Zcash 확장 로드맵 분석: 5대 기술 업그레이드가 고동시성 프라이버시 코인으로 나아가는 방법은?

저자: William M. Peaster（Bankless 시니어 애널리스트）

번역: TechFlow

TechFlow 요약: 퍼블릭 체인 생태계의 오랜 발전 과정에서 확장성은 모든 프라이버시 블록체인이 달성해야 할 기술적 성배였다. 온체인 분석 도구와 AI 추적 기술이 폭발적으로 진화함에 따라 완전 투명 장부상의 사용자 자금 및 거래 프라이버시는 이미 대부분 상실되었으나, 네이티브 영지식 프라이버시 컴퓨팅은 무거운 풀 노드 검증 부하와 상태 팽창(state bloat) 문제로 인해 장기간 처리량 병목 현상에 직면해 있었다.

이번주(11월 5일~6일) 정점을 맞는 NU7 네트워크 업그레이드 직전, Zcash 공동 창업자 Sean Bowe와 핵심 프로토콜 기여자 Dev Ojha가 지난 2년 간의 체계적인 확장 로드맵을 처음 공식적으로 제시했다. 이들은 블록 생성 시간을 기존 75초에서 25초로 대폭 단축하는 것을 넘어, AI 컴퓨팅 자원의 저가화로 부상한 동형 암호화 기반 PIR(Private Information Retrieval) 프라이버시 검색, Tachyon 재귀 증명 집계, 상태 비저장(stateless) 노드 압축 기술을 결합해 초당 50,000 건(TPS)의 고처리량 목표에 도전할 예정이다. TechFlow는 본문을 심층 번역하여 프라이버시 퍼블릭 체인의 차세대 하드코어 기술 돌파전을 면밀히 안내한다.

이번주 정식 배포될 더 짧은 블록 생성 시간부터, 아직 백보드(whiteboard) 단계에 머물러 있는 프라이빗 RPC 구독 모델까지, Zcash 개발자 팀이 최신 Bankless 팟캐스트에서 공개한 전체 로드맵은 다음과 같다.

확장성은 항상 프라이버시 퍼블릭 체인이 꿈꿔 온 성배다. 다행히도 Zcash 커뮤니티에게 핵심 개발자들은 프라이빗 ZEC 결제 규모를 확대하기 위한 체계적인 솔루션을 마련했다. 더 기대되는 점은, 이 목표를 향한 첫 번째 업그레이드가 이번 주에 정식 도입된다는 것이다.

최신 Bankless 팟캐스트 ‘풀 버전 Zcash 로드맵’ 프로그램에서 Zcash 공동 창업자 Sean Bowe와 프로토콜 핵심 기여자 Dev Ojha는 진행자 David Hoffman와 함께 심층 논의를 펼쳤다. 이들은 현재 초당 약 60KB인 Zcash의 처리량을 어떻게 한 걸음씩 Dev Ojha가 설정한 장기 목표인 초당 50,000 건 트랜잭션(즉, 초당 100MB 처리량으로 최대 166,500%에 달하는 놀라운 확장성 도약)으로 이끌 것인지 상세히 해설했다.

본문에서는 이 비전의 핵심 골자를 빠르게 숙지하고, 해당 로드맵을 뒷받침하는 5대 핵심 업그레이드를 정리한다.

그림: Zcash 장기 네트워크 성능 및 처리량 확장 계단식 그래프 개요

더 빠른 블록 생성 시간

지난 9월 NU7 일정 확정 당시 내가 지적했듯이, Zcash의 아홉 번째 주요 네트워크 업그레이드는 블록 생성 시간을 75초에서 25초로 대폭 압축한다. NU7 활성화 블록 높이는 UTC 기준 11월 5일~6일 밤에 정식으로 도달할 것으로 예상된다.

Ojha에 따르면, 블록 크기가 그대로 유지되는 상황에서 이 전환은 체인의 대역폭을 약 3배 증가시켜 초당 약 180KB에 도달하게 한다. 그는 또한 다른 블록체인에서 이미 성숙해진 기술들을 벤치마킹할 수 있는데, 예를 들어 에러 코딩(Erasure Coding, 블록을 중복 데이터 청크로 분할해 노드가 전체 데이터를 다운로드하지 않고도 블록을 복원 가능케 하는 방식)이나 노드 간 더 효율적인 gossip 프로토콜 등이 있다.

특히 주목할 점은, Zcash가 이러한 진전을 추진하면서도 여전히 작업 증명(Proof of Work, PoW) 방식을 고수한다는 것이다. Ojha는 이를 "역사상 최초로 높은 처리량을 자랑하는 작업 증명 네트워크를 만드는 노력"이라 평가했다.

