘벡은 이들 중 일부만을 받아들였다. 하지만 그럼에도 불구하고 퀘벡 주는 암호화폐 채굴의 새로운 중심지로 떠올랐다. 이는 하이드로-퀘벡이 특히 전력수요가 높은 겨울 시즌에 이 채굴회사들의 에너지 수요를 얼마나 채울 수 있을지에 대한 의문을 불러왔다. 한편, 환경주의자들과 사회정의를 요구하는 이들은 하이드로-퀘벡의 이러한 사업이 가져올 생태적, 문화적 충격을 우려하고 있다. 이는 또한 암호화폐의 진정한 가치라는 쉽지 않은 윤리적인 질문으로 이어진다.

무의미한 퍼즐

암호화폐는 본질적으로 많은 에너지를 필요로 한다. 블록체인은 분산화된 장부로 이 장부의 안전성은 상당수 ‘작업 증명’이라는 기술에 의존한다. 매 10분마다 비트코인은 새로운 거래들을 기록한 ‘블록’의 검증 문제를 푼 이에게 보상을 준다. 이 문제는 거래 데이터를 ‘해쉬’라 부르는 기호열로 바꾸는 것이며, 참여자들은 특정한 조건을 만족할 때까지 이를 반복한다. 이 작업은 고도의 정교함 대신, 사실상 복권 번호를 추측하는 것과 비슷한 것으로 그저 수많은 시도를 필요로 할 뿐이다.

"수학적으로는 풀 수 없는 무의미한 퍼즐을 푸는 셈입니다.”

MIT의 기술혁신학과 부교수이며, 암호경제학 연구실을 이끄는 크리스찬 카탈리니의 말이다. “모든 시도를 하나씩 할 수밖에 없습니다.” 채굴자들은 바로 이 일을 하고 있으며, 이 일을 하는데 가장 중요한 것은 전기다.

카탈리니는 비트코인과 같은 탈중앙화된 시스템은 참여자들이 서로를 불신하기 때문에 이를 해결하기 위해 자원을 많이 소모하게 만드는 것이 반드시 필요하다고 말한다. 가령, 미국 연방은행처럼 그 나라의 화폐를 보증하는 중앙 은행을 보유하는 것 대신 비트코인 같은 암호화폐는 모든 거래를 투명하게 만들고, 모든 이들이 거래를 검증할 수 있게 만들어 화폐의 부정 사용을 막는다. 따라서 이 장부를 수정하려는 모든 시도가 아예 불가능하도록 만들어져 있다.

“이는 사실 사용자와 공격자 사이에 경제적 비용을 부과하는 셈입니다. 만약 누군가가 가짜 거래를 만들어 이 시스템을 붕괴시키려 하거나 합법적인 거래를 뒤집으려 한다면, 이를 위해서는 엄청난 양의 에너지를 소모해야 합니다. 즉 공격으로 얻을 수 있는 이익보다 더 큰 비용이 들도록 만들어 합리적인 공격자라면 공격을 단념하게 만든 것이죠.”

하지만 이는 합법적인 거래 또한 자신을 증명하기 위해 아주 많은 에너지를 소모해야 함을 뜻한다.

아일랜드 메이누스 대학의 데이비드 말론은 네트워크 시스템 모델링 전문가다. 그는 비트코인 해시 레이트, 곧 채굴을 위해 필요한 계산량이 대략 25,000,000,000,000,000,000회/초, 곧 초당 2500만 테라해시에 해당한다고 말한다. 4년 전에는 초당 30만테라해시에 불과했으며 이 숫자는 갈수록 빠르게 늘어나고 있다.

컴퓨터는 40도 이상의 온도에서는 정상적으로 작동하지 않으며, 따라서 이를 냉각시키는데 필요한 에너지를 포함하면, 말론은 비트코인 하나만으로도 모든 순간에 아일랜드라는 국가 하나보다 더 많은 전기를 쓰고 있다고 말한다. 비트코인은 가장 거대한 작업 증명 기반의 암호화폐다. 하지만 암호화폐는 비트코인 외에 적어도 1500개 이상이 작동하고 있으며, 이들 모두가 에너지를 필요로 한다.

