작업 증명 및 지분 증명 (r1)

작업 증명 시스템의 핵심은 암호학적 해시 함수를 이용한 계산 작업이다. 이 함수는 임의의 길이의 데이터를 고정된 길이의 문자열로 변환하며, 결과값인 해시값은 입력 데이터가 조금만 달라져도 완전히 다른 값이 된다. 또한 해시값으로부터 원본 데이터를 역산하는 것이 사실상 불가능한 단방향성을 가진다.

블록체인에서 각 블록은 이전 블록의 해시값, 거래 데이터, 논스라는 임의의 숫자 등을 포함한 헤더 정보를 가지고 있다. 채굴자들은 이 블록 헤더의 해시값이 특정 조건(예: 특정 개수의 '0'으로 시작)을 만족하도록 논스 값을 무작위로 대입하며 반복적으로 계산한다. 이 조건을 만족하는 해시값을 찾는 것이 바로 '작업'에 해당한다. 네트워크는 주기적으로 이 목표값, 즉 '난이도'를 조정하여 평균적으로 새로운 블록이 생성되는 시간(예: 비트코인의 경우 약 10분)을 일정하게 유지한다.

난이도 조절 메커니즘은 네트워크의 전체 해시레이트(총 계산 능력)에 반응한다. 더 많은 채굴자가 참여하여 전체 계산 능력이 증가하면 블록 생성 시간이 빨라지므로, 네트워크는 목표값을 더 까다롭게 설정하여 난이도를 높인다. 반대로 채굴자가 줄어들면 난이도를 낮춘다. 이 자동 조절 시스템은 블록체인의 안정적인 출산 간격을 보장하는 근간이 된다.

작업 증명에서 채굴은 새로운 블록을 생성하고 네트워크를 보호하는 핵심 과정이다. 채굴자들은 트랜잭션 데이터와 이전 블록의 해시 값을 포함한 블록 헤더에 논스라는 임의의 숫자를 반복적으로 대입하며, 특정 조건을 만족하는 해시 값을 찾기 위해 경쟁한다. 이 조건은 현재 난이도에 의해 결정되며, 찾아야 하는 해시 값이 특정 숫자(타겟)보다 작아야 한다. 가장 먼저 조건을 만족하는 논스를 찾은 채굴자가 새로운 블록을 체인에 추가할 권리를 얻고, 그 대가로 블록 보상과 트랜잭션 수수료를 받는다.

이 과정은 엄청난 계산 작업을 수반하며, 그에 따라 막대한 양의 전력을 소비한다. 채굴자들은 성공 확률을 높이기 위해 점점 더 강력하고 전력 효율이 높은 ASIC과 같은 전용 하드웨어를 도입한다. 전 세계 채굴 장비가 합쳐져 초당 수행하는 계산 시도 횟수를 나타내는 해시레이트는 네트워크 보안의 지표이자 동시에 에너지 소비량의 간접적 척도가 된다.

에너지 소비에 대한 비판은 주로 환경적 지속가능성에 초점을 맞춘다. 일부 연구는 특정 암호화폐 네트워크의 연간 에너지 사용량이 소규모 국가 수준에 달한다고 지적한다[2]. 이에 대한 대응으로 일부 채굴자들은 풍부하고 저렴한 재생 에너지원이 있는 지역으로 시설을 이전하거나, 버려지는 예인 가스를 활용하는 등의 방안을 모색한다. 그러나 작업 증명의 본질적 설계 상 높은 에너지 소비는 네트워크를 공격하는 데 드는 경제적 비용(공격 비용)을 극도로 높여 보안을 확보하는 데 기여하는 양면성을 지닌다.

비트코인은 나카모토 사토시에 의해 창안된 최초의 블록체인으로, 작업 증명 합의 알고리즘을 도입한 대표적인 사례이다. 이는 모든 암호화폐의 시초가 되었으며, 네트워크 보안을 위해 전 세계의 채굴자들이 경쟁적으로 계산 작업을 수행하는 모델을 정립했다.

라이트코인은 비트코인의 코드를 기반으로 하여 2011년에 출시되었다. 비트코인이 사용하는 SHA-256 해시 함수 대신 Scrypt 알고리즘을 채택하여, 일반적인 CPU나 GPU를 이용한 채굴에 더 친화적인 구조를 목표로 했다. 이는 당시 ASIC 장비의 독점적 채굴을 완화하려는 시도였다.