하지만 여기서 고려해야 할 객관적 특성 하나가 곧 마주칠 수밖에 없는 부분이다. 마이닝에는 본질적인 확률적 변수가 존재한다. 따라서 평균 25초의 블록 생성 리듬 속에서 약 1%의 블록은 약 250밀리초 만에 급속히 생성되는 반면, 다른 약 1%의 블록은 110초 이상 걸릴 수 있다.

업그레이드 현황: 더 빠른 블록 생성 속도는 이번 주 NU7 업그레이드와 함께 공식 출시된다. 반면 더 높은 처리량을 정복하는 작업은 Ojha가 "향후 2년 이내"의 핵심 과제로 정의했다.

PIR 프라이버시 검색 지갑

Ojha가 말했듯, "진짜 난감한 문제는 내가 돈을 받았는지 어떻게 알 수 있느냐는 것이다."

Zcash의 shielded address 시스템 하에서는 외부 관찰자가 누구에게 누가 송금했는지 확인할 수 없다. 이는 즉, 사용자의 지갑이 Ethereum 지갑처럼 서버에 직접 접속해 자신의 계좌 잔고를 조회할 수 없음을 의미한다.

과거 역사를 보면 Zcash 지갑은 블록체인 상의 모든 거래를 다운로드한 뒤 로컬에서 하나씩 비교하며 자신과 관련된 것만 걸러냈다. 만약 블록체인 처리량이 초당 100MB로 치솟는다면, 모든 단말기가 전체 트랜잭션을 다운로드해야 하는 원시적 패턴은 분명히 완전히 붕괴될 것이다.

바로 여기에 Private Information Retrieval(PIR)이 빛을 발할 무대가 있다. 이 새로운 패러다임에서 사용자의 단말 지갑은 블록체인 데이터를 저장하는 서버에 암호화된 쿼리 요청을 보낸다. 동형 암호화(Homomorphic Encryption, 암호화된 데이터 상태에서 직접 수학 연산을 수행할 수 있게 하는 기술)를 활용하면, 서버는 사용자가 실제로 무엇을 조회하려는지 전혀 파악 못한 채 정확한 결과를 반환할 수 있다.

흥미로운 점은 현재 한창인 AI 열풍이 바로 이러한 프라이버시 기술의 실용화를 주도하는 핵심 동력이라는 것이다. Ojha는 이 특정 유형의 PIR 연산이 궁극적으로 초규모 행렬-벡터 곱셈(Matrix-Vector Multiplication)으로 귀결되는데, 이는 바로 GPU가 AI 컴퓨팅 파워 경쟁을 통해 급격히 저렴해지고 고속화된 수학적 영역과 정확히 일치한다고 밝혔다.

공평하게 따지면 진행자 David 역시 대화 중 합리적인 의문을 제기했다. 서버에 쿼리 요청을 보내는 것은 신뢰할 수 있는 중개자를 도입하는 것처럼 들린다는 것이다. 이에 Ojha는 PIR 작동 방식이 이더리움 생태계의 RPC 노드와 동일하게 동작할 것이며, 누구나 자유롭게 자신만의 서비스 노드를 구축할 수 있고 지갑 클라이언트는 다양한 공급자 사이를 원활하게 자유롭게 전환할 수 있다고 답변했다.

업그레이드 현황: 이제 실제 응용 단계에 투입되었다. Bowe는 Zcash가 최근 개최된 보유자 온체인 거버넌스 투표에서 PIR 기술을 채택했다고 밝혔으며, 이는 암호화 산업 역사에서 초창 사례를 개척한 것이라고 주장했다.

Tachyon 증명 집계

Tachyon은 Bowe가 직접 이끄는 암호학 기반 계층 재구축 프로젝트로, 시스템의 현재 두 가지 핵심 병목 지점을 공략하는 데 전념한다. 첫 번째이자 가장 앞선 병목은 증명 검증(computation)으로, 현 체계에서 풀 노드는 모든 shielded 트랜잭션의 영지식 증명을 일일이 개별적으로 검증해야 하기 때문이다.

이 장애물을 극복하기 위해 Tachyon은 재귀 영지식 증명(Recursive SNARKs, 다른 증명을 검증하기 위한 하나의 증명 생성) 연구를 진행 중이며, 이를 통해 방대한 증명을 하나로 묶어 집계한다. 이 기술은 풀 노드의 검증 부하를 획기적으로 낮춰, 방대한 독립 증명을 순차적으로 검증할 필요가 대신 어디선가 집약된 ZKP 하나만 확인하면 되도록 만들어준다.

중요하게 봐야 할 점은, 이 시스템이 배포되고 활성화되면 최소 5배의 확장성 성능 향상을 즉시 안겨준다는 것이다. 만약 이 논리가 꽤 익숙하게 들린다면 그것도 그럴 것이, 그 배경이 분명 있기 때문이다. David는 Tachyon의 증명 집계 작업을 이더리움의 ZK 롤업(ZK Rollup) 트랜잭션 번들링 구조에 빗대었으며, 이에 대해 Ojha는 이더리움이 운영 환경에서 재귀 증명을 가장 먼저 실현한 선도적 공로를 정직하게 인정했다.

