비트코인 레이어2 블록체인이란? 작동 방식과 주요 사례

비트코인은 큰 인기를 얻었지만 여러 과제도 함께 안고 있어요. 반감기 전 네트워크 이용자가 늘면서 네트워크가 혼잡해졌고, 이로 인해 수수료가 오르고 거래 대기 시간이 길어져 소액 일상 결제에 비트코인을 쓰기 어려워졌어요.

이 확장성 문제를 해결하지 않으면 비트코인이 늘어나는 수요를 감당하기 힘들기 때문에, 해결책이 필요해요. 그 답으로 주목받는 것이 바로 레이어2 블록체인입니다. 본격적으로 레이어2 솔루션을 살펴보기 전에, 비트코인을 오늘날의 모습으로 끌어올린 주요 업그레이드인 SegWit과 Taproot부터 간단히 알아볼게요.

SegWit과 Taproot란?

비트코인은 끊임없는 혁신과 적응을 통해 발전해왔어요. 그중에서도 Segregated Witness(SegWit)와 Taproot라는 두 가지 업그레이드는 비트코인 네트워크의 중요한 과제를 해결하고, 생태계 확장과 새로운 시대를 여는 기반이 되었어요.

SegWit

2017년 도입된 SegWit은 비트코인의 확장성 문제를 해결하기 위해 등장했어요. 이 업그레이드는 '분리 저장'이라는 기술로 블록당 처리 용량을 높였어요.

SegWit separated the digital signature from the transaction data, leading to a reduction in transaction size. This allowed more transactions to fit into a single block without increasing the block size limit. With SegWit, Bitcoin blocks can now support up to 4MB of transactions in optimal conditions.

SegWit also fixed a vital security issue related to transactions. Before SegWit, it was possible to modify transaction details before they were confirmed on the blockchain, which was a critical problem. 
이 업그레이드로 보안이 강화됐고, Lightning Network 같은 2차 솔루션 개발이 가능해져 거래 속도와 효율성이 크게 개선됐어요.

SegWit은 암호화폐 기술 발전에 있어 중요한 전환점이었어요.

Taproot

SegWit 업그레이드로 확장성과 보안이 강화된 비트코인은 2021년 11월 Taproot 업그레이드를 통해 프라이버시, 효율성, 스마트 컨트랙트 기능까지 한 단계 더 발전했어요.

By replacing the ECDSA signature scheme, the use of Schnorr signatures enabled the aggregation of multiple signatures into one, thus simplifying and securing complex Bitcoin transactions. As a result, such transactions become indistinguishable from simple transactions recorded on the blockchain.

Taproot는 프라이버시 강화, 공간 최적화, 수수료 절감 효과를 가져왔고, 멀티시그 거래도 일반 거래처럼 보이게 만들어 개발자들이 더 나은 스마트 컨트랙트를 만들 수 있게 도왔어요. 이를 통해 비트코인 네트워크에서 다양한 신규 앱 개발도 쉬워졌어요.

SegWit과 Taproot는 모두 비트코인에 매우 중요한 업그레이드예요. 단순히 기술적 개선에 그치지 않고, 비트코인이 본래의 P2P 전자화폐 역할을 넘어 다양한 가능성을 확장하는 데 기여했어요. 이 업그레이드들이 바로 새로운 비트코인 레이어2 생태계의 토대가 됩니다.

비트코인에 레이어2 체인이 필요한 이유

비트코인은 '디지털 골드'로 불릴 만큼 가치 저장 수단으로 인정받고 있어요. 하지만 원래 안전하고 탈중앙화된 결제 시스템으로 설계됐음에도 한계로 인해 대중적 결제 수단으로는 널리 쓰이지 못했어요.

확장성 문제

확장성 부족과 느린 거래 속도 때문에 처리량이 낮고, 거래 수수료가 계속 오르는 문제가 있어요. 다른 블록체인과 달리 비트코인은 일정 시간 내 대량 거래 데이터를 처리하지 못해요. 블록 생성에는 약 10분이 걸리고, 평균 처리 속도는 초당 7건(TPS) 정도로, Solana 같은 블록체인에 비해 매우 낮아요.

