블록체인 속도 혁신: TPS(초당 거래 수)의 한계와 해결 방안

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TPS란 무엇인가?

블록체인 기술에서 TPS(Transaction Per Second)는 네트워크가 초당 처리할 수 있는 거래의 수를 의미합니다. 이는 블록체인 기술의 효율성을 측정하는 중요한 척도로, 현재의 주요 플랫폼들이 직면하고 있는 가장 큰 기술적 과제 중 하나입니다. 비트코인은 초당 약 7건의 거래를 처리할 수 있고, 이더리움은 30건 정도로 제한적입니다.

이러한 한계는 네트워크의 혼잡과 거래 수수료 상승으로 이어질 수 있습니다. 높은 TPS를 달성하기 위한 기술적 해결 방안이 블록체인의 대중화를 위해 필수적입니다.

TPS 한계의 원인

1. 블록 크기 제한: 블록체인은 블록 크기가 제한되어 있어 한 번에 저장할 수 있는 거래 수에 한계가 있습니다. 이를 확장하면 데이터 전송 속도와 저장 공간 요구가 증가합니다.

2. 네트워크 합의 알고리즘: 블록체인은 탈중앙화를 유지하기 위해 합의 알고리즘을 사용합니다. 작업증명(PoW)과 같은 방식은 높은 보안을 제공하지만, 처리 속도가 느립니다.

3. 네트워크 혼잡: 사용자가 많아질수록 거래가 몰려 처리 속도가 느려지고, 이는 높은 거래 수수료로 이어집니다.

TPS를 높이기 위한 주요 기술

1. 샤딩(Sharding)
샤딩은 데이터를 여러 노드에 분산하여 처리 속도를 높이는 기술입니다. 이더리움 2.0은 샤딩을 도입하여 TPS를 획기적으로 개선하려고 합니다. 샤딩은 네트워크 보안을 유지하면서도 병렬 처리 능력을 증가시키는 데 효과적입니다.

2. 레이어 2 솔루션
레이어 2는 블록체인 외부에서 거래를 처리하여 네트워크의 부담을 줄이는 기술입니다. 대표적인 예로는 라이트닝 네트워크(Bitcoin)와 옵티미스틱 롤업(Ethereum)이 있습니다. 이러한 솔루션은 수수료 절감과 속도 향상을 동시에 제공합니다.

3. DAG(Directed Acyclic Graph)
전통적인 블록체인 구조를 대체할 수 있는 DAG는 노드가 이전의 여러 거래를 동시에 검증할 수 있게 하여 TPS를 증가시킵니다. IOTA와 같은 프로젝트가 이 기술을 채택하고 있습니다.

4. 하드웨어 업그레이드
네트워크 노드의 처리 능력을 높이기 위해 하드웨어를 업그레이드하는 것도 TPS 개선의 한 가지 방법입니다. 다만, 이는 탈중앙화의 수준을 저하시킬 수 있는 위험이 있습니다.

TPS 한계를 극복한 블록체인 사례

1. 솔라나(Solana)
솔라나는 프로그래머블 하드웨어와 고유한 합의 알고리즘(Proof of History)을 통해 초당 65,000건 이상의 거래를 처리할 수 있습니다. 이는 대규모 사용 사례에 적합한 블록체인을 만드는 데 성공적인 사례로 평가받고 있습니다.

2. 아발란체(Avalanche)
아발란체는 고유한 PoS 기반 합의 알고리즘을 사용하여 높은 TPS와 확장성을 제공합니다. 이를 통해 탈중앙화와 보안을 유지하면서도 속도를 확보했습니다.

미래 전망과 과제

TPS는 블록체인 기술이 금융, 게임, 의료 등 다양한 산업으로 확장되기 위해 해결해야 할 필수 과제입니다. 하지만 속도 개선만이 정답은 아닙니다. 높은 TPS를 구현하면서도 보안성과 탈중앙화를 유지해야 하는 것이 주요 도전 과제입니다. 미래에는 하드웨어와 소프트웨어의 융합적 접근이 이 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 할 것입니다.