Arcane Research：비트코인은 미래에 얼마나 많은 에너지를 소비할까요?

출처 ：Arcane Blog

편집 ：백재 연구원

비트코인에 대한 논의의 초점은 거의 비트코인의 현재 에너지 소비에 집중되어 있지만, 비트코인이 미래에 어떻게 발전할 것인지에 대해서는 거의 고려되지 않습니다. 본문에서는 여러 가격 시나리오에 따라 비트코인의 미래 에너지 소비를 추정했습니다.

비트코인의 미래 에너지 소비를 결정하는 요소는 무엇인가?

심층적으로 추정하기 전에, 비트코인의 미래 에너지 소비를 결정하는 요소를 이해해야 합니다. 가장 중요한 변수는 비트코인 가격, 거래 수수료, 채굴자가 전력에 지출하는 수익 비율 및 채굴자의 평균 전기 요금입니다.

비트코인의 연간 에너지 소비 = BTC 가격 X (블록 보상 + 블록당 평균 거래 수수료) X 연간 블록 수 X 채굴자가 에너지에 지출하는 수익 비율 / 채굴 산업의 평균 에너지 가격

비트코인 가격

비트코인 가격은 비트코인의 미래 에너지 소비를 결정하는 가장 중요한 요소입니다.

비트코인 가격에 블록 보상을 곱하면 비트코인 채굴업체의 전체 산업 수익이 결정되며, 여기에는 그들의 비용과 이윤율이 포함됩니다. 비트코인 가격이 상승하면 전체 산업의 채굴업체 수익이 증가하고, 단기적으로 채굴업체의 이윤율이 증가합니다. 비트코인 채굴은 경쟁이 치열하고 진입 장벽이 낮은 산업으로, 이러한 높은 이윤 공간은 자연스럽게 더 많은 채굴업체의 참여를 유도하여 에너지 소비가 증가하게 됩니다.

거래 수수료

현재 대부분의 채굴업체는 거래 수수료를 거의 고려하지 않으며, 이는 채굴업체 총 수익의 작은 부분에 불과합니다. 따라서 우리는 왜 비트코인의 거래 수수료 수준이 미래 에너지 소비에 중요하다고 생각하는지에 놀랄 수 있습니다.

비트코인 채굴업체는 매년 52,560개의 블록을 생성하며, 첫 번째로 블록을 채굴한 채굴업체는 블록 보상을 받습니다. 블록 보상은 두 부분으로 구성됩니다: 블록 보조금과 거래 수수료입니다.

블록 보조금은 새로 발행된 비트코인이며, 거래 수수료는 블록에 포함된 거래의 송신자가 채굴업체에게 팁으로 지급하는 비트코인입니다.

CoinMetrics의 데이터에 따르면, 각 블록의 역사적 평균 거래 수수료는 0.4 비트코인으로, 이는 현재 블록 보상의 작은 부분에 불과합니다.

거래 수수료는 블록 보상에서 중요하지 않은 것처럼 보일 수 있지만, 블록 보조금이 약 4년마다 반으로 줄어들기 때문에 그 중요성은 점차 증가할 것입니다.

우리는 2040년까지 각 블록의 거래 수수료가 0.4 비트코인으로 유지될 것이라고 가정합니다. 거래 수수료는 일정하지만 블록 보조금은 4년마다 반으로 줄어들기 때문에 거래 수수료는 점차 블록 보상의 더 큰 비중을 차지하게 될 것입니다. 제 추정에 따르면, 2040년에는 거래 수수료 비중이 67%로 증가하고, 블록 보조금은 0.195 비트코인, 거래 수수료는 0.4 비트코인이 될 것입니다.

비트코인 가격이 비트코인의 미래 에너지 소비를 결정하는 가장 중요한 요소이지만, 거래 수수료도 그 뒤를 따르며, 그 중요성은 미래에 더욱 증가할 것입니다.

채굴자가 전력에 지출하는 수익 비율

비트코인 채굴자는 수익의 일정 비율을 에너지에 지출하며, 이 비율이 높을수록 산업의 에너지 소비가 증가합니다. 이 비율이 2040년까지 어떻게 발전할지를 추정하기 위해, 우리는 다시 한 번 이 산업의 경쟁적 특성을 살펴봐야 합니다.

