레이어 2 솔루션이란? 블록체인 확장성 문제의 해결사

안녕하세요, SeersWill입니다.

이번 포스팅에서는 지난 포스팅에서 소개했던 블록체인 트릴레마를 극복하기 위한 여러 가지 기술 중에서 가장 중요한 레이어 2 솔루션에 대해 자세하게 다뤄보려고 합니다.

레이어 2는 메인체인(레이어 1) 위에 별도의 네트워크를 만들어 거래를 처리한 후, 그 결과만 메인체인에 기록하는 방식입니다.

덕분에 메인체인의 보안성은 유지하면서 훨씬 저렴한 수수료로 빠르게 처리할 수 있습니다.

이런 구조 덕분에 레이어 2는 블록체인 확장성의 혁신으로 불리고 있습니다.

그럼 이제부터 레이어 2 솔루션이 무엇인지 그리고 어떻게 블록체인 트릴레마 극복에 기여하고 있는지에 대해 이야기해 보겠습니다.

레이어 2 솔루션이란? 블록체인 확장성 문제의 해결사

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◈ 레이어 2 솔루션이란? 블록체인 확장성 문제의 해결사

블록체인은 2009년 비트코인으로 세상에 처음 등장하면서 금융, 산업, 사회 전반에 걸쳐 돌풍을 일으켰습니다.

하지만 현실적으로 블록체인이 전 세계 수억 명이 동시에 사용하는 글로벌 인프라로 확장되기에는 치명적인 한계가 있었습니다.

바로 확장성(Scalability) 문제입니다.

블록체인 네트워크는 탈중앙화를 유지하기 위해 네트워크 참가자 모두가 데이터를 검증하고 동기화해야 합니다. 이 과정에서 처리 속도는 느려지고, 사용자가 몰리면 거래 비용(가스비)은 급등하게 됩니다. 실제로 이더리움 메인체인(레이어 1)은 초당 약 15건 정도의 트랜잭션만 처리할 수 있습니다. 전 세계 수억 명이 결제와 데이터를 처리하는 환경에는 턱없이 부족한 수치입니다.

이러한 상황에서 등장한 것이 레이어 2 솔루션입니다.

 

레이어 2는 블록체인의 보안성과 탈중앙화를 유지하면서 동시에 확장성도 해결할 수 있는 기술입니다. 즉, 레이어 1이 핵심 데이터와 보안 기능을 담당하는 ‘기초 도로’라면, 레이어 2는 그 위에 건설된 ‘고속 우회도로’와 같습니다. 거래를 레이어 2에서 빠르고 저렴하게 처리한 뒤, 그 결과만 메인체인에 기록해 최종 합의를 도출하는 구조라고 보면 됩니다. 덕분에 메인체인의 혼잡도는 낮아지고, 트랜잭션 비용은 절감되며, 처리 속도는 비약적으로 향상됩니다.

 

레이어 2의 기술 방식은 아래와 같이 다양합니다.

• 롤업(Rollup): 다수의 거래를 하나로 묶어 레이어 1으로 전송합니다. 롤업에는 옵티미스틱과 ZK 방식이 있습니다.
• 플라즈마(Plasma): 체인을 분할해 별도 하위 체인에서 거래를 처리하고 필요한 데이터만 메인체인에 전송합니다.
• 사이드체인(Sidechain): 레이어 1과 연결된 독립적인 체인에서 거래를 처리하며, 메인체인과 일정 주기로 상태를 동기화합니다.

이 중 현재 가장 활발하게 상용화된 방식은 롤업으로, 특히 이더리움의 확장성 해결을 위해 옵티미스틱 롤업과 ZK 롤업 프로젝트들이 경쟁적으로 개발되고 있습니다.

 

레이어 2의 핵심 장점은 크게 3가지로 요약할 수 있습니다.

1. 속도: 메인체인보다 수십 배 빠른 트랜잭션 처리 속도.
2. 비용: 가스비 절감으로 사용자 부담 감소.
3. 호환성: 메인체인의 보안과 탈중앙화는 유지하면서 확장 가능.