도지코인은 2013년 라이트코인에서 포크되어 생성된 코인으로, 시작부터 농담처럼 출발했으나 활발한 커뮤니티를 형성했다. 라이트코인과 마찬가지로 Scrypt 알고리즘을 사용하며, 빠른 블록 생성 시간과 무한에 가까운 공급량을 특징으로 한다.

비트코인 캐시는 2017년 비트코인의 하드 포크로 생성되었다. 블록 크기를 1MB에서 8MB, 이후 더욱 증가시켜 거래 처리량과 속도를 높이는 것을 핵심 목표로 삼았다. 이는 확장성 논쟁에서 비롯된 포크의 대표적인 결과이다.

모네로는 프라이버시와 익명성을 강조하는 코인으로, 작업 증명을 사용하지만 ASIC 장비에 의한 채굴 독점을 방지하기 위해 RandomX라는 CPU 친화적 알고리즘을 사용한다. 이는 탈중앙화된 채굴 참여를 유도하는 설계 철학을 반영한다.

검증자는 자신이 보유한 암호화폐를 특별한 계약(스마트 계약)에 잠그는 스테이킹 과정을 통해 네트워크에 참여할 자격을 얻는다. 이때 잠그는 코인의 양은 '스테이크'라고 불리며, 일반적으로 검증자의 권한과 보상은 스테이크의 양에 비례한다. 스테이킹된 자산은 네트워크에 대한 투표권과 유사한 역할을 하며, 악의적인 행위를 방지하기 위한 담보로도 기능한다.

새로운 블록을 생성하거나 검증할 권한은 일반적으로 결정론적(deterministic)이거나 확률론적(probabilistic) 방식으로 검증자들 중에서 선정된다. 가장 일반적인 방식은 검증자가 보유한 스테이크의 양과 기간에 따라 선택될 확률이 높아지는 확률적 선택이다. 일부 시스템은 검증자 목록을 사전에 정렬하거나, 각 검증자의 '코인 에이지'(자산 보유 기간)를 고려하기도 한다. 이 과정은 작업 증명에서처럼 높은 계산 경쟁을 필요로 하지 않아 에너지 소비가 극히 적다.

검증자 선정 과정은 네트워크의 보안과 공정성을 유지하는 데 핵심적이다. 대부분의 지분 증명 프로토콜은 검증자 풀에서 다음 블록 생산자를 무작위로 선출하는데, 이 무작위성은 예측 불가능하게 설계되어 공격자가 특정 검증자를 조작하는 것을 어렵게 만든다. 선정 알고리즘은 종종 검증자의 스테이크 크기와 직접적으로 연결되어, 네트워크에 더 많은 지분을 투자한 참여자가 블록을 생성할 기회가 더 높아지는 구조를 가진다[4].

검증자는 자신이 스테이킹한 암호화폐를 담보로 블록 생성 및 검증에 참여한다. 이 과정에서 새로운 블록을 제안하거나 다른 검증자가 제안한 블록에 대한 투표에 성실히 참여하면, 네트워크는 해당 검증자에게 보상을 지급한다. 보상은 일반적으로 새로 발행된 코인과 거래 수수료로 구성되며, 검증자가 스테이킹한 지분의 양과 기간에 비례하여 분배된다.

반면, 네트워크를 해치거나 합의 규칙을 위반하는 행위에는 슬래싱이라는 페널티가 부과된다. 슬래싱의 주요 유형은 다음과 같다.

슬래싱 메커니즘의 목적은 단순히 처벌을 넘어, 검증자로 하여금 정직하게 행동하도록 강력한 경제적 인센티브를 제공하는 데 있다. 검증자가 자신의 지분을 잃을 위험을 감수해야 하기 때문에, 네트워크를 공격하는 행위는 경제적으로 비합리적인 선택이 된다.

이러한 보상과 페널티 구조는 지분 증명 네트워크의 보안을 유지하는 핵심 요소이다. 검증자들은 보상을 얻기 위해 정직하게 행동하고, 동시에 슬래싱으로 인한 자본 손실을 피하려고 노력한다. 이는 전체 시스템이 경제적 이해관계에 기반한 자기 강제력을 통해 운영되도록 설계되었음을 보여준다.