대규모 거래에는 큰 문제가 없지만, 소액 결제나 매장 결제에는 비효율적이에요. 비트코인 네트워크에서 거래가 확정되는 데 평균 10분이 걸리고, TPS도 7건에 불과해요.

이용자가 늘수록 네트워크가 혼잡해지고, 거래 수수료도 오릅니다. 2016년 평균 수수료는 약 7센트였지만, 최근에는 31달러까지 올랐고 2021년 4월에는 거의 63달러에 달하기도 했어요.

블록체인 트릴레마

비트코인 블록체인은 '블록체인 트릴레마' 때문에 확장성에 한계가 있어요. 탈중앙화, 보안, 속도(확장성) 세 가지를 모두 최적화하는 것은 불가능하다는 원칙 때문이죠. 비트코인은 탈중앙화와 보안을 우선시했기 때문에 확장성은 양보할 수밖에 없었어요. 그래서 보안이나 탈중앙화를 해치지 않고 네트워크를 확장하는 것은 쉽지 않아요.

스마트 컨트랙트 한계

비트코인은 독립적이고 신뢰할 수 있는 P2P 거래와 디플레이션 가치 저장이라는 두 가지 역할을 수행해요. 이처럼 제한된 핵심 기능 덕분에 네트워크가 견고하고 변조에 강하지만, 스마트 컨트랙트 기능에는 한계가 있어요. 이더리움과 달리 복잡한 스마트 컨트랙트 개발이 어렵고, 본래 설계도 P2P 결제 시스템에 초점이 맞춰져 있어요. 그래서 DeFi(디파이)나 NFT 같은 다양한 기능 개발이 거의 이뤄지지 않았어요.

이 지점에서 레이어2가 등장합니다.

비트코인 레이어2란?

Layer 2 solutions are secondary networks built on top of the Layer 1 network's architecture. This distinction helps to differentiate between various networks within a blockchain ecosystem.

비트코인 레이어2 솔루션은 메인 블록체인 위에서 동작하는 보조 네트워크예요. 블록체인의 기술적 한계를 우회하면서도 장점은 그대로 살려 거래 처리 능력을 높이는 것이 목적이에요.

이로 인해 네트워크의 사용성이 여러 방면에서 개선될 수 있어요. 블록체인 기술이 어떻게 진화하며 늘어나는 수요를 충족하는지 지켜보는 것도 흥미롭죠.

레이어2 블록체인을 효율적인 조수로 비유할 수 있어요. 대부분의 작업을 먼저 처리한 뒤, 결과만 레이어1 블록체인에 공식적으로 기록하는 방식이죠. 즉, 레이어2에서 오프체인으로 거래를 처리해 전체 과정을 더 빠르고 효율적으로 만든 뒤, 최종적으로 비트코인 블록체인에 기록하는 거예요.

비트코인 레이어2의 작동 원리

거래 처리 측면에서 레이어2 솔루션들은 공통의 목표를 갖지만, 구현 방식은 다양해요.

롤업 체인

블록체인 롤업은 레이어1의 여러 거래를 별도 네트워크로 옮겨 하나의 데이터로 압축한 뒤, 다시 레이어1에 기록하는 레이어2 솔루션이에요. 

According to research, validating Bitcoin transactions can be made faster by up to 100 times using validity rollups. This approach can also be applied to Lightning Network. An execution environment can be implemented to support more flexible smart contract languages and improve smart contract functionality without adding complexity to the main chain.

소버린 롤업은 비트코인 롤업의 또 다른 형태로, 이더리움의 Optimistic·ZK 롤업과 달리 별도의 결제 계층이나 스마트 컨트랙트 없이 자체적으로 실행과 정산을 관리해요. 합의와 데이터 가용성만 레이어1 블록체인에 의존하고, 롤업의 유효성 판단은 스스로 처리해요.

비트코인 롤업은 아직 초기 단계로, 다양한 실험이 진행 중이에요.