쉽게 말해, 레이어 2는 현재 블록체인이 직면한 '확장성-보안성-탈중앙화'의 균형을 깨지 않고도 확장성을 강화할 수 있는 혁신적 기술입니다. 이로 인해 디파이, NFT, 게임파이 등 블록체인 기반 서비스는 더 많은 사용자를 수용할 수 있게 되었으며, 실질적인 대중화를 향한 첫발을 내딛게 되었습니다.

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◈ 대표 기술: 옵티미스틱 롤업과 ZK 롤업의 차이

레이어 2 솔루션의 핵심 기술은 크게 두 가지로 나뉩니다. 바로 옵티미스틱 롤업(Optimistic Rollup)과 제로 지식 롤업(ZK Rollup)입니다. 이 두 기술은 레이어 2의 성능과 특성을 결정짓는 핵심 요소지만, 각각의 작동 방식과 장단점에서는 그 차이가 뚜렷합니다.

 

먼저 옵티미스틱 롤업은 이름 그대로 낙관적인 가설에서 시작됩니다. 즉, 모든 트랜잭션이 정상적이고 문제가 없다고 간주(Optimistic)하고 거래를 처리합니다. 만약 누군가 잘못된 거래를 포함했다면, 일정 기간(챌린지 기간) 내에 네트워크 참가자가 증거를 제출해 해당 거래를 무효화할 수 있습니다.

• 장점: 복잡한 계산을 최소화해 초기 처리 속도가 매우 빠르고 구현이 비교적 쉽습니다.
• 단점: 챌린지 기간이 보통 1~2주 정도로 길기 때문에, 출금 같은 확정성(finality)이 필요한 작업에서는 시간이 지연될 수 있습니다.

옵티미스틱 롤업은 디파이 서비스에서 유동성을 자주 이동시켜야 할 때 유용합니다. 현재 이더리움 기반의 대표적인 옵티미스틱 롤업 프로젝트로는 아비트럼(Arbitrum)과 옵티미즘(Optimism)이 있습니다. 이들은 활발한 생태계를 형성하며 이더리움의 혼잡 문제를 완화하는 데 기여하고 있습니다.

 

반면 제로 지식 롤업(ZK Rollup)은 모든 트랜잭션에 대해 암호학적 증명(Zero-Knowledge Proof)을 생성해 거래의 유효성을 즉각 증명하는 기술입니다. 거래 처리 후 생성된 증거는 메인체인에 제출되며, 이 증명만으로도 거래의 정당성을 확인할 수 있습니다.

• 장점: 확정성이 즉시 확보되어 출금과 같은 작업이 매우 빠릅니다. 보안성도 뛰어나며 불필요한 챌린지 기간이 없습니다.
• 단점: 기술적 난이도가 높고, 초기 개발 비용과 시간이 많이 소요됩니다.

ZK 롤업은 특히 게임, NFT, 결제 서비스처럼 빠르고 확실한 거래 완료가 필수인 분야에서 그 빛을 발합니다.

대표적인 프로젝트로는 zkSync, StarkNet 등이 있으며, 이들은 ZK 기술의 한계를 극복하고 대중화에 한걸음 더 다가서고 있습니다.

 

옵티미스틱 롤업과 ZK 롤업의 차이는 결국 ‘확정 시점’과 ‘보안 처리 방식’에 있습니다. 즉, 옵티미스틱은 속도와 단순함에, ZK는 보안성과 즉시성에 주안점을 둔 기술입니다. 사용자와 개발자 입장에서는 거래 확정까지 기다릴 수 있는지, 또는 즉시 거래 완료가 필요한지에 따라 선택지가 달라질 수 있습니다. 실제로 많은 레이어 2 프로젝트는 이 두 기술의 장점을 혼합하거나, 서로 보완적으로 사용하려는 노력을 기울이고 있습니다.

결국 옵티미스틱과 ZK 롤업은 레이어 2 생태계에서 상호 경쟁하면서도 각자의 특성에 맞는 분야로 확장하고 있습니다. 이 두 기술은 블록체인이 직면한 확장성 문제를 해결하는 데 있어 가장 유력한 도구로써, 블록체인 기술 발전의 방향을 제시하고 있다고 할 수 있습니다.