모든 산업에서 비용은 두 가지 주요 부분으로 나눌 수 있습니다: CAPEX(자본 지출)와 OPEX(운영 비용). 비트코인 채굴업체의 경우, CAPEX는 장비와 전기 인프라로 구성되며, OPEX는 주로 에너지로 구성됩니다. 현재 88 TWh의 에너지 소비와 메가와트시당 50달러의 평균 에너지 가격을 기준으로, 비트코인 채굴자는 약 50%의 수익을 에너지에 사용하고 있습니다.

저는 산업이 성숙함에 따라 비트코인 채굴자가 에너지에 사용하는 수익 비율이 현재 수준보다 증가할 것이라고 믿습니다. 산업이 성숙해짐에 따라, 이는 역사상 가장 경쟁력 있는 산업이 될 가능성이 높습니다. 이는 규제하기 어렵고 진입 장벽이 낮은 글로벌 산업입니다. 경쟁력은 장기적으로 이윤율을 감소시킬 수 있지만, 비정상적으로 저렴한 전력을 얻을 수 있는 채굴자는 제외됩니다.

또한, ASIC의 개선이 둔화되고 있기 때문에 CAPEX 부분은 점차 줄어들 것입니다. 이러한 추세를 설명하기 위해, 저는 전력에 대한 채굴자의 수익 비율이 매년 2% 증가할 것이라고 가정하며, 이는 2040년까지 71%에 이를 것입니다.

비트코인 채굴 산업의 평균 에너지 가격

제가 설명한 바와 같이, 비트코인 채굴자는 비트코인 가격과 블록 보상에 따라 특정 연간 수익을 공동으로 얻습니다. 그들은 이 수익의 일정 비율을 에너지에 사용할 것이며, 이는 산업의 경쟁 방식에 따라 달라집니다. 에너지 비용이 얼마나 에너지로 전환될지를 이해하기 위해, 우리는 이 산업의 평균 에너지 가격을 추정해야 합니다.

우리는 비트코인 채굴 산업의 평균 전기 요금을 메가와트시당 50달러로 추정하며, 저는 가시적인 미래에도 이 수준을 유지할 것이라고 믿습니다. 우리는 전 세계적으로 높은 인플레이션을 경험하고 있으며, 이러한 상황은 지속될 가능성이 높습니다. 그럼에도 불구하고 비트코인 채굴의 극심한 경쟁성은 채굴자가 더 저렴한 에너지를 찾도록 유도할 것입니다.

비트코인 채굴은 위치에 구애받지 않는 산업으로, 이는 거의 모든 규제가 허용되는 곳에서 채굴 사업을 설립할 수 있음을 의미합니다. 2040년까지, 저는 대부분의 비트코인 채굴자가 전력망보다 훨씬 저렴한 잉여 에너지를 사용할 것이라고 믿습니다. 일부 채굴자는 여전히 전력망에 연결될 수 있지만, 그들은 수요 반응 서비스를 제공하거나 장비의 열 출력을 판매하여 에너지 비용을 낮출 것입니다.

채굴자는 에너지 산업에 긍정적인 외부 효과를 제공함으로써 에너지 비용을 낮추며, 이는 인플레이션의 영향을 상쇄할 것입니다. 따라서, 저는 채굴 산업의 평균 에너지 가격이 메가와트시당 50달러로 유지될 것이라고 믿습니다.

비트코인은 중요한 에너지 소비자가 될 수 있지만, 이는 가격에 달려 있다

비트코인 채굴에 대한 뉴스 헤드라인을 읽어본 적이 있다면, 현재 이 산업이 전 세계적으로 거대한 에너지 소비자라고 생각할 수 있습니다.

그러나 비트코인 채굴은 매년 88 TWh를 소비하며, 이는 전 세계 에너지 소비 173,340 TWh의 0.05%에 불과합니다. 이는 비트코인 채굴의 현재 에너지 소비가 전 세계적으로 매우 작은 수치임을 의미합니다.

비트코인 채굴의 현재 에너지 소비는 제한적일 수 있지만, 역사적으로 비트코인 가격이 상승함에 따라 빠르게 증가했습니다. 만약 비트코인 가격이 향후 수십 년 동안 계속 급등한다면, 비트코인 채굴은 전 세계 주요 에너지 소비자로 성장할 수 있습니다.