이더리움은 2022년 9월 더 머지 업그레이드를 통해 작업 증명에서 지분 증명으로의 전환을 완료한 가장 대표적인 사례이다. 이로써 이더리움 메인넷은 비콘 체인과 통합되어, 검증자들이 ETH를 스테이킹하여 네트워크 보안에 기여하고 보상을 받는 구조로 바뀌었다. 이 전환은 주로 에너지 소비를 99% 이상 줄이기 위한 목적이었다.

다른 주요 지분 증명 블록체인으로는 카르다노, 솔라나, 폴카닷 등이 있다. 카르다노는 학계의 엄격한 동료 검토를 거친 우로보로스 프로토콜을 사용하며, 솔라나는 역사 증명이라는 타임스탬프 방식을 결합해 높은 초당 트랜잭션 처리량을 목표로 한다. 폴카닷은 파라체인이라는 독립적인 블록체인들을 연결하는 허브-앤-스포크 모델을 채택하고 있다.

이들 네트워크는 검증자 선출 방식과 거버넌스 구조에서 차이를 보인다. 예를 들어, 코스모스는 텐더민트 합의 알고리즘을 기반으로 하며, 지분 위임 증명 방식을 활용하는 바이낸스 스마트 체인(BSC)과는 구별된다. 아래는 주요 PoS 블록체인의 특징을 비교한 표이다.

이러한 블록체인들은 지분 증명을 기본 골격으로 삼으면서도, 각자의 목표에 맞게 합의 메커니즘을 변형하거나 추가적인 기술을 접목시켜 차별화를 꾀하고 있다.

작업 증명과 지분 증명은 각기 다른 방식으로 블록체인 네트워크의 보안을 확보한다. 작업 증명의 보안은 주로 물리적 계산력에 기반한다. 공격자가 네트워크를 장악하려면 전체 네트워크 해시레이트의 51% 이상을 점유해야 하는데, 이는 엄청난 하드웨어 투자와 에너지 비용을 필요로 한다. 이 경제적 비용이 공격을 억제하는 주요 요소로 작동한다. 이러한 특성은 비트코인과 같은 네트워크에서 장기간에 걸쳐 검증된 강건성을 보여주었다.

반면, 지분 증명의 보안은 경제적 지분에 의존한다. 검증자는 네트워크 내 암호화폐를 스테이킹하여 담보로 잠그고, 이 지분을 걸고 올바른 검증에 참여한다. 악의적인 행위를 하면 스테이킹한 담보의 일부 또는 전부가 파기되는 슬래싱 페널티를 받게 되어 경제적 손실을 입는다. 따라서 공격 비용은 네트워크 전체 스테이킹 자산의 상당 부분을 확보해야 하는 경제적 부담으로 전환된다.

두 메커니즘 모두 특정 공격에 대해 상대적 강점과 약점을 가진다. 작업 증명은 계산력 집중으로 인해 51% 공격의 이론적 위험에 노출될 수 있으나, 실제 실행은 매우 어렵다. 지분 증명은 지분 그라인딩 공격이나 장거리 공격과 같은 새로운 유형의 공격 벡터에 대한 고려가 필요하다. 그러나 검증자 집단의 이해관계를 네트워크 안정성과 직접 연동시키는 경제적 인센티브 구조는 강력한 보안 모델을 제공한다.

작업 증명은 각 블록을 생성하기 위해 복잡한 수학적 퍼즐을 풀어야 하므로, 블록 생성 시간이 상대적으로 길고 처리 속도에 한계가 있다. 예를 들어 비트코인의 평균 블록 생성 시간은 약 10분이며, 초당 처리 가능한 거래 건수(TPS)는 약 7건에 불과하다. 이는 네트워크 확장에 따른 병목 현상을 초래하며, 거래 처리 지연과 수수료 상승의 주요 원인이 된다.

반면, 지분 증명은 계산 집약적인 채굴 과정이 필요 없어 블록 생성 및 검증 속도가 훨씬 빠르다. 검증자 선정이 스테이킹된 지분을 기반으로 이루어지므로, 합의에 도달하는 프로세스가 효율적이다. 이로 인해 이더리움과 같은 주요 PoS 네트워크는 블록 생성 시간을 12초 이내로 단축했으며, TPS를 수십에서 수백 건 수준으로 향상시킬 수 있었다.