채굴과정에서 가장 큰 비용은 당연히 전기다. 따라서 채굴장은 전기를 값싸게 쓸 수 있어야 한다. 바로 이 점 때문에 킬로와트시(kwh) 당 비용이 9센트에 불과한 중국에서 채굴 붐이 일었던 것이다. 그러나 중국 정부의 규제와 전력 부족을 염려한 여러 채굴자들이 새로운 장소를 찾아 나섰다. 채굴 회사들은 투자자에게 자신들이 환경친화적임을 보이고 싶어했으며, 따라서 중국이 기후변화에 미치는 영향 또한 이들이 중국을 떠난 이유 중 하나가 됐다.

중국은 지난 수 년 동안 세계에서 온실가스를 가장 많이 내뿜은 국가다. 그 이유 중 하나는 중국 인구가 세계에서 가장 많기 때문이다. 또 다른 이유는 중국이 온실가스를 가장 많이 내뿜는 에너지원인 석탄을 이용해 전기를 만들기 때문이다. 중국에 이어 두 번째로 암호화폐 채굴을 많이 하는 미국 역시 대부분의 전기를 화석연료로 만들어 충당한다. 암호화폐와 에너지 소비 분야의 선두 연구기관인 디지코노미스트는 나머지 국가의 채굴자들을 포함할 경우, 암호화폐 산업이 매년 약 2900만 톤의 탄소를 대기로 내뿜는다고 말한다. 이는 아프가니스탄, 크로아티아, 케냐, 파나마 같은 나라가 내뿜는 탄소 양보다도 많은 것이다.

비트팜의 창업자인 피에르-루크-큄퍼가 자신의 2만 대의 컴퓨터에 들어갈 전기를 수력으로 만들 수 있는 퀘벡 주에 채굴장 다섯 개를 모두 세운 이유도 바로 이것이다. 큄퍼와 그의 동료들은 2009년부터 암호화폐 산업에 관여해왔다. 그들이 회사를 세운 것은 2017년 말로 퀘벡 주에 채굴자들이 몰려오던 시기다.

“우리는 에너지를 많이 사용합니다. 이 에너지들은 청정에너지여야 합니다. 만약 환경에 악영향을 미친다면 문제가 될 겁니다.”

하이드로-퀘벡은 자사의 수력발전으로 만들어지는 전기가 거대한 공급량과 청정하고, 재활용이 가능하다는 점에서 이상적인 해법이라고 홍보했다. 이들은 암호화폐 채굴을 위해 ‘남는’ 에너지, 곧 다음 10년 동안 100테라와트를 추가로 생산할 수 있다고 말한다.

하지만 이들의 말처럼 수력 발전이 진정한 의미에서 청정에너지인가에 대해서는 논란의 소지가 있다. 특히 보존 생물학자들은 이 주장에 강하게 반발하고 있다. 그들은 수력발전으로 비트코인을 만든다는 점을 제외하더라도 수력발전소 건설이 환경에 미치는 영향이 그 어떤 산업보다도 크다고 말한다.

물 속에 잠긴 수백만 에이커의 땅

수력 발전은 물의 흐름, 높은 곳에서 낮은 곳으로 떨어지는 물을 이용해 터빈을 돌려 전기를 만들어, 석탄이나 다른 화석연료와는 비교할 수 없을 정도로 깨끗하다. 하지만 수력 발전 역시 환경에 커다란 영향을 미친다. 가장 큰 피해는 물을 담을 저수지를 만드는 과정에서 발생한다. 퀘벡과 같은 지역에서는 이 과정에서 종종 지구에서 가장 효율적인 온실가스 변환 능력을 가지고 있으며, 탄소를 자신의 몸 안에 저축하는 능력이 뛰어난 숲을 물속에 잠기게 만든다. 또한 물속에서 나무들이 썩을 경우 이산화탄소보다 훨씬 더 온실가스 효과에 악영향을 미치는 메탄을 내뿜는다.

