2024년에 알아야 할 비트코인 채굴 및 에너지 소비 통계

비트코인은 디지털 통화 영역에서 획기적인 현상으로 떠오르며 전 세계 투자자들의 관심을 사로잡고 있다. 이를 주도하는 핵심은 채굴 프로세스로, 비트코인의 기능 뿐만 아니라 더 광범위한 블록체인 생태계에도 상당한 영향을 미친다. 이 글에서는 비트코인 채굴과 에너지 소비에 관한 통계를 살펴보고, 비트코인의 성장과 환경과의 관련성을 강조하고자 한다.

노련한 투자자이든 가상화폐를 처음 접하는 사람이든, 비트코인 채굴의 복잡성을 이해하는 것은 이 디지털 자산의 진정한 잠재력을 파악하는 데 매우 중요하다. 이제 비트코인 채굴의 흥미로운 세계로 들어가 그 중요성과 핵심 정보 등 투자자라면 꼭 알아야 할 내용들을 살펴보겠다.

비트코인 채굴의 에너지 소비량

비트코인 채굴의 에너지 소비는 많은 관심과 조사의 대상이 되고 있다. 비트코인의 인기와 가치가 치솟으면서 새로운 코인을 채굴하고 블록체인을 유지하는 데 필요한 에너지도 함께 증가하는 추세이다.

뉴욕 타임즈는 비트코인 채굴이 전 세계 전력의 0.5%를 차지하며, 워싱턴 주에서만 미국 전체 연간 주거용 냉방 전력의 3분의 1 이상에 해당하는 양을 소비한다고 보도했다.

비트코인 채굴은 또한 구글의 전 세계 사업장에서 사용하는 에너지 사용량을 합친 것보다 7배 이상을 소비한다고 밝혔다.

비트코인의 초창기에는 사용자 수가 제한적이었기 때문에 데스크톱 컴퓨터 한 대로 몇 초 만에 쉽게 가상화폐를 채굴하는 것이 가능했다.

그러나 이 보고서는 현재 비트코인 1개를 채굴하는 데 대략 “일반 가정에서 사용하는 전기의 9년 치”가 소모된다고 밝혔다.

2023년 5월 기준, 비트코인 채굴에는 약 95.58테라와트시(TWh)의 전력이 소비되었으며, 2022년에는 연간 전력 소비량이 204.5테라와트시로 최고치를 기록하여 핀란드의 전력 소비량을 넘어서기도 했다.

2022년 8월을 기준으로, 비트코인은 전 세계 암호화 자산 전력 사용량의 60~77%를 차지할 것으로 추정된다.

백악관 보고서는 2022년 비트코인 채굴로 인한 총 에너지 소비량이 500억 킬로와트시(kWh)에 달해 상당한 에너지 사용량임을 강조했다.

이제 비트코인 채굴에 소비되는 전력은 미국에서 운영 중인 모든 컴퓨터의 에너지 사용량을 합친 것보다 더 많은 양을 차지하며, 조명 등의 필수 소비 수요를 포함하더라도 국가의 전체 전력 소비량 범위 내에 속한다.

비트코인 거래 한 건을 완료하려면 약 1,449킬로와트시가 필요한데, 이는 미국 일반 가정에서 50일 동안 소비하는 에너지와 맞먹는 양이다.

미국의 평균 킬로와트시 당 비용인 12센트를 기준으로 계산해 보면 비트코인 채굴 거래에는 약 173달러의 에너지 비용이 발생한다.

비트코인 네트워크의 에너지 소비량을 한 국가의 에너지 소비량으로 본다면, 비트코인 네트워크는 전 세계에서 34번째로 많은 양의 에너지를 소비하는 것과 마찬가지인 셈이다.

비트코인 거래 한 건의 에너지 소비는 거의 10만 건의 비자(Visa) 거래와 유사한 양이다.

2023년 5월, 비트코인의 거래당 에너지 소비량은 703.25킬로와트시에 달하는 반면, 비자 거래당 에너지 소비량은 148.63킬로와트시로 보고되었다.