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◈ 블록체인 트릴레마 극복을 위한 레이어 2의 핵심 역할

블록체인 업계에서 자주 언급되는 개념 중 하나가 바로 블록체인 트릴레마(Blockchain Trilemma)입니다. 이는 2017년 이더리움 창립자인 비탈릭 부테린이 제시한 개념으로, 블록체인은 확장성(Scalability), 보안성(Security), 탈중앙화(Decentralization)라는 세 가지 요소를 동시에 완벽히 달성하기 어렵다는 것을 의미합니다.

• 확장성은 더 많은 사용자와 트랜잭션을 빠르고 저렴하게 처리할 수 있는 능력,
• 보안성은 네트워크와 데이터의 무결성을 보장하는 능력,
• 탈중앙화는 소수의 기관이 아닌 분산된 참여자들이 네트워크를 운영하는 구조를 의미합니다.

블록체인 1세대인 비트코인과 2세대인 이더리움은 보안성과 탈중앙화에는 성공했지만, 확장성에서는 심각한 한계를 보였습니다. 예를 들어, 이더리움 메인체인은 초당 15~30건 정도의 트랜잭션만 처리할 수 있는데, 이는 글로벌 결제 시스템이 되기에는 턱없이 부족한 속도입니다. 사용자와 서비스가 몰리면 수수료가 폭등하고 거래 지연이 발생해 일반 사용자가 접근하기 어려운 시스템인 것입니다.

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▶ 레이어 1에서 레이어 2로 : 구조적 한계의 해소

트릴레마를 해결하기 위한 노력은 다양하게 진행되어 왔습니다. 메인체인(레이어 1)에서 구조적 개선을 시도하는 샤딩, 합의 알고리즘 변경 등이 있었지만, 보안성과 탈중앙화를 그대로 유지하면서 확장성까지 확보하기란 쉽지 않았습니다.
이때 등장한 것이 바로 레이어 2 솔루션입니다. 레이어 2는 레이어 1 위에 별도의 거래 처리 계층을 두고, 트랜잭션을 오프체인 또는 세컨드 체인에서 처리한 뒤 결과만 레이어 1에 기록하는 방식입니다. 이를 통해 메인체인의 탈중앙화와 보안을 유지하면서도 확장성을 대폭 향상시킬 수 있게 된 것입니다.

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▶ 트릴레마의 요소별 레이어 2의 기여

블록체인의 트릴레마는 확장성, 보안성, 탈중앙화라는 세 요소를 동시에 충족하기 어렵다는 문제로, 블록체인 기술의 한계로 지적되어 왔습니다. 하지만 레이어 2는 각 요소별로 혁신적인 방식으로 기여하며, 트릴레마를 실질적으로 완화하는 역할을 하고 있습니다.

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✅ 확장성(Scalability) 기여

 

블록체인이 글로벌 결제 네트워크로 사용되려면 초당 수천, 수만 건 이상의 트랜잭션 처리 능력이 필요합니다. 하지만 레이어 1에서 이러한 처리량을 확보하려면 블록 크기를 키우거나 블록 생성 시간을 단축해야 하는데, 이는 네트워크에 대한 부담을 키우고 보안이나 탈중앙화를 훼손할 가능성이 있습니다.

레이어 2는 트랜잭션을 레이어 1이 아닌 오프체인 또는 별도의 체인에서 병렬로 처리한 뒤, 그 결과만 메인체인에 기록합니다. 예를 들어 롤업 기술의 경우, 수천 건의 트랜잭션을 하나로 묶어 레이어 1에는 단일 트랜잭션으로 기록함으로써 메인체인의 처리 한계를 사실상 수백 배 이상 확장시킬 수 있습니다.
실제 zkSync, 아비트럼 등의 롤업 프로젝트는 초당 수천 건의 거래를 처리할 수 있어 기존 레이어 1의 한계를 뛰어넘었습니다. 이를 통해 사용자가 많아져도 네트워크가 느려지거나 수수료가 급등하는 현상을 방지할 수 있습니다.