“수십 만에서 수백 만 에이커의 땅을 물속에 잠기게 만드는 것입니다.” 코넬 대학의 보존 생물학자 제프 웰스의 말이다. 그는 2011년 북부수림 산업화의 효과에 대한 연구를 이끈 바 있다. “온실가스를 내뿜으면서 이 지역에서 탄소를 다시 흡수할 수 있는 능력을 없애는 셈입니다.” 그는 말을 덧붙였다. “게다가 모든 생태계가 사라지지요.”

연구자들은 수력발전이 세계적으로 온실효과에 미치는 영향력을 계산했다. 그 결과 모든 암호화폐 채굴이 수력발전을 이용할 경우 이로 인해 발생하는 이산화탄소 양은 900만 톤이며 여기에 15만 톤의 메탄 가스가 배출되는 것으로 나타났다.

냉한대 기후에서의 수력발전은 열대 기후에 비해서는 이산화탄소와 메탄가스를 덜 내뿜는다. 하지만 그 지역만이 받는 환경적 영향이 존재한다. 북부한대수림으로 알려진 이 숲은 단순히 탄소를 가두는 역할만 하지 않는다. 수림을 지나는 강은 극지의 빙하에 물을 공급하며, 전지구적 기후에 영향을 미치는 대양의 해류와도 관련이 있는 것으로 믿고 있다. 또한 하이드로-퀘벡이 만든 댐은 도시와 멀리 떨어져 있으며 이는 전력 전송을 위한 전선과 변전소 등 추가적인 시설이 필요함을 의미한다. 이는 야생동물의 서식지를 파괴하고, 새들을 죽이며 새로운 침입종을 끌어들일 수 있다.

하이드로-퀘벡의 대변인인 마크-앙트완 풀리오는 모든 댐은 건설 전에 완전한 환경영향평가를 받는다고 장담했다. 그는 새로운 블록체인 사업에 대한 분석을 하고 있으며, 추가적인 전력이 필요할 경우 이를 위한 투자를 받을 것이라고 말했다. 그의 유일한 걱정은 암호화폐 산업이 늘 일정한 전력을 요구하기 때문에 캐나다의 겨울 시즌처럼 전력 소모가 가장 심할 때, 이를 어떻게 해결할 것인가 하는 것이다.

“퀘벡은 주민들이 전기로 난방을 해결합니다. 따라서 영하 20도 이하로 떨어지는 며칠 동안은 전력 수요가 매우 높아집니다. 우리는 겨울 시즌에 블록체인 산업에서 소모하는 전력량을 분석하는 중입니다. 한 가지 답은 블록체인 회사들에게 겨울 시즌 동안 가동률을 낮추도록 요구하는 것입니다.”

하루하루가 바로 수십 만 달러의 돈으로 바뀌는 업계가 이러한 요구를 쉽게 들을 것으로 보이지는 않는다.

한편 웰스는 거대한 댐이 증가하기보다는 감소할 것이라고 생각한다. “나는 이 지구가 유지하고 있는 생태계를 파괴하는 것은 좋은 방법이 아니라는 생각에 기초한 연구를 시작했습니다. 거대한 댐은 점점 사라질 겁니다. 암호화폐나 다른 투기적인 기술을 위해 댐을 짓는다는 것은 말도 안되는 주장입니다.”