비트코인 채굴 및 에너지 소비량 계산 방법

비트코인 채굴의 정확한 에너지 소비량을 파악하기 어렵게 만드는 몇 가지 요인은 다음과 같다:

• 비트코인 채굴의 탈중앙화된 특성
• 표준화된 보고 요건의 부재
• 역동적이고 끊임없이 진화하는 채굴 환경
• 채굴자가 사용하는 에너지원의 다양성
• 채굴 작업의 비공개적이고 기밀적인 특성

정확한 에너지 사용량을 추정하기 위해서는 사용 가능한 데이터를 기반으로 한 가정, 근사치, 통계 모델에 의존해야 하는 경우가 많다.

디지코노미스트(Digiconomist)에서 발표한 인포그래픽은 비트코인의 에너지 소비량을 정확하게 파악하는 데 어려움이 있다고 설명했다.

이렇게 전기 요금이 지속적인 비용의 중요한 부분을 차지한다는 점을 고려하면 비트코인 네트워크의 전체 전기 소비량은 채굴자의 수입과도 밀접한 관련이 있다고 할 수 있다.

미국 비트코인 채굴장과 에너지 소비량 데이터

뉴욕 타임즈는 미국에서 에너지 소비에 크게 기여하는 상당한 규모의 비트코인 채굴장 34곳을 확인했다.

이들 채굴장은 전기 요금 상승 및 상당한 탄소 배출량과 같은 사회적 비용을 초래하여 인근 지역의 주민들에게 영향을 미치고 있다.

확인된 34개 사업장은 각각 미국의 일반 가정보다 최소 30,000배 이상에 달하는 전력을 소비하며, 이들 채굴장을 모두 합치면 사용 전력량은 무려 3,900메가와트 이상에 달했다. 이는 주변 300만 가구의 전력 소비량과 유사한 수준이다.

네브래스카주 커니에 있는 비트코인 채굴장은 주변 7만 3천 가구가 사용하는 것에 해당하는 전력을 소비한다.

또한, 조지아주 달튼의 한 사업장은 주변의 약 9만 7천 가구가 사용할 수 있는 전력량을 소비한다.

텍사스주 록데일에 위치한 라이엇 플랫폼(The Riot Platform) 채굴장은 미국에서 가장 전력 집약적인 비트코인 채굴장으로, 이곳의 전력 소비량은 인근 30만 가구가 사용하는 전력량과 거의 비슷한 수치이다.

라이엇과 비트디어(Bitdeer) 근처에 위치한 채굴장의 총 에너지 사용량은 반경 40마일 내에 있는 모든 가정의 에너지 소비량을 합친 것보다 더 많은 수준으로 알려졌다.

이렇게 채굴로 인한 에너지 소비량이 어마어마해짐에 따라 텍사스의 가상화폐 채굴업체들은 최대 10년 동안 전기 요금을 대폭 절감할 수 있는 장기 계약을 체결하기도 했다.

기후 변화 vs 비트코인 채굴 및 에너지 소비

2021년 8월 기준 비트코인 네트워크의 평균 배출 계수 557.76g/kWh이며 예상 전력 부하 수요는 13.39GW이다. 따라서 비트코인 채굴은 잠재적으로 연간 약 65.4메가톤의 이산화탄소를 배출하는 것으로 추정된다.

비트코인 채굴의 탄소 발자국은 채굴자가 사용하는 전력을 기준으로 평가할 수 있다.

아래 이미지는 비트코인 채굴의 대략적인 글로벌 탄소 발자국을 보여주는데, 이는 그리스(2019년 56.6MtCO2)와 같은 국가의 전체 배출량과 유사하며, 전 세계 배출량의 0.19%를 차지한다.

2021년 5월까지 비트코인 채굴로 인해 발생한 전자 폐기물은 연간 약 31,000톤으로 추산되었다. 

이 수치는 2022년 6월까지 네덜란드의 연간 전자 폐기물 생산량과 맞먹는 수준인 35,000톤으로 증가했다.

뉴욕주의 천연가스 발전소인 그리니지 제너레이션(Greenidge LLC)은 비트코인 채굴을 진행하는 과정에서 연간 약 88,440톤의 이산화탄소(CO2-eq)를 배출한다고 발표했다. 

만약 이 발전소가 발전 용량의 100%를 비트코인 채굴에 할당한다면 연간 총 656,983미터톤의 CO2-eq 배출량이 예상된다.