사이드체인

사이드체인은 자체 합의 메커니즘을 가진 독립 블록체인으로, 레이어1과 2-way 브릿지로 연결돼요. 이 브릿지는 체인 간 자산 이동을 가능하게 하는 핵심 역할을 하며, 사이드체인은 자체 블록체인인 만큼 다른 레이어2 솔루션도 지원할 수 있어요.

상태 채널

레이어2 솔루션은 높은 거래 수수료 문제를 우회하는 데도 도움을 줍니다. 이용자들은 종단 간 암호화된 '채널'을 만들어 송금·결제를 주고받아요. 이 채널은 마이크로 원장처럼 작동하며, 내부 거래 내역을 모두 기록해요. 

상태 채널 내 모든 거래는 오프체인에서 처리되고, 채널을 닫을 때만 참가자들의 최초·최종 잔고만 메인 네트워크에 기록해요. 덕분에 여러 번 거래해도 높은 수수료를 내지 않아도 돼요.

2024년 주목할 비트코인 레이어2 솔루션

지금까지 설명한 개념과 방식을 실제로 구현한 다양한 레이어2 솔루션이 있어요. 대표적인 비트코인 레이어2를 소개합니다.

1. Lightning Network

Lightning Network는 상태 채널을 활용해 비트코인 소액 결제를 오프체인에서 처리하고, 네트워크 혼잡을 줄여주는 레이어2 결제 프로토콜이에요. 두 사용자가 메인 블록체인을 거치지 않고 직접 거래할 수 있게 해줍니다.

이 네트워크를 이용하면, 사용자는 암호화된 P2P 채널을 통해 BTC를 주고받을 수 있어요. 예를 들어 친구에게 0.1 BTC를 보내고 싶다면, 채널을 개설하고 필요한 금액을 예치한 뒤 거래를 마치면 채널을 닫으면 됩니다. 

이 시스템은 채널의 최초·최종 잔고만 비트코인 네트워크에 기록해 효율성을 높여요.

라이트닝 네트워크의 작동 방식

Lightning Network 기술은 전체 비트코인 네트워크의 확인 없이도 여러 거래를 처리할 수 있게 해, 거래 속도를 빠르고 수수료를 저렴하게 만듭니다. 이로써 비트코인 확장성 문제를 효과적으로 해결해 대량 거래 처리도 가능해졌어요.

이 네트워크는 해시 타임락 컨트랙트(HTLC)라는 스마트 컨트랙트를 활용해 다자간 거래와 결제 라우팅을 안전하게 처리해요. HTLC는 특정 조건과 기간이 충족될 때만 수신자가 자금을 받을 수 있도록 해줍니다.

2. Rootstock (RSK)

Rootstock 블록체인은 작업증명(PoW) 합의 메커니즘을 사용해 거래를 검증해요. 채굴자는 같은 해시 알고리즘과 컴퓨팅 파워로 비트코인과 Rootstock을 동시에 채굴할 수 있어요. Rootstock은 약 30초 마다 블록을 확정하고, 초당 10~20건의 거래를 처리합니다. 거래는 패키징된 뒤 비트코인 메인 레이어로 전송되어 정산돼요.

Rootstock은 비트코인에 스마트 컨트랙트 기능을 추가해주는 플랫폼이에요. 이 컨트랙트는 중개자 없이 자동으로 실행되는 프로그램이며, 개발자는 이더리움의 Solidity 언어로 스마트 컨트랙트를 작성해 Rootstock에서 실행할 수 있어요. 

Rootstock의 핵심 기능 중 하나는 RSK Infrastructure Framework(RIF)로, 개발자가 분산형 서비스와 dApp을 쉽게 구축·배포할 수 있도록 지원해요. 이 프레임워크 덕분에 dApp 개발이 한층 쉬워졌어요.

