채굴 효율성: 채굴 효율성이란 무엇이고, 어떻게 측정하는가?

1. 채굴 효율성의 정의

암호화폐 채굴 효율은 일반적으로 채굴 과정에서 단위 투입량당 얻는 산출량을 의미합니다. 간단히 말해, 일정량의 자원(예: 전기 또는 컴퓨팅 파워)을 소모하여 얼마나 많은 암호화폐 또는 수익을 창출할 수 있는지를 측정합니다. 이 개념은 채굴에서 투입량 대비 산출량의 비율을 평가합니다. 투입량에는 전기 요금, 하드웨어 컴퓨팅 파워 등이 포함되고, 산출량은 채굴된 코인의 양 또는 가치입니다. 채굴 효율이 높을수록 더 많은 코인을 채굴하거나 동일한 양의 자원으로 더 큰 수익을 얻을 수 있어 채굴의 수익성이 향상됩니다.

2. 주요 지표

채굴 효율성에는 채굴 장치의 성능과 효율성을 결정하는 여러 가지 기술적 지표가 포함됩니다.

• 해시율 : 해시율은 채굴자가 초당 수행할 수 있는 해시 계산(퍼즐 풀이 시도 횟수)의 수를 나타내며, 일반적으로 초당 해시(H/s)로 측정합니다. 비트코인 ​​채굴에서는 일반적으로 TH/s(초당 조 단위의 해시)가 사용됩니다. 해시율이 높을수록 주어진 시간 내에 더 많은 시도가 이루어지고 유효한 블록을 찾을 확률이 높아집니다. 그러나 해시율이 높을수록 전력 소비량이 높아지는 경우가 많으므로, 효율성을 평가하기 위해서는 전력 사용량도 고려해야 합니다.

• 전력 소비량 : 전력 소비량은 채굴기가 작동할 때 소모하는 전력량(와트, W)을 나타냅니다. 전력은 채굴 비용의 주요 요소이므로 전력 소비량은 채굴 비용에 직접적인 영향을 미칩니다. 전력 소비량과 해시레이트는 함께 평가됩니다. 두 채굴기의 해시레이트가 같을 경우, 전력 소비량이 낮은 채굴기가 에너지 효율이 높고 수익성이 높습니다.

• 에너지 효율 비율(J/TH) : 종종 테라해시당 줄(joule) 단위로 표현되며, 채굴기 효율을 나타내는 가장 중요한 지표 중 하나입니다. 해시율 단위당 소비되는 에너지를 나타내며, 전력 소비량을 채굴기의 해시율로 나누어 계산합니다. 예를 들어, 110 TH/s에서 3,250W를 소비하는 채굴기의 효율은 약 29.5 J/TH입니다. 숫자가 낮을수록 효율이 높습니다(즉, 해시당 소비되는 줄 수가 적음). 20 J/TH를 사용하는 채굴기는 40 J/TH를 사용하는 채굴기보다 에너지 효율이 두 배 높습니다.

최근 몇 년 동안 비트코인 ​​채굴의 하드웨어 효율(J/TH)이 크게 향상되었습니다. 2018년 약 89J/TH에서 2023년 약 33J/TH로 꾸준히 향상되어, 테라해시(TH)당 사용되는 에너지량이 약 60% 감소했습니다. 이는 전반적인 효율 향상을 위한 채굴 하드웨어 기술의 급속한 발전을 보여줍니다.

3. 채굴 효율성에 영향을 미치는 주요 요인

실제 채굴 효율성은 여러 요인에 따라 결정됩니다.

• 하드웨어 성능 및 유형 : 채굴 장비 자체의 설계와 하드웨어가 효율성을 결정합니다. 최신 ASIC 채굴기는 기존 CPU 또는 GPU 채굴 방식보다 훨씬 효율적입니다. 최신 장비는 첨단 칩 제조 공정과 아키텍처를 사용하여 더 낮은 에너지 소비로 더 강력한 해시율을 제공합니다. 일부 차세대 장비는 약 20J/TH 또는 그 이하의 해시율을 달성할 수 있는 반면, 불과 몇 년 전의 구형 모델은 80~100J/TH가 필요했을 수 있습니다. 따라서 하드웨어 세대가 가장 중요한 요소입니다. 고효율 장비로 업그레이드하면 채굴 효율성과 수익성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

• 에너지 비용 : 전기 가격은 채굴 수익성에 막대한 영향을 미칩니다. 채굴자가 하드웨어 측면에서 매우 효율적이라 하더라도, 높은 전기 요금은 수익을 잠식하거나 없앨 수 있습니다. 일반적으로 전기 요금은 채굴 운영 비용에서 가장 큰 비중을 차지합니다. 따라서 채굴자들은 전기 요금이 낮은 지역을 선호하거나 재생 가능 에너지원이나 잉여 에너지원을 사용하는 경우가 많습니다. 같은 채굴자가 kWh당 전기 요금이 0.05달러인 지역에 위치한 경우, kWh당 0.15달러인 지역에 위치한 경우보다 훨씬 수익성이 높습니다. 따라서 전기 가격과 공급 안정성은 실제 채굴 효율성(생산량 단위당 비용 효율성)에 직접적인 영향을 미칩니다.