전체 온실가스 배출량의 약 79%는 전력 생산으로 인해 발생하는데, 이는 비트코인 채굴이 곧 온실가스 배출의 주범이 될 수도 있음을 시사한다.

모든 시설이 가동 중인 상황에서의 연간 배출량은 약 14만 대의 승용차가 생성하는 배출량 또는 6억 파운드의 석탄이 연소할 때 발생하는 양과 비슷한 수준이다.

비트코인 채굴의 에너지 소비 이면에 있는 이점

비트코인 채굴의 부정적인 영향에 대응하고자 전 세계 네트워크의 48.4%를 차지하는 채굴 업체들이 자발적으로 지원하여 출범한 글로벌 비트코인 채굴 협의회(BMC)는 2022년 4분기 비트코인 채굴 작업에 사용된 전기의 58.9%가 재생 에너지원으로 대체되었다고 발표했다. 

이는 2021년 1분기에 보고된 36.8%에서 크게 증가한 수치이다.

또한 비트코인 청정에너지 이니셔티브 서약에서 발표된 논문에서는 비트코인 채굴기가 재생 에너지와 저장을 위한 훌륭한 보완 기술 역할을 한다고 보고했다.

연구 논문에서 강조된 주목할 만한 내용은 다음과 같다:

• 비트코인 채굴은 재생에너지로의 글로벌 에너지 전환을 가속화할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.
• 비트코인 채굴은 전기 요금에 변동이 없는 태양광 시스템에 대한 투자를 촉진할 수 있다.

비트코인 채굴 시장의 규모와 수익 통계

거래를 검증하고 네트워크를 보호하는 과정인 비트코인 채굴은 혁신적인 성장을 거듭하며 경쟁이 치열한 산업으로 진화했다. 

이러한 성장은 개인 채굴자부터 글로벌 규모의 채굴 운영에 이르기까지 다양한 참여자들로 구성된 수익성 높은 시장을 조성했다.

급격한 가격 상승에 힘입어 비트코인은 2021년 11월에 65,000달러를 돌파하며 가상화폐의 사상 전례 없는 기록을 경신했다.

이러한 놀라운 가치 상승은 2023년 6월 기준 5,978억 달러에 달하는 비트코인의 상당한 시가총액에 크게 기여했다.

최대 공급량이 2,100만 개로 제한되어 있는 비트코인은 희소성을 보장하며, 이는 비트코인의 가치 제안에 기여하는 근본적인 요소이다.

2023년 3월 기준 채굴된 비트코인의 수는 1,900만 개를 넘어섰으며, 아직 채굴되지 않은 비트코인은 약 200만 개에 달하는 것으로 알려졌다.

앞으로 임계값에 도달하면 비트코인은 총 공급량이 모두 소진되어 더 이상 생성할 수 없게 된다.

이러한 내재적 희소성은 현재 81억 1,000만 달러에 달하는 비트코인 총 시가총액의 근간을 형성하고 있다. 

최대 비트코인 채굴 회사 관련 데이터

시총 분석 사이트 컴퍼니스마켓캡(CompaniesMarketCap)의 자료에는 시가 총액을 기준으로 상장된 16개의 대형 비트코인 채굴 업체의 가치가 포함되어 있다.

마라톤 디지털 홀딩스(Marathon Digital Holdings)는 이 업계의 주요 회사 중 하나로, 22억 7천만 달러의 시가총액을 자랑하며 최대 비트코인 채굴 업체로 입지를 다졌다.

다른 상장 채굴 회사들도 있지만 대부분 규모가 크지 않아 제공된 목록에는 포함되어 있지 않을 수 있다는 점에 유의해야한다. 또한, 많은 가상화폐 채굴 업체가 비상장 기업이기 때문에 증권 거래소에서 주식이 거래되지 않는다.

가나안(Canaan)은 지난 2022년에 총 6억 5,000만 달러의 수익을 올리며 상장된 비트코인 채굴 회사 중 수익 면에서 선두를 달렸다. 이 중국계 채굴 회사의 수익은 주로 비트코인 채굴기 판매에서 발생한다.

가나안은 2022년 4분기 동안 총 9,233만 달러의 수익을 달성하며 매출 기준 최고의 상장 비트코인 채굴 회사로 부상했다.

손실이 3,120만 달러에 달했던 2020년에 비해 2021년에는 3억 달러의 매출을 기록하며 지난해 손실을 크게 능가하는 규모로 성장했다.

