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zkEVM의 진화: 이더리움 확장성에서 호환성과 성능의 균형 맞추기

· 약 9 분
Dora Noda
Dora Noda
Software Engineer

2022년, 비탈릭 부테린은 향후 4년 동안의 이더리움 확장성을 정의할 간단한 질문을 던졌습니다. 더 빠른 영지식 증명을 위해 이더리움 호환성을 얼마나 희생할 의향이 있습니까? 그의 답변은 다섯 가지 유형의 zkEVM 분류 체계로 나타났으며, 이는 이후 중요한 확장성 솔루션을 평가하는 업계 표준이 되었습니다.

2026년 현재, 그 답변은 더 이상 간단하지 않습니다. 증명 시간은 16분에서 16초로 단축되었습니다. 비용은 45배 감소했습니다. 여러 팀이 이더리움의 12초 블록 시간보다 빠른 실시간 증명 생성을 시연했습니다. 하지만 비탈릭이 정의한 근본적인 절충안(trade-off)은 여전히 유효하며, 이를 이해하는 것은 개발자나 프로젝트가 구축할 환경을 선택하는 데 필수적입니다.

비탈릭의 분류: 유형 1부터 4까지​

비탈릭의 프레임워크는 zkEVM을 완벽한 이더리움 동등성부터 최대 증명 효율성까지의 스펙트럼에 따라 분류합니다. 유형 번호가 높을수록 증명은 빠르지만 기존 이더리움 인프라와의 호환성은 낮아집니다.

유형 1: 완전한 이더리움 동등성 (Fully Ethereum-Equivalent)​

유형 1 zkEVM은 이더리움의 어떤 것도 변경하지 않습니다. 이들은 이더리움 L1이 사용하는 것과 정확히 동일한 실행 환경(동일한 opcode, 데이터 구조 등)을 증명합니다.

장점: 완벽한 호환성입니다. 이더리움 실행 클라이언트를 그대로 사용할 수 있습니다. 모든 도구, 모든 컨트랙트, 모든 인프라 조각이 직접 이전됩니다. 이는 궁극적으로 이더리움 L1 자체를 더 확장 가능하게 만드는 데 필요합니다.

단점: 이더리움은 영지식 증명을 염두에 두고 설계되지 않았습니다. EVM의 스택 기반 아키텍처는 ZK 증명 생성에 있어 비효율적인 것으로 악명이 높습니다. 초기 유형 1 구현은 단일 증명을 생성하는 데 수 시간이 걸렸습니다.

주요 프로젝트: Taiko는 시퀀싱을 위해 이더리움 검증인을 사용하는 베이스드 롤업(based rollup)으로서 유형 1 동등성을 목표로 하며, 다른 베이스드 롤업과의 동기적 결합성(synchronous composability)을 가능하게 합니다.

유형 2: 완전한 EVM 동등성 (Fully EVM-Equivalent)​

유형 2 zkEVM은 전체 EVM 호환성을 유지하지만, 증명 생성을 개선하기 위해 내부 표현 방식(상태 저장 방식, 데이터 구조 조직 등)을 변경합니다.

장점: 이더리움용으로 작성된 컨트랙트가 수정 없이 실행됩니다. 개발자 경험은 동일하게 유지됩니다. 마이그레이션 마찰이 거의 없습니다.

단점: 블록 익스플로러와 디버깅 도구의 수정이 필요할 수 있습니다. 상태 증명(state proofs)이 이더리움 L1과 다르게 작동합니다.

주요 프로젝트: Scroll과 Linea는 트랜스파일러나 커스텀 컴파일러 없이 VM 수준에서 거의 완벽한 EVM 동등성을 달성하며 유형 2 호환성을 목표로 합니다.

유형 2.5: 가스 비용 변경을 포함한 EVM 동등성 (EVM-Equivalent with Gas Cost Changes)​

유형 2.5는 실용적인 중간 지점입니다. zkEVM은 EVM 호환성을 유지하지만, 영지식 증명 비용이 특히 많이 드는 작업에 대해서는 가스 비용을 인상합니다.