• 네트워크 난이도 및 경쟁 : 블록체인은 일정한 블록 생산률을 유지하기 위해 채굴 난이도를 주기적으로 조정합니다. 더 많은 채굴자가 참여하고 전체 네트워크 해시율이 증가함에 따라 네트워크 난이도가 상승하여 한 명의 채굴자가 특정 시간 동안 생산할 수 있는 코인의 양이 감소합니다. 채굴자의 효율성이 일정하게 유지되더라도, 난이도가 상승하면 해시율 단위당 생산량이 감소합니다. 이로 인해 채굴자들은 경쟁력을 유지하기 위해 장비를 지속적으로 업그레이드하게 됩니다. 또한, 블록 보상 감소(예: 비트코인 ​​반감기)와 코인 가격 변동 또한 채굴 수익에 영향을 미칩니다. 따라서 전반적인 네트워크 조건(난이도, 코인 가격, 보상율)은 채굴 효율성에 중요한 외부 요인입니다.

• 기타 요인 : 운영 환경과 관리 또한 효율성에 영향을 미칩니다. 적절한 냉각은 채굴자의 과열 및 스로틀링을 방지하여 최대 효율을 유지하는 데 도움이 됩니다. 풀의 수수료 구조와 안정성은 최종 수익(제출된 해시의 효과적인 활용)에 영향을 미치고, 장비 유지 관리 및 고장률은 가동 시간에 영향을 미칩니다. 채굴자가 자주 오프라인 상태가 되거나 해시율 변동을 경험하면 평균 효율이 저하됩니다.

4. 채굴 효율성 향상 전략

위의 요소를 염두에 두고 광부와 채굴 농장은 효율성을 높이기 위해 다양한 조치를 취할 수 있습니다.

1. 고효율 채굴 하드웨어 사용 : 에너지 효율이 더 높은 최신 세대 장비로 업그레이드하는 것이 전반적인 효율성을 높이는 가장 직접적인 방법입니다. 고급 ASIC 채굴기는 전력 소모량이 적으면서도 더 높은 해시레이트를 생성합니다. 새 하드웨어는 비용이 많이 들 수 있지만, 낮은 J/TH는 궁극적으로 각 코인 채굴 비용을 절감합니다. 채굴자는 새로운 하드웨어 출시를 주시하고 경제적으로 가능하다면 기존 장비를 더 효율적인 모델로 교체해야 합니다.

2. 전기 비용 최적화 : 간접비를 줄이기 위해 안정적이고 저렴한 전기 공급원을 확보하세요. 대규모 채굴 업체는 전기 요금이 싼 지역에 위치하거나 발전소와 협력하여 잉여 에너지를 활용하는 경우가 많습니다. 예를 들어, 수력, 풍력 또는 기타 재생 에너지를 사용하면 전기 요금을 크게 절감할 수 있습니다. 비수기 운영이나 난방에 폐열을 활용하면 전반적인 에너지 사용량을 개선하여 코인당 생산 비용을 절감할 수 있습니다.

3. 냉각 및 에너지 절약 강화 : 효과적인 냉각 설계와 환경 제어를 통해 채굴기가 최상의 성능을 유지하도록 합니다. 고온은 스로틀링, 효율 저하 또는 하드웨어 손상으로 이어질 수 있습니다. 채굴장에서는 강제 환기, 수냉식 또는 침지 냉각을 사용하여 채굴 장비를 냉각하고 해시 속도를 안정화하며 에너지 효율을 향상시킵니다. 일부 신규 채굴자는 방열을 강화하고 전력 소비를 줄이기 위해 수냉식이나 팬 수를 줄입니다. 노후된 팬이나 전원 공급 장치의 정기적인 유지 관리, 청소 및 교체 또한 장기적인 효율 유지에 매우 중요합니다.

4. 최적화된 알고리즘 및 소프트웨어 도입 : 소프트웨어 수준의 최적화 또한 효율성을 높일 수 있습니다. 예를 들어, 고성능 채굴 소프트웨어나 펌웨어, 그리고 최적화된 알고리즘 구현을 사용하면 해시 레이트를 높이거나 전력 사용량을 줄일 수 있습니다. 특정 타사 펌웨어는 ASIC 채굴기의 전력 소모를 낮추기 위해 언더클럭을 적용할 수 있습니다. GPU 채굴의 경우, 클럭 속도와 전압을 조정하거나 알고리즘 매개변수를 조정하면 와트당 해시 레이트를 크게 향상시킬 수 있습니다. 안정적인 네트워크 연결을 확보하고 거부된 공유를 최소화하면 유효 해시 파워와 총 해시 파워의 비율이 더욱 향상됩니다. 이러한 하드웨어-소프트웨어 시너지 효과는 기존 장비의 효율성을 높이는 데 도움이 될 수 있습니다.