비트코인 가격은 비트코인의 미래 에너지 소비를 결정하는 가장 중요한 요소입니다. 따라서 저는 세 가지 시나리오를 시뮬레이션했습니다:

1. 비트코인 가격이 2040년까지 선형적으로 200만 달러로 상승하는 강세 시나리오.
2. 비트코인 가격이 2040년까지 선형적으로 500,000달러로 상승하는 중립 시나리오.
3. 비트코인 가격이 2040년까지 선형적으로 100,000달러로 상승하는 약세 시나리오.

아래 그림에서 볼 수 있듯이, 비트코인의 미래 에너지 소비는 미래 비트코인 가격에 따라 크게 달라집니다.

만약 2040년까지 비트코인 가격이 200만 달러에 도달한다면, 비트코인은 매년 894 TWh를 소비할 수 있으며, 이는 현재 수준의 10배 증가한 것입니다. 이 에너지 소비는 2040년 전 세계 에너지 소비의 0.36%에 해당하며, 현재 0.05%의 비율에 비해 상당한 증가입니다.

더 중립적인 시나리오를 살펴보면, 즉 2040년까지 비트코인 가격이 500,000달러에 도달하는 경우, 비트코인은 매년 223 TWh를 소비하게 되며, 이는 현재 수준의 두 배를 약간 넘는 수치입니다. 500,000달러의 비트코인 가격이 20배 상승했음에도 불구하고 에너지 소비의 이러한 소폭 증가가 놀랍습니다. 여기서 우리는 반감기의 영향을 보았으며, 이는 본문 후반에서 설명할 것입니다.

약세 시나리오에서는 비트코인 가격이 2040년까지 10만 달러에 도달할 것입니다. 이는 현재 가격의 4배가 넘는 수치이지만, 비트코인의 연간 에너지 소비는 45 TWh로 반으로 줄어들며, 전 세계 에너지 소비의 0.02%를 차지하게 됩니다. 중립적인 경우와 마찬가지로, 이것이 반감기의 마법입니다.

시나리오 분석: 비트코인 가격과 거래 수수료

위의 세 가지 시나리오는 가격만 다릅니다. 앞서 언급했듯이, 거래 수수료의 높고 낮음도 비트코인의 미래 에너지 소비에 큰 영향을 미칩니다. 따라서, 2040년 비트코인의 에너지 소비량이 비트코인 가격과 거래 수수료에 따라 어떻게 달라질지를 이해하기 위해 시나리오 분석을 포함했습니다.

위 표에서 우리는 2040년 비트코인 가격이 200만 달러일 때 거래 수수료가 비트코인의 에너지 소비에 큰 영향을 미친다는 것을 볼 수 있습니다. 각 블록의 거래 수수료가 0.1 비트코인 증가할 때마다 비트코인의 에너지 소비는 150 TWh 증가하며, 이는 현재 88 TWh의 에너지 소비의 거의 두 배에 해당합니다.

표에서 또 다른 흥미로운 결론은, 각 블록의 0.4 비트코인이라는 역사적 평균 거래 수수료를 기준으로 할 때, 비트코인 가격이 2040년까지 20만 달러를 초과해야 현재 수준의 에너지 소비를 유지할 수 있다는 것입니다. 여기서 우리는 다시 반감기의 영향을 보았습니다.

위 이미지는 이전 이미지와 동일하지만, TWh 단위가 아닌 전 세계 에너지 소비의 비율로 에너지 소비를 표시합니다. 여기서 우리는 2040년 전 세계 에너지 소비의 연간 성장률이 2%라고 가정합니다.

만약 2040년 비트코인 가격이 200만 달러에 도달하고 거래 수수료가 역사적 평균 수준을 유지한다면, 비트코인은 전 세계 에너지 소비에서 0.36%의 비율을 차지하게 됩니다. 이는 오늘날 0.05%의 수준에 비해 엄청난 증가이지만, 여전히 일부 비트코인 비평가들이 예상하는 "종말"에는 미치지 않습니다. 이러한 에너지 소비 수준에서 비트코인 채굴은 중요한 에너지 집약적 산업으로 간주되겠지만, 여전히 전 세계 에너지의 2%를 소비하는 시멘트 생산과 같은 산업보다는 훨씬 낮습니다.