절충점: 이더리움은 블록당 가스 한도가 있으므로, 특정 opcode의 가스 비용을 높이면 블록당 실행할 수 있는 opcode 수가 줄어듭니다. 애플리케이션은 작동하지만, 특정 연산 패턴은 비용이 지나치게 비싸질 수 있습니다.

유형 3: 거의 EVM 동등성 (Almost EVM-Equivalent)​

유형 3 zkEVM은 증명 생성을 획기적으로 개선하기 위해 특정 EVM 기능(주로 프리컴파일, 메모리 처리 또는 컨트랙트 코드 처리 방식과 관련됨)을 희생합니다.

장점: 더 빠른 증명, 더 낮은 비용, 더 나은 성능.

단점: 일부 이더리움 애플리케이션은 수정 없이 작동하지 않을 수 있습니다. 개발자는 지원되지 않는 기능에 의존하는 컨트랙트를 다시 작성해야 할 수도 있습니다.

현황: 실제로 유형 3에 머물고 싶어 하는 팀은 없습니다. 이는 유형 2.5나 유형 2에 도달하기 위해 필요한 복잡한 프리컴파일 지원을 추가하는 동안의 과도기적 단계로 이해됩니다. Scroll과 Polygon zkEVM 모두 호환성 등급을 높이기 전에 유형 3으로 운영되었습니다.

유형 4: 고수준 언어 호환 (High-Level Language Compatible)​

유형 4 시스템은 바이트코드 수준에서의 EVM 호환성을 완전히 포기합니다. 대신, Solidity나 Vyper를 효율적인 ZK 증명을 위해 특별히 설계된 커스텀 VM으로 컴파일합니다.

장점: 가장 빠른 증명 생성. 최저 비용. 최대 성능.

단점: 컨트랙트가 다르게 동작할 수 있습니다. 주소가 이더리움 배포와 일치하지 않을 수 있습니다. 디버깅 도구를 완전히 새로 작성해야 합니다. 마이그레이션에는 신중한 테스트가 필요합니다.

주요 프로젝트: zkSync Era와 StarkNet은 유형 4 방식을 대표합니다. zkSync는 Solidity를 ZK에 최적화된 커스텀 바이트코드로 트랜스파일합니다. StarkNet은 증명 가능성을 위해 설계된 완전히 새로운 언어인 Cairo를 사용합니다.

성능 벤치마크: 2026년 현재 상황​

수치는 비탈릭의 원래 포스팅 이후 비약적으로 변화했습니다. 2022년에 이론적이었던 것이 2026년에는 생산 현실이 되었습니다.

증명 시간 (Proving Times)​

초기 zkEVM은 증명을 생성하는 데 약 16분이 소요되었습니다. 현재 구현체는 동일한 프로세스를 약 16초 만에 완료하며, 이는 60배 향상된 수치입니다. 여러 팀이 이더리움의 12초 블록 시간보다 빠른 2초 미만의 증명 생성을 시연했습니다.

이더리움 재단은 야심 찬 목표를 세웠습니다. $100,000 미만의 하드웨어와 10kW의 전력 소비를 사용하여 메인넷 블록의 99%를 10초 이내에 증명하는 것입니다. 여러 팀이 이미 이 목표에 근접한 역량을 보여주었습니다.

트랜잭션 비용​

2024년 3월의 덴쿤 (Dencun) 업그레이드 ( "블롭 (blobs)" 을 도입한 EIP-4844 ) 는 L2 수수료를 75-90% 절감하여 모든 롤업의 비용 효율성을 획기적으로 높였습니다. 현재의 벤치마크 수치는 다음과 같습니다 :

플랫폼트랜잭션 비용비고
Polygon zkEVM$ 0.00275전체 배치당 트랜잭션 비용
zkSync Era$ 0.00378중앙값 트랜잭션 비용
Linea$ 0.05-0.15평균 트랜잭션 비용

처리량 (Throughput)​

실제 성능은 트랜잭션의 복잡도에 따라 크게 달라집니다 :

플랫폼TPS ( 복잡한 DeFi )비고
Polygon zkEVM5.4 tx/sAMM 스왑 벤치마크
zkSync Era71 TPS복잡한 DeFi 스왑
이론적 수치 (Linea)100,000 TPS고급 샤딩 적용 시

이러한 수치는 하드웨어 가속, 병렬화 및 알고리즘 최적화가 성숙해짐에 따라 계속해서 개선될 것입니다.