확장성 해결을 위한 주요 접근법을 비교하면 다음과 같다.

전반적으로 PoS는 기본 설계부터 빠른 합의와 높은 처리량 구현에 유리한 구조를 가지며, 이는 웹3와 디앱 생태계의 성장에 필요한 높은 확장성을 제공하는 핵심 요소로 작용한다.

작업 증명은 암호화폐 네트워크를 유지하기 위해 엄청난 양의 계산 작업을 필요로 한다. 이 과정, 즉 채굴은 전 세계에 분산된 고성능 컴퓨터(ASIC 또는 GPU)가 경쟁적으로 복잡한 수학 문제를 푸는 방식으로 이루어진다. 이러한 계산은 지속적으로 대량의 전력을 소비하며, 이는 네트워크의 보안을 유지하는 데 필요한 비용으로 간주된다. 결과적으로 주요 PoW 기반 블록체인인 비트코인의 연간 에너지 소비량은 일부 중소규모 국가의 총 전력 사용량을 초과하는 수준에 이른다[10]. 이 에너지 대부분은 화석 연료를 사용하는 지역의 전력망에서 공급되며, 이는 상당한 탄소 배출을 동반한다.

반면, 지분 증명은 물리적인 계산 작업 대신 암호화폐 보유량(스테이킹)을 기반으로 합의에 참여하는 검증자를 선정한다. 새로운 블록을 생성하거나 트랜잭션을 검증하는 데 필요한 계산량이 작업 증명에 비해 극히 적기 때문에 에너지 소비가 획기적으로 줄어든다. PoS 네트워크의 에너지 소비는 일반적인 대형 데이터 센터 수준으로, PoW 네트워크 대비 수천에서 수만 분의 일 수준에 불과한 것으로 추정된다. 따라서 환경적 지속 가능성 측면에서 지분 증명은 작업 증명에 비해 압도적인 우위를 가진다.

이러한 환경적 차이는 암호화폐 생태계 내외부의 중요한 논쟁거리가 되었다. 아래 표는 두 메커니즘의 에너지 효율성과 환경 영향 요인을 비교한다.

에너지 문제는 이더리움이 The Merge를 통해 작업 증명에서 지분 증명으로 전환한 핵심 동기 중 하나였다. 이 전환은 네트워크의 전체 에너지 소비를 약 99.95% 감소시켰다[11]. 이러한 환경적 압력과 지속 가능성에 대한 요구는 향후 등장하는 대부분의 새로운 블록체인 프로젝트가 PoW 대신 PoS 또는 그 변형을 기본 합의 알고리즘으로 채택하는 주요 흐름을 만들었다.

작업 증명은 채굴자가 경쟁적으로 해시 파워를 투입하여 블록을 생성하는 권리를 얻습니다. 이 구조는 초기에는 개인 채굴자들의 참여를 촉진했으나, 시간이 지나며 ASIC과 같은 전문 채굴 장비의 등장과 대규모 채굴 풀의 형성으로 인해 채굴 권력이 소수의 대형 풀에 집중되는 경향을 보입니다. 따라서 네트워크의 실질적인 결정권이 제한된 수의 참여자에게 쏠릴 위험이 존재합니다.

반면, 지분 증명은 코인을 스테이킹하여 검증자가 되는 방식으로, 이론적으로는 더 많은 보유자들이 네트워크 운영에 참여할 수 있는 길을 열어줍니다. 그러나 실제로는 스테이킹에 필요한 최소 코인 수량이나 기술적 진입 장벽이 존재할 수 있으며, 대규모 보유자나 전문 스테이킹 풀에게 유리한 구조가 될 가능성도 있습니다. 이는 소수의 대형 보유자에게 권력이 재집중되는 새로운 형태의 중앙화를 초래할 수 있습니다.

두 메커니즘의 탈중앙화 정도를 비교하면 다음과 같은 표로 요약할 수 있습니다.

결론적으로, 이상적인 탈중앙화를 달성하는 것은 두 메커니즘 모두에게 지속적인 과제입니다. PoW는 물리적 자원의 집중에서, PoS는 경제적 자본의 집중에서 각각 중앙화 압력에 직면합니다. 최근의 많은 블록체인 프로젝트는 이 문제를 완화하기 위해 검증자 수의 최대화, 위임 메커니즘의 개선, 소규모 참여자에 대한 인센티브 강화 등의 방법을 모색하고 있습니다.