그러나 큄퍼와 같은 채굴자들은 암호화폐가 아직 입증되지 않았다거나 지나가는 실험에 불과하다는 생각에 동의하지 않는다. 그는 블록체인은 네트워크 서버나 인터넷처럼 이미 입증된 기술이라고 말한다. 그리고 수력 발전으로 암호화폐 채굴에 전력을 공급하는 것은 암호화폐 응용 프로그램에 대한 치솟는 관심과 수요를 환경친화적으로 해결할 수 있는 방법이다. 그는 자기들과 같은 회사가 만들어내는 추가적인 이익이 있다고 말한다.

바로 비트팜의 공장 다섯 곳은 모두 퀘벡의 버려진 창고였다는 점이다. 그들은 지역 경제에 투자하고 있으며 주민들을 직원으로 채용하고 있다.

그가 약속하는 또 다른 혁신은 바로 탄소 배출을 앞으로 더 낮추겠다는 것이다.

비트팜의 세인트 히아신스 채굴장에서 멀지 않은 곳에 위치한 작은 스타트업인 K.E.Inc는 북미에서 암호화폐 채굴이 일어나는 방식을 근본적으로 바꾸려 하고 있다. 창업자인 푸아드 네자드는 데이터센터를 위한 냉각시스템 구축 경험이 풍부하다. 새로운 채굴장을 만들려는 이들이 그에게 효율적인 냉각시스템을 요청하자 그는 1200대의 컴퓨터를 수용할 수 있는 조립식 구조를 만들었다.

네자드는 이 장치의 컴퓨터들은 같은 양의 에너지를 필요로 하지만 환기시스템을 잘 활용해 난방과 냉각에 드는 에너지를 낮췄다고 말한다. 컨테이너와 비슷한 형태의 이 장치는 어떤 장소에나 설치할 수 있어, 기존 건물의 배선 등을 바꿀 필요가 전혀 없다는 장점을 갖고 있다. 또한 컴퓨터에서 나오는 열을 쉽게 배출할 수 있다. 네자드는 이 장치를 이용해 건물 난방을 해결하거나, 아니면 퀘벡과 같은 추운 곳에서도 토마토와 딸기 같은 작물을 연중 어느 때나 먹을 수 있게 할 수 있는 온실을 만드는 것이 전혀 불가능한 일은 아니라고 말한다.

텅 빈 종이박스

그렇다면 암호화폐와 같은 블록체인을 응용한 기술들은 지구에 얼마나 큰 영향을 미치는 걸까? 이 질문에 대한 대답은 미래의 블록체인 기술 또한 이렇게 에너지를 많이 필요로 하는 ‘작업 증명’ 방식을 사용할지에 달려 있다.

한 가지 대안은 ‘지분 증명’이다. 지분 증명은 사람들에게 자원이 많이 필요한 계산 퍼즐을 풀게 하는 대신, 블록을 만드는 이가 자본을 투자할 것을 요구한다. 지난해 말, 블록체인 컨소시엄인 이더리움은 암호화폐 채굴방식을 지분 증명으로 바꿀 계획을 발표했다. 만약 이더리움의 이 실험이 성공한다면, 이더리움은 작업 증명에서 지분 증명으로의 전환에 성공하는 첫 암호화폐가 될 것이며, 다른 많은 암호화폐들이 이더리움을 따라갈 것이다.

설사 이 실험이 실패한다 하더라도, 모든 코인이 서로 거래하며 교환이 가능해지고 에너지를 많이 소모하는 채굴이 단순한 거래감시로 바뀐다면, 결국 비트코인과 같은 주요 암호화폐에 들어가는 에너지가 감소하게 될 것이다.

하지만 그 전까지는 비트팜과 같은 채굴회사들이 성장할 것이다. 세인트 히아신스의 한때 기저귀 공장이었던 곳의 뒷마당에 종이상자가 잔뜩 쌓여 있는데, 이것은 무엇일까? 바로 채굴회사들이 새로 컴퓨터를 구매해 추가하는 속도가 너무 빨라 직원들이 종이상자를 버릴 시간이 없어서 쌓인 것이다.

<본 기사는 테크M 제62호(2018년 6월) 기사입니다>