반감기는 비트코인의 에너지 소비 증가를 제한한다

아래 그림은 2022년부터 2040년까지 비트코인 에너지 소비 발전에 대한 우리의 추정을 보여줍니다. 모든 가격 시나리오에서 에너지 소비는 4년마다 크게 감소하는 것을 볼 수 있습니다. 그 이유는 블록 보조금이 210,000개의 블록마다 또는 4년마다 반으로 줄어들기 때문입니다.

블록 보조금이 4년마다 반으로 줄어들기 때문에 비트코인 채굴은 점차 에너지 소비를 줄일 것입니다. 시간이 지남에 따라 블록 보조금 반감기가 비트코인 채굴 에너지 소비에 미치는 영향은 점차 약해질 것입니다.

각 블록의 거래 수수료가 0 비트코인이라고 가정하면, 비트코인 가격이 블록 보조금 감소 속도보다 빠르게 상승해야만 비트코인의 에너지 소비가 증가할 것입니다. 블록 보조금은 4년마다 반으로 줄어들며, 비트코인 가격은 이러한 영향을 상쇄하기 위해 4년마다 두 배로 증가해야 합니다. 이 경우, 비트코인 가격은 2040년까지 약 65만 달러에 도달해야 현재 수준을 초과하는 에너지 소비를 기록할 수 있습니다.

그러나 거래 수수료는 확실히 존재할 것이며, 비트코인의 역사적 평균 거래 수수료는 0.4 비트코인입니다. 거래 수수료가 이 수준을 유지한다면, 비트코인 가격은 블록 보조금 반감기의 영향을 상쇄하기 위해 4년마다 두 배로 증가할 필요가 없습니다. 이 경우, 20만 달러 이상의 비트코인 가격만이 2040년 비트코인의 에너지 소비를 증가시킬 것입니다.

결론

비트코인의 미래 에너지 소비는 여러 요인에 따라 매우 불확실합니다. 그러나 한 가지 확실한 것은, 비트코인 가격이 수백만 달러에 도달해야만 비트코인이 주요 글로벌 에너지 소비자가 될 수 있다는 것입니다.

비트코인 가격의 상승은 더 많은 채굴 활동과 더 높은 에너지 소비를 자극하지만, 반감기는 반대의 효과를 가져옵니다. 반감기로 인해 비트코인 가격은 계속해서 놀라운 속도로 상승해야만 비트코인의 에너지 소비가 장기적으로 증가할 수 있습니다. 반감기의 완화 효과는 미래 거래 수수료의 증가로 상쇄될 수 있습니다. 비트코인이 글로벌 주요 결제 시스템이 되고 수요가 커질 때만 이러한 성장이 발생할 것입니다.

이 사실은 본문에서 중요한 결론을 도출하게 합니다. 즉, 사람들이 비트코인을 가치 저장 수단 및 결제 시스템으로 인식할 때만 비트코인의 미래 에너지 소비가 증가할 것입니다. 비트코인 가격이 수백만 달러로 상승하고 거래 수수료가 상당히 높아지면, 비트코인은 2040년에 많은 에너지를 소비할 것입니다. 비트코인 가격은 비트코인을 가치 저장 수단으로서의 시장 수요에 따라 결정되며, 거래 수수료는 비트코인 결제 시스템의 사용 수요에 의해 주도됩니다.

따라서 우리는 비트코인이 "통화"로서 성공할 때만 에너지 소비가 극도로 높은 수준에 도달할 것이라고 말할 수 있습니다. 2040년 200만 달러의 강세 가격 시나리오에서도 비트코인은 전 세계 에너지 소비의 0.36%만 소비할 것입니다. 가치 저장을 보장하고 전 세계 수십억 명의 거래를 촉진하기 위해 0.36%의 에너지를 소비하는 것은 매우 가치 있는 일입니다. 이는 비트코인 채굴자의 에너지 수요가 더 많은 에너지 생산을 자극할 것이라는 점을 고려하지 않은 것입니다.

비트코인의 에너지 소비 감소를 원하는 사람들에게 좋은 소식이 있습니다: 비트코인이 통화 시스템으로서 실패한다면, 당신의 바람이 이루어질 것입니다.