5. 운영 및 유지 관리 계획 : 지능적인 운영 및 관리를 통해 전반적인 효율성을 극대화합니다. 채굴기 성능을 실시간으로 모니터링하여 문제 해결을 신속하게 진행하고 가동 중단 시간을 줄입니다. 전기 요금 변동을 활용하여 운영 일정을 계획하고, 시장 침체기에 효율이 낮은 장비를 폐기하는 것은 모두 수익 증대에 기여합니다. 채굴 장비를 최적의 상태로 유지하는 지속적인 반복 및 개선을 통해 장기적으로 높은 효율성을 유지합니다.

5. 일반적인 고효율 마이너 및 성능 비교

현재 시중에는 여러 가지 고효율 ASIC 채굴기가 출시되어 있습니다. 아래는 해시레이트 및 효율(에너지 사용량)과 같은 매개변수를 포함한 대표적인 모델의 예시입니다.

• 비트메인 앤트마이너 S21 : 약 200TH/s, 약 3,500W의 전력 소비량, 그리고 약 17.5J/TH의 채굴 효율을 자랑합니다. 2023년 말 출시 예정이며, 이전 세대 S19에 비해 상당한 효율 향상을 제공합니다.

• Bitmain Antminer S21 Pro : 최대 234 TH/s의 처리 속도와 약 15.0 J/TH의 전력 효율을 제공합니다. S21의 업그레이드 버전으로, 비슷한 전력 수준에서 더 높은 해시레이트를 제공하여 에너지 효율 측면에서 최고 수준의 성능을 자랑합니다.

• Bitmain Antminer S21 XP : 최대 270 TH/s의 처리량으로, 효율은 약 13.5 J/TH로 더욱 낮아졌습니다. 이는 공랭식 채굴 장비의 새로운 기준을 제시합니다. 기존 Antminer S19 XP는 약 21.5 J/TH로 140 TH/s의 처리량을 제공하는데, 이는 새 모델이 30% 이상 더 효율적임을 의미합니다.

• Bitdeer SEALMINER A2 Pro : 이 고효율 라인업은 공랭식과 수랭식으로 제공됩니다. 공랭식 모델은 약 255~270 TH/s의 출력을 제공하며, 약 3,790~4,050W(약 14.9J/TH)의 전력을 소모합니다. 수랭식 모델은 7,450~7,900W에서 500 TH/s를 초과하는 출력을 제공하며, 이 역시 약 14.9J/TH입니다. 이는 신흥 제조업체들의 경쟁력 있는 효율을 보여줍니다.

• MicroBT Whatsminer M60S+ : 약 212 TH/s, 약 3,600W, ~17 J/TH. 5nm 칩 기술을 사용하는 M60 시리즈의 주력 제품으로, 이전 세대 M50(약 29 J/TH)보다 훨씬 앞선 20 J/TH 미만의 성능을 달성합니다.

• Canaan AvalonMiner A1566 : 약 3,420W에서 약 185TH/s의 출력을 내며, 약 18.5J/TH의 출력을 냅니다. 2024년에 출시될 예정인 이 모델은 지금까지 Canaan에서 출시된 모델 중 가장 효율적인 모델로, 이전 모델 대비 눈에 띄는 발전을 이루었습니다.

오늘날 주요 채굴기들은 일반적으로 약 15 J/TH 또는 그보다 낮은 성능을 보입니다. 채굴기를 선택할 때 운영자는 예산, 전기 요금, 운영 규모뿐만 아니라 해시레이트, 전력 소비량, 전반적인 에너지 효율도 고려해야 합니다. 고효율 채굴 하드웨어와 위에서 설명한 최적화 전략을 함께 활용함으로써, 채굴자는 자원에 대한 수익을 극대화하고 역동적인 암호화폐 채굴 환경에서 경쟁력을 유지할 수 있습니다.

참고문헌

1. D-Central: 《비트코인 채굴에서 에너지-해시레이트 역학 이해》 d-central.tech d-central.tech
2. Bitdeer：《비트코인 1개를 채굴하는 데 얼마나 걸리나요?》 ​ bitdeer.com
3. Compass Mining: 《비트코인 채굴자에게 에너지 비용과 채굴 함대 효율성이 중요한 이유》 education.compassmining.io education.compassmining.io
4. 코인데스크: 《비트코인 채굴기 효율 5년 만에 두 배로 증가》 ​ coindesk.com
5. EZ 블록체인: 《2024년 비트코인 ​​채굴 장비 선택 방법》 ​ ezblockchain.net ezblockchain.net
6. Investing.com 금융 뉴스: 《Bitdeer, 새로운 SEALMINER A2 Pro 시리즈 비트코인 ​​채굴기 출시》 cn.investing.com