시장 채택 현황 : TVL 및 개발자 견인력​

zkEVM 환경은 유형 (Type) 스펙트럼의 서로 다른 지점을 대표하는 몇몇 선두 주자들을 중심으로 통합되었습니다 :

현재 TVL 순위 (2025년 기준)​

  • Scroll: TVL $ 7억 4,800만, 최대 규모의 순수 zkEVM
  • StarkNet: TVS $ 8억 2,600만
  • zkSync Era: TVL $ 5억 6,900만, 270개 이상의 dApp 배포
  • Linea: TVS 약 $ 9억 6,300만, 일일 활성 주소 수 400% 이상 성장

전체 레이어 2 (Layer 2) 생태계는 TVL $ 700억에 도달했으며, 증명 비용이 계속 하락함에 따라 ZK 롤업의 시장 점유율이 높아지고 있습니다.

개발자 채택 지표​

  • 2025년 신규 스마트 컨트랙트의 65% 이상이 레이어 2 네트워크에 배포됨
  • zkSync Era는 약 $ 19억 규모의 토큰화된 실물 자산 (RWA) 을 유치하여 온체인 RWA 시장 점유율의 약 25% 를 차지함
  • 레이어 2 네트워크는 2025년 기준 일일 약 190만 건의 트랜잭션을 처리한 것으로 추정됨

실제 적용에서의 호환성 및 성능 간의 절충안​

이론적인 유형을 이해하는 것도 유용하지만, 개발자에게 중요한 것은 실제적인 영향입니다.

유형 1-2 : 마이그레이션 마찰 제로​

Scroll 및 Linea ( 유형 2 ) 의 경우, 마이그레이션은 대부분의 애플리케이션에서 코드 변경이 전혀 없음을 의미합니다. 동일한 솔리디티 (Solidity) 바이트코드를 배포하고, 동일한 도구 (MetaMask, Hardhat, Remix) 를 사용하며, 동일한 동작을 기대할 수 있습니다.

적합한 경우 : 원활한 마이그레이션을 우선시하는 기존 이더리움 애플리케이션 ; 검증 및 감사된 코드를 변경 없이 유지해야 하는 프로젝트 ; 광범위한 테스트와 수정을 위한 리소스가 부족한 팀.

유형 3 : 세심한 테스트 필요​

Polygon zkEVM 및 이와 유사한 유형 3 구현의 경우, 대부분의 애플리케이션이 작동하지만 예외적인 사례가 존재합니다. 특정 프리컴파일 (precompiles) 이 다르게 작동하거나 지원되지 않을 수 있습니다.

적합한 경우 : 철저한 테스트넷 검증을 위한 리소스가 있는 팀 ; 특이한 EVM 기능을 사용하지 않는 프로젝트 ; 완벽한 호환성보다 비용 효율성을 우선시하는 애플리케이션.

유형 4 : 다른 사고 모델​

zkSync Era 및 StarkNet의 경우, 개발 경험이 이더리움과 유의미하게 다릅니다 :

zkSync Era는 솔리디티를 지원하지만 이를 커스텀 바이트코드로 트랜스파일 (transpile) 합니다. 컨트랙트가 컴파일되고 실행되지만, 동작 방식이 미세하게 다를 수 있습니다. 주소가 이더리움 배포와 일치한다고 보장할 수 없습니다.

StarkNet은 카이로 (Cairo) 를 사용하므로 개발자가 완전히 새로운 언어를 배워야 합니다. 다만, 이는 증명 가능한 연산 (provable computation) 을 위해 특별히 설계된 언어입니다.