비트코인 채굴 수익 데이터

2023년 6월 26일 기준 비트코인 채굴자의 하루 수익은 2,770만 달러로, 이전 12개월 동안의 1,820만 달러에 비해 상당한 성장을 보여주고 있다.

이는 전년 동기에 비해 52.20%나 증가한 수치이다.

2021년 4월에는 비트코인 채굴자들이 2018년 이후 가장 높은 일일 수익인 8,012만 달러를 벌어들이며 놀라운 성과를 이뤘다.

글래스노드에 따르면, 비트코인 채굴자들은 2023년 6월 27일 단일 거래에서 1억 2,800만 달러라는 이례적으로 높은 거래량을 보였다.

이는 일일 수익의 무려 315%에 해당하는 엄청난 금액이다.

비트코인 채굴의 수익원

채굴자는 보통 비트코인 블록 보상과 거래 수수료 두 가지 주요 출처를 통해 수익을 얻는다.

비트코인 보상은 블록체인 시스템에서 블록을 성공적으로 채굴한 채굴자에게 주어지며, 보상을 받기 위해 채굴자는 블록의 시작 부분에 보상을 추가한다.

비트코인 네트워크에서 블록을 성공적으로 채굴한 보상은 약 4년마다 절반으로 줄어드는 반감기를 거친다.

비트코인이 처음 도입되었을 때 채굴에 대한 블록 보상은 50비트코인이었으며, 2023년 6월 현재 각 거래 블록에 대한 보상으로는 약 10분마다 6.25비트코인이 지급된다.

다음 반감기는 2024년으로 예상되며 이때 블록 보상은 3.125 비트코인으로 감소할 것으로 전망된다.

2140년경까지 약 21만 블록마다 반감기가 발생하며, 이는 2,100만 개의 코인이 모두 채굴되는 시점까지 계속된다.

앞으로 몇 번의 반감기를 더 거쳐 채굴 보상이 0에 도달하게 되면, 채굴자에 대한 주요 보상 수단은 블록에 포함된 트랜잭션과 관련된 거래 수수료 형태로 대체된다.

거래 수수료는 자신의 거래를 블록체인에 포함시키기 위해 사용자가 채굴자에게 지불하는 것으로, 블록체인 내에서 트랜잭션의 우선순위를 결정하고 거래를 포함시키도록 하는 인센티브 역할을 한다.

2023년 6월 28일 기준 비트코인 평균 트랜잭션 수수료는 2.226달러로, 12개월 전의 1.168달러보다 상승한 수준이다. 

평균 비트코인 거래 수수료는 2021년 4월에 62.79달러로 정점을 찍었던 것처럼 크게 증가할 수 있다.

비트코인 트랜잭션 수수료는 다음과 같은 요인에 따라 달라질 수 있다:

• 네트워크 혼잡도
• 거래 규모
• 빠른 확인 시간

수수료는 일반적으로 거래 금액이 아닌 거래 크기(바이트)를 기준으로 계산되는데, 2023년 6월 28일 기준 평균 블록 크기는 1.69MB이다.

비트코인 채굴에서 해시레이트는 채굴 장치 또는 네트워크가 해싱이라고 하는 암호화 계산을 수행하는 능력 또는 연산 속도를 나타내는 용어이다.

해시 비율이 높은 채굴자는 블록체인에 새 블록을 추가할 때 더 많은 블록 보상과 트랜잭션 수수료를 받을 가능성이 높다.

채굴자는 일반적으로 일일 보상 금액이나 다양한 가상화폐 자산의 가격 등 여러 요소를 고려하여 재무적 기준에 따라 코인을 선택한다.

해시레이트 지수에 따르면 2023년 5월 평균 해시 가격은 $82.23/PH/Day(0.00298 BTC/PH/Day에 해당)로 4월 평균 $77.87/PH/Day(0.00270 BTC/PH/Day)에 비해 5.6% 상승한 것으로 나타났다.

해시레이트 단위가 표시된 측정 표는 아래와 같다:

채굴자들은 5월 동안 총 33,365 BTC(9억 1,850만 원 상당)의 보상을 획득했으며, 이는 4월의 27,743 BTC(8억 8,000만 원 상당) 대비 20% 증가한 수치이다.