PoW/PoS 결합 모델은 작업 증명과 지분 증명의 장점을 통합하고 단점을 상쇄하기 위해 설계된 하이브리드 합의 알고리즘이다. 이 모델은 일반적으로 블록 생성과 블록 검증(또는 최종성 확정)을 서로 다른 메커니즘에 할당하는 방식으로 운영된다. 예를 들어, 작업 증명을 통해 새로운 블록을 생성하는 채굴자들이 경쟁하게 하고, 생성된 블록의 유효성 검사 및 최종 승인은 지분 증명 방식으로 선정된 검증자 그룹이 담당하는 구조를 가질 수 있다. 이러한 접근법은 순수 작업 증명 시스템이 가진 높은 에너지 소비 문제를 완화하면서도, 지분 증명 시스템이 초기에 직면할 수 있는 '무에서 유 창조' 문제를 해결하는 데 도움을 준다.

구체적인 구현 방식은 프로젝트마다 상이하다. 일부 체인은 두 메커니즘을 병렬로 운영하여 트랜잭션 처리량을 높이거나, 특정 조건에 따라 사용하는 메커니즘을 전환하는 방식을 취하기도 한다. 또 다른 모델에서는 지분 증명이 주된 합의 수단으로 작동하되, 주기적으로 작업 증명 기반의 검증 단계를 도입하여 네트워크 보안을 강화한다. 이는 장기적인 공격(예: 장기 범위 공격)에 대한 저항성을 높이는 데 목적이 있다.

초기 구현 사례로는 Decred와 이더리움 클래식의 향상된 합의 모델이 있다. 특히 Decred는 하이브리드 모델의 대표적인 사례로 꼽힌다. 그 구조는 다음과 같다.

이 시스템에서 지분 증명 참여자들은 자신이 보유한 코인을 스테이킹하여 투표권을 얻고, 작업 증명 채굴자가 제안한 블록에 대해 투표한다. 블록은 작업 증명과 지분 증명 양쪽의 승인을 모두 받아야 최종적으로 체인에 추가된다. 이를 통해 단일 메커니즘의 실패나 악의적인 조작에 대한 견고성을 높일 수 있다.

이러한 하이브리드 접근법의 목표는 탈중앙화와 보안을 유지하면서도 에너지 효율성과 처리 속도 측면에서 개선을 이루는 것이다. 그러나 두 시스템을 모두 운영해야 하는 복잡성과 구현 난이도가 높으며, 참여자들에게 두 가지 방식 모두에 참여하도록 유인하는 경제적 모델 설계가 주요 과제로 남아 있다.

지분 위임 증명(DPoS)은 지분 증명(PoS)의 변형 중 하나로, 탈중앙화와 처리 효율성 사이의 균형을 추구하는 합의 알고리즘이다. 핵심 원리는 토큰 보유자들이 자신의 투표권을 위임하여 소수의 '대표'(또는 '증인')를 선출하고, 이 선출된 대표들이 블록 생성과 네트워크 검증의 책임을 맡는 것이다. 이는 직접 민주주의가 아닌 대의 민주주의 모델에 비유될 수 있다.

DPoS 시스템에서는 일반적으로 고정된 수의 대표(예: 21명, 101명)가 순차적으로 또는 특정 알고리즘에 따라 블록 생성을 담당한다. 대표 선출은 주기적으로 이루어지며, 토큰 보유자는 자신이 신뢰하는 후보에게 스테이킹한 토큰을 기반으로 투표할 수 있다. 이 구조는 소수의 검증자가 네트워크 운영을 담당하기 때문에 트랜잭션 확인 속도가 매우 빠르고 처리량(초당 트랜잭션 처리량)이 높아지는 장점을 가진다.

그러나 이 효율성은 대가를 수반한다. 소수의 대표자에게 권한이 집중되기 때문에 전통적인 작업 증명(PoW)이나 표준 PoS에 비해 탈중앙화 정도가 낮아질 수 있다는 비판이 존재한다. 이는 네트워크가 대표자들의 담합이나 불공정한 운영에 취약해질 수 있는 가능성을 내포한다. 이를 완화하기 위해 대부분의 DPoS 체계는 투표 결과에 따라 대표자가 실시간으로 교체될 수 있는 메커니즘과, 부정행위를 한 대표자에게 처벌을 가하는 슬래싱 규칙을 포함한다. 대표적인 적용 사례로는 EOS, 트론(TRON), 스팀잇(Steem) 등의 블록체인 플랫폼이 있다.