3. Stacks 프로토콜

Stacks는 2018년 메인넷(Blockstack) 출시 이후 대표적인 비트코인 레이어2(L2) 솔루션으로 자리 잡았어요. 이 프로토콜은 포크 없이 비트코인 위에 자동 실행 스마트 컨트랙트를 배포할 수 있게 해줍니다. 마이크로블록과 독특한 Proof-of-Transfer(PoX) 메커니즘을 활용해 레이어1 블록과 연결돼요. 사용하기 쉽고 접근성 높은 스마트 컨트랙트·dApp 실행 환경을 제공합니다.

4. Mintlayer

Mintlayer는 비트코인 기반 블록체인 솔루션으로, 토큰 상호운용성 강화, 탈중앙화 거래 촉진, 거래 비용 절감, 처리량 증가, 비트코인과의 호환성 유지를 목표로 해요. 법적 토큰화, 비용 효율성, 프라이버시 강화 등으로 더 포괄적이고 효율적인 DeFi 생태계를 지향합니다.

5. Liquid Network

Liquid Network는 오픈소스 Elements 블록체인 플랫폼 기반의 비트코인 레이어2 사이드체인입니다. 비트코인 기업, 거래소 등으로 구성된 분산형 연합이 운영하며, 자체 자산인 Liquid(L-BTC)를 보유하고 있어요. Rootstock처럼 2-way 페그를 통해 BTC와 L-BTC를 상호 변환할 수 있습니다.

6. Interlay

Interlay는 비트코인과 다양한 블록체인 기반 DeFi를 연결하는 플랫폼이에요. 모듈형 구조로 사용자가 개인 키를 직접 관리하며 DeFi 활동에 참여할 수 있어요. iBTC 메커니즘을 통해 BTC를 안전하게 락업하고 1:1 비율로 iBTC를 발행해 여러 블록체인에서 DeFi를 이용할 수 있습니다. Interlay는 주요 블록체인 보안 업체의 감사를 받았고, 거버넌스(INTR) 토큰을 통한 커뮤니티 중심 운영이 특징이에요.

7. Babylon

Babylon은 비트코인 보유자가 제3자를 신뢰하지 않고도 유휴 비트코인으로 수익을 얻을 수 있는 스테이킹 프로토콜을 도입했어요. 신뢰 없는 스테이킹, PoS 공격에 대한 완전한 보안, 빠르고 확장성 높은 재스테이킹, 다양한 파트너십이 특징입니다.

8. Drivechain

Drivechain은 BIP 300·301을 활용해 비트코인과 사이드체인이 안전하게 연동되는 방식을 제안해요. 이를 통해 메인 블록체인의 안전을 해치지 않으면서 새로운 기능과 앱을 도입할 수 있고, BTC를 비트코인과 사이드체인 간에 자유롭게 이동할 수 있어요.

Drivechain은 허가 없는 혁신, 확장성·유연성 강화, 필요 시 쉽게 되돌릴 수 있는 제로 리스크 솔루션을 지향하며, BIP 300·301이 기술적 기반을 제공합니다.

9. Threshold Network

Threshold Network는 임계값 암호화를 활용해 디지털 자산 보안, 사용자 주권, 프라이버시·보안을 높여줘요. 비트코인을 DeFi에 통합하는 tBTC, 종단 간 분산형 암호화 TACo Plugin, 커뮤니티 중심 DAO 거버넌스 모델을 제공합니다.

비트코인 레이어2 네트워크의 과제

비트코인 레이어2 네트워크는 높은 보안성과 신뢰성을 갖췄지만, 비트코인 자체만큼 충분히 검증된 것은 아니에요. 독립 네트워크로서 새로운 위험과 과제도 안고 있죠. 

예를 들어 2022년에는 Lightning 이용자들이 버그로 인해 '미지정 결제 라우팅' 오류를 겪어, 오랫동안 문제를 인지하지 못한 채 잘못된 노드와 상호작용한 사례가 있었어요. 

또 Liquid Network 같은 연합 사이드체인은 아직 개발·시장 채택 초기 단계에 있어요. 전 세계 수천 명의 채굴자가 참여하는 비트코인과 달리, Liquid는 15개 노드만이 거래 서명·확정을 담당해 메인 네트워크보다 중앙화될 수 있습니다.