이 중 거래 수수료는 5월에 4,540 BTC(1억 2,580만 달러)로, 4월의 812 BTC(2,350만 달러)에 비해 무려 459% 증가했다.

국가별 비트코인 채굴 통계

중국과 미국 같은 주요 국가는 물론 카자흐스탄과 러시아 같은 참여자를 포함해 다양한 국가가 글로벌 비트코인 채굴의 복잡한 지형에서 역할을 담당하고 있다.

수력 발전을 이용한 중국의 비트코인 채굴과 에너지 소비

2021년 6월 비트코인 채굴이 금지되기 전까지 중국은 네트워크 해시레이트의 약 50%를 차지하며 해시레이트 생산과 전력 소비에서 가장 독보적인 위치를 선점했다.

그러나 채굴 금지 조치로 인해 중국으로부터의 해시레이트 이동은 크게 감소하기 시작했다.

케임브리지 비트코인 전력 소비 지수(CBECI)에 따르면, 중국은 전성기 시절 비트코인 네트워크의 전체 해시레이트에서 전 세계 65%~75%에 달하는 상당한 점유율을 차지하며 최대 글로벌 허브로서의 지위를 누렸다.

하지만 중국의 월평균 글로벌 해시율은 2019년 9월 75.5%에서 2021년 9월 22.3%로 50% 이상 크게 감소했다.

중국의 장마철에 쓰촨성과 같은 지역은 풍부한 수력 자원을 바탕으로 값싼 전력을 생산해 많은 채굴 업체를 끌어모았다.

채굴자들은 쓰촨성과 같이 수력 에너지 자원이 풍부한 지역으로 채굴장을 이전하거나 확장하여 적은 비용으로 채굴할 수 있는 기회를 적극적으로 활용할 수 있었다.

2020년 우기가 시작될 때 쓰촨성은 중국 전체 채굴량의 14.9%를 차지했으며, 절정기에는 61.1%까지 치솟았다.

반면, 주로 석탄 발전에 의존하는 신장 지역은 우기 시작 당시 55.1%였던 해시율 점유율이 같은 기간 최저치인 9.6%로 감소했다.

미국 비트코인 채굴 통계

전 세계에서 가장 큰 비트코인 채굴 산업을 보유하고 있는 국가는 미국으로, 전체 네트워크 해시율의 38% 이상을 차지하고 있다.

특히 미국의 점유율은 2020년 1월 4.5%에서 2022년 1월 37.8%로 증가하며 전 세계 채굴 산업에서 괄목할 만한 상승세를 보였다.

조지아주는 2021년 12월 해시 점유율 30.8%를 차지하며 미국 내 선두 주자로 떠올랐다. 

텍사스가 11.2%로 2위를 차지했으며, 켄터키가 10.9%로 그 뒤를 바짝 쫓았다. 이는 미국 내 비트코인 채굴의 치열한 경쟁 현황을 잘 보여주는 지표이다.

하와이는 비트코인 한 개를 채굴하는 데 가장 비용이 많이 드는 주로서, 54,862.05달러의 채굴 비용과 -24,617.20달러의 수익이 발생했다.

아래 차트는 비트코인 한 개를 채굴하는 데 가장 높은 비용이 드는 상위 10개 주를 보여준다.

루이지애나의 총 비용은 14,955.14달러, 수익은 총 15,289.71달러로 가장 비용이 효율적인 주로 나타났다.

전 세계 비트코인 채굴 분포의 변화

중국으로부터의 채굴 파워 이동에 따라 카자흐스탄과 러시아와 같은 국가들이 재분배된 해시 비율의 주요 수혜자가 되어 전 세계 채굴 분포에 변화를 가져왔다.

아래는 세계 인구 조사에서 제공한 2023년 주요 비트코인 채굴 국가의 현재 해시 비율을 나타낸 수치이다.

• 미국: 35.4%
• 카자흐스탄: 18.1%
• 러시아: 11.23%
• 캐나다: 9.55%
• 아일랜드: 4.68%
• 말레이시아: 4.58%
• 독일: 4.48%
• 이란: 3.1%

중국에서의 금지 조치 이후 수많은 비트코인 채굴자들은 카자흐스탄의 가까운 위치와 풍부한 화석 연료 매장량에 매료되어 사업장을 이전했다.