지분 증명(PoS)의 기본 개념을 바탕으로, 보안, 효율성, 탈중앙화 등 특정 문제를 해결하거나 개선하기 위해 다양한 변형 알고리즘이 개발되었다.

지분 위임 증명(DPoS)은 가장 대표적인 변형 중 하나이다. 이 방식에서는 토큰 보유자가 투표를 통해 소수의 '대표' 또는 '증인'을 선출한다. 선출된 대표들이 블록 생성과 네트워크 합의를 담당함으로써 처리 속도가 크게 향상된다. 그러나 권한이 소수에게 집중될 수 있어 탈중앙화 정도에 대한 논란이 있다. 리스크 증명(PoA)은 신원이 확인된 검증자들로 구성된 네트워크에서 주로 사용되며, 허가형 블록체인에 적합하다. 검증자들은 자신의 평판(신원)을 담보로 행동하므로, 악의적인 행위를 할 동기가 적다.

보다 복잡한 경제적 유인 구조를 도입한 변형들도 등장했다. 지분 역사 증명(PoSH)은 검증자의 과거 스테이킹 기간과 행적을 고려한다. 유동성 증명(PoL)은 스테이킹된 자산의 유동성을 보상하는 개념을 탐구한다. 한편, 지분 증명과 작업 증명(PoW)을 결합한 하이브리드 합의 알고리즘도 존재한다. 예를 들어, 지분 증명이 블록 생성을 담당하고, 작업 증명이 블록의 최종성을 확인하는 보조 역할을 하는 방식이다. 이는 각 메커니즘의 장점을 결합하려는 시도이다.

이러한 변형들의 발전 방향은 크게 두 가지로 요약된다. 첫째는 처리량(TPS)과 최종 확인 시간을 개선하여 확장성 문제를 해결하는 것이다. 둘째는 '아무것도 걸지 않은 상태(Nothing at Stake)' 공격이나 장기 공격(Long-Range Attack)과 같은 지분 증명 고유의 보안 취약점을 완화하는 것이다. 새로운 알고리즘들은 검증자 선정 방식을 더욱 무작위화하거나, 스테이킹 기간에 따른 가중치를 부여하거나, 위반 시 처벌(슬래싱) 규칙을 강화하는 방식으로 이러한 문제에 대응한다.

작업 증명과 지분 증명 이후, 블록체인 생태계는 더 높은 처리량, 강화된 보안, 향상된 효율성을 목표로 다양한 새로운 합의 메커니즘을 모색하고 있다. 이러한 동향은 단일 알고리즘의 한계를 극복하기 위해 여러 개념을 혼합하거나, 물리적 자원 대신 신원이나 평판과 같은 요소를 활용하는 방향으로 진화하고 있다.

하이브리드 접근법 외에도, 지분 증명의 변형으로 간주되는 지분 위임 증명은 더 적은 수의 대표 노드가 거래를 검증하는 방식으로 높은 처리 속도를 달성했으나, 탈중앙화 정도에 대한 논란을 낳았다. 이를 보완하기 위해 유효 지분 증명(LPoS)이나 유동성 지분 증명과 같은 모델이 제안되며, 검증자 참여 장벽을 낮추고 네트워크 보안을 분산시키려는 시도가 이어지고 있다. 한편, 지분 증명의 '아무것도 걸지 않음' 문제를 해결하기 위해 실제 자산을 예치하는 방식인 지분 증명과는 차별화된 지분 증명의 한 형태도 연구되고 있다.

최근 주목받는 동향 중 하나는 지분 증명의 에너지 효율성과 작업 증명의 강력한 보안을 결합한 하이브리드 모델의 등장이다. 예를 들어, 지분 증명을 기반으로 하되, 최종성을 확보하는 과정에서 작업 증명의 요소를 도입하거나, 체인의 보안을 담당하는 메인넷과 거래 처리를 담당하는 샤드 체인이 서로 다른 합의 방식을 사용하는 아키텍처가 실험되고 있다. 또한, 비잔틴 장애 허용(BFT) 알고리즘과 지분 증명을 융합한 지분 증명 BFT류의 알고리즘은 빠른 최종 확인 시간을 제공하며 많은 신생 블록체인 플랫폼에서 채택되고 있다.