업그레이드 현황: 활발히 개발 중이다. Tachyon의 코드는 현재 Zakura 풀 노드 내부의 암호학 프로토콜 스택으로 통합되고 있지만, 메인넷에서는 아직 활성화되지 않았으며 공식 런칭 일정은 발표되지 않았다.

상태 비저장 블록체인

Tachyon 프로젝트의 두 번째 공격 포인트는 상태 팽창(State Bloat) 문제를 해결하는 데 집중된다. 사용자가 shielded ZEC를 쓸 때마다 네트워크는 nullifier(동일 자금이 이중 spend를 방지하는 유일한 표시)를 기록하며 남긴다. 주기적으로 과거 누적 데이터를 정리할 수 있는 transparent ledger와 달리, 프라이버시 블록체인은 계속 늘어나는 이 nullifier 목록을 영원히 보관해야 한다.

Tachyon 역시 이 방대한 상태를 극도로 압축하는 작업을 추진 중이다. Ojha 설명에 따르면, 향후 풀 노드는 최근 약 한 달치의 활성 실시간 상태만 유지하면 되고, 더 오래된 과거 데이터는 사용자가 필요할 때 trustlessly 호출할 수 있는 구조로 전환된다. Bowe는 이 혁신적 기술을 암호학자 Ian Miers와 공동 발표한 학술 논문에서 착안했다고 소개했다.

명확히 짚고 넘어갈 점은, Ojha가 솔직히 "초당 5만 건의 극한 TPS를 단일 Raspberry Pi 기기에서 처리하는 것은 불가능하다"고 주장했다는 것이다. 하지만 이러한 극단적인 압축 수준이라면 풀 노드 가동에 필요한 저장 공간은 수십~수백 PB의 storage disaster로 치달지 않고 수백 GB 레벨에 머무를 수 있다.

업그레이드 현황: 현재 Tachyon 프로젝트의 핵심 모듈로서 활발히 개발 단계에 있다.

프라이빗 RPC 구독 모델

마지막 업그레이드는 주로 경제 메커니즘 설계와 관련되어 있으며, 앞서 제시된 기술 로드맵 중 가장 초기 개념 단계에 위치한 항목이다.

Ethereum나 Solana 생태계에서는 MetaMask와 Phantom 같은 지갑 개발사가 RPC 서버(사용자 지갑에 온체인 데이터를 공급하는 underlying 인프라) 운영을 지원하는데, 이는 일부 유저 트래픽 기반 상업적 수익화 가능성이 있는 것도 포함된다. 반면 Zcash는 유저 추적을 하지 않으므로 현재는 극소수의 volunteer 서버 제공자들이 무료 제공 중이었다.

시스템이 장기적으로 altruism에만 의존해 운영이 지속되기 힘든 것을 막기 위해 Ojha는 프라이빗 구독 기반 유료 모델을 구상했다. 사용자는 사전에 수수료를 지불하여 월 1000회 조회 쿼리 할당량 등을 구매할 수 있으며, 지갑은 이를 일회용 자격증명 토큰(one-time credential token)으로 변환해 매 조회마다 토큰 1개를 소모한다. 이는 Zcash가 이중 spend 방지용 cryptography에 사용한 것과 동일한 base layer 메커니즘을 계승하는 구조다.

따라서 이 패러다임 하에서 RPC 서비스 제공자는 사용자가 유효한 구독 credential를 보유했는지 정확하게 검증하면서도, 구체적으로哪位 구독자가 조회를 요청했는지 완전히 인지할 수 없는 상태가 된다.

업그레이드 현황: 현재 개념 설계 단계에 머물러 있으나, Ojha는 이를 엔지니어링 관점에서 완벽하게 해결 가능한 명확한 문제라고 강조했다.

미래의 방향

왜 이것이 지금 시점에서 특히 긴급하고 중요한지에 대해, Bowe가 제시한 핵심 근거는 이렇다. AI 도구의 폭발적 보급이 투명 퍼블릭 체인 장부를 가로질러 구체적인 개인을 추적 위치하는 장벽을 사실상 비용 제로에 가깝게 떨어뜨렸기 때문이다.

위에서 언급한 흥미로운 기술 청사진 외에도, 이번 로드맵 팟캐스트는 Zcash의 양자 내성(Long-term Quantum-Resistant) 계획, 형식적 검증(Formal Verification), 그리고 온체인 거버넌스 구조 등을 심층 다뤘으며, 특히 거버넌스 섹션은 제가 최근에 Zcash 개발자 기금 존속 여부 논쟁에 대해 심층 분석한 내용과正好 보완적으로 호응을 이룬다.