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✅ 보안성(Security) 기여

 

블록체인에서 보안성은 네트워크 내 자산의 안전과 데이터 무결성을 보장하는 핵심 요소입니다. 레이어 1이 가진 보안성을 유지하지 않고 별도의 체인에서 거래를 처리하면 자칫 중앙화나 검증 부실로 이어질 수 있습니다.

하지만 레이어 2의 핵심 기술은 레이어 1의 보안성을 그대로 계승합니다. 즉, 롤업 기반의 레이어 2는 트랜잭션 최종 합의를 메인체인에 맡기기 때문에, 해커가 레이어 2 자체를 공격하더라도 레이어 1에서 검증되지 않은 거래는 무효 처리됩니다.
예를 들어 ZK 롤업의 경우 각 트랜잭션에 대한 암호학적 증명을 레이어 1으로 전송하고, 레이어 1이 이를 검증함으로써 높은 보안 수준이 유지됩니다. 옵티미스틱 롤업은 챌린지 기간 동안 누구나 부정확한 거래를 감지하고 증명할 수 있어 사후 검증을 통한 보안이 유지됩니다.
이처럼 레이어 2는 메인체인과 상호보완적인 보안 구조로 신뢰성을 유지합니다.

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✅ 탈중앙화(Decentralization) 기여

 

블록체인 철학의 핵심은 소수 권력이나 중앙 서버에 의존하지 않고 다수의 독립된 참여자가 네트워크를 운영하는 탈중앙화에 있습니다. 하지만 확장성을 위해 일부 레이어 1 체인은 검증 노드 수를 줄여 중앙화에 가까운 구조를 선택하기도 합니다.

레이어 2는 메인체인의 탈중앙화 모델을 유지하면서도 확장성을 달성할 수 있는 방법을 제공하는 기술입니다. 레이어 2에서 트랜잭션을 처리하는 노드 역시 다수의 참여자가 운영할 수 있으며, 트랜잭션 결과는 메인체인으로 제출되어 다수 노드의 합의를 도출해 냅니다.
예를 들어 옵티미즘과 아비트럼 네트워크는 누구나 참여할 수 있는 탈중앙화된 롤업 노드 구조를 갖추고 있으며, 운영 방식 또한 커뮤니티 기반의 DAO로 점차 전환되고 있습니다.
결과적으로 레이어 2는 중앙 서버 의존도를 높이지 않고도 사용자의 체험을 개선하고, 블록체인의 근본 가치를 지켜내는 역할을 하고 있습니다.

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◈ 결론 : 각 요소를 동시에 충족하는 유일한 방법

확장성만 고려한다면 중앙 집중 서버로 거래를 몰아 속도를 높이는 방법이 가장 쉽습니다. 하지만 그것은 탈중앙화와 보안을 포기하는 잘못된 선택이 될 수 있습니다. 레이어 2는 트릴레마의 세 요소를 모두 만족시키면서, 확장성 문제를 해결할 수 있는 유일한 현실적 방안입니다.

따라서 레이어 2는 단순한 보조 기술이 아니라, 블록체인 대중화와 미래 성장을 위한 필수 인프라라고 할 수 있습니다.

 

이렇듯 어떤 문제를 해결하기 위한 기술은 끊임없이 생겨나고 있으며, 앞으로도 더욱 편리하고 유용한 기술은 쉼 없이 탄생할 것입니다. 비록 우리 자신이 그런 기술 개발에 직접 발을 담그고 있지는 않다 하더라도 그 기술들에 관심을 가지고 이해하고자 노력한다면, 그 기술들은 인류의 행복과 번영을 위해 발전하고 또 기여하리라 생각합니다.

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참 고 :

1. 트릴레마(Trilemma)의 뜻과 사례, 쉽고 자세한 해설

2. 블록체인이란? 개념부터 원리까지 한눈에 정리한 완벽 가이드

3. 영지식 증명이란? 블록체인 시대, 보안을 바꾸는 마법의 기술