적합한 경우 : 기존 코드의 제약을 받지 않는 신규 프로젝트 ; 툴링 및 테스트 투자를 감수하더라도 최대 성능을 우선시하는 애플리케이션 ; 전문화된 도구와 테스트에 투자할 의향이 있는 팀.

보안 : 타협할 수 없는 제약 조건​

이더리움 재단 (Ethereum Foundation) 은 2025년에 zkEVM 개발자를 위한 명확한 암호화 보안 요구 사항을 도입했습니다 :

  • 2026년 5월까지 100비트 증명 가능 보안 달성
  • 2026년 말까지 128비트 보안 달성

이러한 요구 사항은 기본 암호화가 완벽하지 않다면 더 빠른 증명이 아무런 의미가 없다는 현실을 반영합니다. 팀은 유형 분류에 관계없이 이러한 임계치를 충족해야 합니다.

보안에 집중함에 따라 일부 성능 개선이 늦어지기도 했습니다. 이더리움 재단은 2026년까지 속도보다 보안을 명시적으로 선택했지만, 이는 메인스트림 채택을 위한 기반이 견고하게 유지되도록 보장합니다.

zkEVM 선택 : 의사 결정 프레임워크​

다음의 경우 유형 1-2 (Taiko, Scroll, Linea) 를 선택하세요 :​

  • 이미 검증된 기존 컨트랙트를 마이그레이션하는 경우
  • 감사 비용이 우려되는 경우 (재감사 불필요)
  • 팀이 ZK 전문 지식 없이 이더리움 네이티브 환경에 익숙한 경우
  • 이더리움 L1과의 결합성 (Composability) 이 중요한 경우
  • 다른 베이스드 롤업 (based rollups) 과의 동기적 상호운용성이 필요한 경우

다음의 경우 유형 3 (Polygon zkEVM) 을 선택하세요 :​

  • 호환성과 성능 사이의 균형을 원하는 경우
  • 철저한 테스트넷 검증에 투자할 수 있는 경우
  • 비용 효율성이 최우선 순위인 경우
  • 특이한 EVM 프리컴파일에 의존하지 않는 경우

다음의 경우 유형 4 (zkSync Era, StarkNet) 를 선택하세요 :​

  • 마이그레이션 제약 없이 처음부터 구축하는 경우
  • 툴링 투자를 정당화할 만큼 최대 성능이 중요한 경우
  • ZK 네이티브 디자인 패턴을 통해 이점을 얻을 수 있는 유스케이스인 경우
  • 전문 개발을 위한 리소스를 보유한 경우

향후 전망​

유형 분류는 고정된 상태로 유지되지 않습니다. 비탈릭 (Vitalik) 은 zkEVM 프로젝트가 "높은 번호의 유형에서 시작하여 시간이 지남에 따라 낮은 번호의 유형으로 쉽게 전환할 수 있다" 고 언급했습니다. 실제로 유형 3으로 출시된 프로젝트들이 프리컴파일 구현을 완료함에 따라 유형 2로 나아가는 모습을 볼 수 있습니다.

더 흥미로운 점은, 만약 이더리움 L1이 ZK 친화적으로 수정된다면, 유형 2 및 유형 3 구현은 자체 코드를 변경하지 않고도 유형 1이 될 수 있다는 것입니다.

최종 목표는 점점 더 명확해지고 있습니다. 하드웨어 가속과 알고리즘 개선이 성능 격차를 줄임에 따라 증명 시간은 계속 단축되고, 비용은 하락하며, 유형 간의 구분이 모호해질 것입니다. 문제는 어떤 유형이 승리하느냐가 아니라, 전체 스펙트럼이 얼마나 빨리 실질적인 동등성으로 수렴하느냐입니다.

현재로서는 이 프레임워크가 여전히 가치가 있습니다. zkEVM이 호환성-성능 스펙트럼의 어디에 위치하는지 이해하면 개발, 배포 및 운영 중에 무엇을 기대해야 할지 알 수 있습니다. 이 지식은 이더리움의 ZK 기반 미래를 구축하는 모든 팀에게 필수적입니다.

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