비트코인 레이어2의 장점

레이어2 솔루션은 비트코인의 기능을 여러 방면에서 개선할 수 있어요. 메인 레이어보다 더 높은 거래 처리량을 제공해 확장성을 높이고, 메인 체인 밖에서 거래를 처리해 수수료를 크게 낮출 수 있습니다. Stacks, Rootstock 같은 플랫폼은 스마트 컨트랙트와 dApp을 제공해 비트코인 활용도를 넓혀주고, 일부 레이어2는 메인넷에서 불가능한 프라이버시 기능도 지원해요.

비트코인 레이어2의 단점

레이어2 생태계는 일반 이용자에게 다소 복잡하게 느껴질 수 있어 도입 속도가 더딜 수 있습니다. 또 비트코인 보안에 의존하면서도 고유의 취약점이 생길 수 있고, 다양한 레이어2 솔루션에 유동성이 분산돼 거래 등 금융 활동이 복잡해질 수 있어요. 마지막으로, 개발자들이 새로운 프로토콜·언어·환경을 익히는 데 시간이 걸려 혁신 속도가 느려질 수도 있습니다.

결론

비트코인에는 Lightning Network, Rootstock, Stacks, Liquid Network 등 다양한 확장 솔루션이 있어요. 롤업 등 신흥 레이어2 솔루션도 비트코인 네트워크에 긍정적인 효과를 주며, 전체 생태계의 확산에 기여할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

1. 비트코인 레이어2 솔루션이란?

A Bitcoin Layer 2 solution is a secondary framework or protocol built on the Bitcoin blockchain. It addresses the scalability and transaction speed limitations of the Bitcoin network by handling transactions off-chain while taking advantage of the security of the main blockchain.

2. 비트코인 레이어2 네트워크는 어떻게 작동하나요?

Layer 2 solutions work by conducting transactions off the main Bitcoin blockchain, thus reducing congestion and increasing scalability. They use smart contracts or other cryptographic techniques to establish trust among participants and enable faster and cheaper transactions. These transactions are then settled on the main Bitcoin blockchain periodically, ensuring the security and decentralization of the network.

3. 비트코인 레이어2 솔루션의 예시는 무엇인가요?

Examples of Bitcoin Layer 2 solutions include the Lightning Network, which enables instant micropayments by creating payment channels between users, and the Liquid Network, which facilitates faster and more confidential transactions for exchanges and institutions.

4. 비트코인 거래에 레이어2 솔루션을 사용하면 어떤 장점이 있나요?

Layer 2 solutions offer several benefits, including scalability, reduced transaction fees, faster transaction confirmations, and improved privacy. They also enable innovative use cases such as micropayments and decentralized finance (DeFi) applications on the Bitcoin network.

5. 레이어2 솔루션은 안전한가요?

Yes, Layer 2 solutions are designed to be secure, leveraging cryptographic techniques and smart contracts to ensure the integrity of transactions. While some risks may be associated with specific implementations, such as potential vulnerabilities in smart contracts, overall, Layer 2 solutions aim to enhance the security of the Bitcoin network.

6. 레이어2 솔루션에 장애가 발생하거나 해킹당해도 내 자산을 찾을 수 있나요?

In most cases, Layer 2 solutions are designed with fail-safes to ensure that users can access their funds even if the solution experiences downtime or is compromised. For example, the Lightning Network allows users to close their payment channels and settle their transactions on the main Bitcoin blockchain if necessary.

7. 레이어2 솔루션이 비트코인 거래의 미래인가요?

레이어2 솔루션은 비트코인의 확장성 문제를 해결하는 데 큰 가능성을 보여주고 있지만, 비트코인 생태계에서는 다양한 확장 솔루션이 함께 논의되고 있어요. 앞으로 비트코인 거래는 레이어2 솔루션, 온체인 최적화, 프로토콜 개발 등 여러 방법이 결합되어 네트워크의 장기적 확장성과 생존력을 높일 것으로 기대됩니다.