카자흐스탄은 2019년 9월 1.3%에서 2021년 9월의 24.3%로 크게 증가한 전 세계 비트코인 채굴 점유율을 보였다.

2019년 카자흐스탄 전력 생산의 대부분인 84%가 화석연료였던 반면, 수력 발전은 12%, 태양열과 풍력 발전은 2% 미만을 차지했다. 특히, 주로 북부 지역에서 공급되는 석탄은 국가 전력 생산의 70% 이상을 담당했다.

카자흐스탄의 전력 공급은 155개의 발전소 네트워크에서 다양한 소유 모델에 따라 운영되고 있다. 2022년 1월 1일 기준 카자흐스탄에 있는 발전소의 총 설치 용량은 23,957MW였으며, 가용 용량은 19,004MW에 달했다.

카자흐스탄의 비트코인 채굴 사업은 석탄의 경제성과 에너지 효율성 덕분에 계속해서 번창 중이다. 또한 카자흐스탄의 채굴자들은 비트코인 채굴 과정이 성공적으로 완료될 때까지 2주 동안 12시간 교대 근무를 계속하는 엄격한 일정을 따른다.

그러나 러시아 미디어 코메르산트(Kommersant)의 보고서에 따르면, 2023년 4월에 러시아는 미국에 이어 전 세계에서 두 번째로 큰 비트코인 채굴국으로 부상하며 카자흐스탄을 앞지르는 데 성공했다. 

러시아의 선도적인 채굴 회사 비트리버(Bitriver)는 러시아에서 세 번째로 큰 석유 생산 업체인 가즈프롬 네프트(Gazprom Neft)를 통해 데이터 센터에 전력을 공급한다. 디지털 화폐 생산에 필요한 에너지 수요를 충족하기 위해 이 회사는 석유 가스를 에너지원으로 활용할 계획이라고 밝혔다.

미국이 3~4기가와트의 채굴 용량으로 상당한 선두를 유지하고 있긴 하지만, 러시아의 발전 용량도 2023년 1월부터 3월까지 1기가와트에 도달했다.

이러한 러시아의 순위 변화는 미국의 가상화폐 채굴에 대한 세금 및 규제 조치 시행과 맞물려 러시아의 가상화폐 산업에 덜 우호적인 환경을 조성하고 있다.

비트코인 채굴 vs 기타 자원 비용

확장성 문제로 인해 비트코인은 종종 결제 시스템보다는 ‘디지털 금’으로 비유되어 왔다. 이에 따라 비트코인 채굴과 금 채굴 사이에서 유사점을 찾아볼 수 있다.

매년 약 3,531톤의 금 채굴로 인해 총 8,100만 톤의 이산화탄소가 배출되지만, 비트코인 채굴의 탄소 집약도는 실제 금을 채굴할 때보다 훨씬 높은 수준이다.

물론 이러한 계산에는 실제 금 채굴에는 없는 채굴 수수료가 포함된다는 점을 감안해야 한다.

또한, 실제 금 채굴은 중단될 수 있는 반면, 비트코인 채굴은 비트코인의 존립에 필수적이기 때문에 이러한 비교에는 사실 결함이 있을 수 있다.

재료 추출에 드는 에너지 비용은 특정 재료와 추출 방법 등에 따라 크게 달라질 수 있다:

미국 지질조사국(USGS)의 데이터에 따르면 구리 채굴에 사용되는 에너지 소비량은 구리 생산량 1톤(GJ/t)당 0.2~1.5기가줄이며, 구리의 전기적 사용은 전체 구리 사용량의 약 4분의 3을 차지한다.

또한 알루미늄 1톤의 생산에는 약 17,000킬로와트시(kWh)의 전기를 소모하고, 이러한 전기 에너지는 일반적으로 최대 효율이 약 30%인 화력발전소에서 공급된다.

2021년 미국 전력회사와 독립 전력 생산업체는 1킬로와트시의 전기를 생산하기 위해 다음과 같은 연평균 석탄, 천연가스, 석유 연료를 사용했음을 밝혔다:

• 석탄–1.12 파운드/kWh
• 천연가스–7.36 세제곱피트/kWh
• 석유–0.08 갤런/kWh
• 석유 코크스–0.82 파운드/kWh

자주 묻는 질문