이러한 진화는 단순한 '채굴' 또는 '스테이킹'을 넘어, 네트워크의 용도와 요구 사항에 맞춘 맞춤형 합의 설계로 나아가고 있음을 보여준다. 특히, 분산 애플리케이션과 디파이 생태계의 성장은 초당 거래 처리량과 낮은 수수료를 중시하는 흐름을 만들었으며, 이는 새로운 합의 메커니즘 개발의 주요 동인이 되고 있다.

비트코인은 작업 증명 합의 알고리즘을 채택한 최초의 블록체인으로, 2009년 출시 이후 그 기본 구조를 유지해왔다. 비트코인의 핵심 철학은 높은 에너지 소비를 통한 물리적 보안과 변조 불가능성에 있으며, 이는 네트워크의 탈중앙화와 안정성을 위한 대가로 간주된다. 따라서 비트코인 커뮤니티 내에서는 합의 알고리즘을 지분 증명으로 전환할 계획은 존재하지 않는다. 대신, 라이트닝 네트워크와 같은 2계층 솔루션을 통해 확장성 문제를 해결하는 방향으로 발전하고 있다.

반면, 이더리움은 2015년 메인넷 출시 당시 작업 증명을 사용했지만, 확장성, 에너지 효율성, 지속 가능성 문제를 해결하기 위해 지분 증명으로의 전환을 계획해왔다. 이 장대한 업그레이드는 "더 머지"라는 이름으로 2022년 9월 15일에 성공적으로 완료되었다. 이 전환은 한 번에 이루어진 것이 아니라, 2020년 12월 비콘 체인이라는 독립적인 지분 증명 블록체인을 출시한 후, 기존의 작업 증명 메인넷을 그 안에 병합하는 방식으로 진행되었다.

이더리움의 전환은 다음과 같은 주요 변화를 가져왔다.

이더리움의 더 머지는 주요 암호화폐 중 가장 규모가 큰 합의 알고리즘 전환 사례로 기록되며, 네트워크의 기본 보안 모델을 근본적으로 바꾸었다. 이로 인해 이더리움은 여전히 높은 수준의 보안을 유지하면서도 환경 부담을 크게 줄였으며, 향후 샤딩 구현을 통한 확장성 개선의 기반을 마련했다.

비트코인과 이더리움 외에도 다양한 암호화폐가 각자의 목표와 철학에 맞는 합의 알고리즘을 선택하여 운영된다. 주요 알트코인들은 작업 증명의 대안으로 등장한 지분 증명이나 그 변형들을 적극적으로 채택하는 추세를 보인다.

카르다노는 학계 주도의 엄격한 연구를 바탕으로 개발된 우로보로스라는 순수 지분 증명 알고리즘을 사용한다. 검증자의 선정은 스테이킹한 지분의 양과 무작위성을 결합하여 이루어지며, 높은 보안성과 에너지 효율성을 강점으로 내세운다. 솔라나는 역사 증명이라는 독자적인 시간 증명 방식을 지분 증명에 결합하여 초고속 처리량을 실현한다. 이는 단일 노드가 블록 타임스탬프의 순서를 증명함으로써 네트워크 합의 부담을 줄이는 메커니즘이다.

한편, 바이낸스 스마트 체인과 아발란체는 지분 증명의 변형인 지분 위임 증명 모델을 채택한다. 이는 소수의 검증자 노드에게 블록 생성을 위임함으로써 처리 속도를 극대화하지만, 탈중앙화 정도에 대한 논란을 동반하기도 한다. 폴카닷은 지분 증명을 기반으로 하는 놈린 컨센서스와 베이비 스테이크닝 방식을 도입하여, 여러 개별 체인(파라체인)이 중앙 릴레이 체인을 통해 상호운용성을 확보하는 독특한 아키텍처를 구축한다.

이러한 선택은 단순한 기술적 선호를 넘어, 각 프로젝트가 추구하는 가치—최고의 보안, 최대의 처리량, 강한 탈중앙화, 또는 환경 지속가능성—에 따라 이루어진 결정이다. 결과적으로 암호화폐 생태계는 다양한 합의 메커니즘이 공존하며 경쟁하고 진화하는 실험장이 되었다.