[논문 리뷰] Accounting for carbon emissions caused by cryptocurrency and token systems

Ulrich Gallersdörfer, Lena Klaaßen외 1명|arXiv (Cornell University)|2021. 11. 11.

Blockchain Technology Applications and Security인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 암호화폐 및 토큰 시스템의 탄소 배출을 사용자 간에 할당하기 위한 통합 프레임워크를 제안한다. 이는 프로토콜 증명(PoW)과 스테이킹 증명(PoS) 메커니즘을 모두 통합한다. 네트워크 에너지 소비, 배출 강도, 사용자 참여 지표를 조합함으로써, 개인 투자자와 프로젝트에 대한 정확하고 투명한 탄소 발자국 기여도를 산정할 수 있다.

ABSTRACT

The energy consumption and related carbon emissions of cryptocurrencies such as Bitcoin are subject to extensive discussion in public, academia, and industry. As cryptocurrencies continue their journey into mainstream finance, incentives to participate in the networks and consume energy to do so remain significant. First guidance on how to allocate the carbon footprint of the Bitcoin network to single investors exist, however a holistic framework capturing a wider range of cryptocurrencies and tokens remains absent. This white paper explores different approaches of how to allocate emissions caused by cryptocurrencies and tokens. Based on our analysis of the strengths and limitations of potential approaches, we propose a framework that combines key drivers of emissions in Proof of Work and Proof of Stake networks.

연구 동기 및 목표

• 다양한 암호화폐와 토큰의 탄소 배출을 개인 사용자에게 체계적으로 할당할 수 있는 종합적 프레임워크의 부재를 해결한다.
• 프로토콜 증명(PoW)과 스테이킹 증명(PoS) 공인 메커니즘을 모두 고려한 표준화된 탄소 발자국 기여도 산정 방법을 제공한다.
• 탈중앙화 금융 및 블록체인 생태계에서 기관 투자자와 소매 투자자 모두에 대해 투명하고 감사 가능한 배출 할당을 가능하게 한다.
• 성장하는 암호화폐 금융 부문에서 규제 준수, ESG 보고 및 지속 가능한 투자 결정을 지원한다.

제안 방법

• 블록체인 네트워크의 에너지 소비 데이터를 지역 전력망의 배출 강도 요소와 융합하여 총 탄소 배출을 추정한다.
• 마이닝 스테이크, 스테이킹 금액 또는 거래 량과 같은 사용자 참여도를 기반으로 배출 할당을 모델링한다.
• 공인 메커니즘(PoW 대비 PoS)과 사용자 수준의 활동에 따라 가중치를 적용하는 하이브리드 할당 모델을 적용한다.
• 시간에 따른 데이터를 활용하여 네트워크 에너지 사용과 배출 강도의 동적 변화를 추적한다.
• 블록 시간, 해시레이트(PoW), 스테이킹 집중도(PoS)와 같은 네트워크 전용 매개변수를 통합하여 할당 정확도를 향상시킨다.
• 비트코인과 이더리움과 같은 주요 암호화폐의 실세계 데이터를 사용하여 프레임워크를 검증하고, 네트워크 업그레이드 및 에너지 전환에 대응하여 조정한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다양한 암호화폐 시스템의 탄소 배출을 다양한 공인 메커니즘 간에 체계적으로 개인 사용자에게 할당하는 방법은 무엇인가?
• RQ2 기존의 배출 할당 방법이 사용자 수준의 책임을 포괄하는 데 있어 상대적인 강점과 한계는 무엇인가?
• RQ3 통합 프레임워크는 어떻게 PoW와 PoS 네트워크를 일관되고 확장 가능한 방식으로 동시에 고려할 수 있는가?
• RQ4 탄소 배출 기여도 산정의 투명성과 감사 가능성을 확보하기 위해 필요한 데이터 입력과 가정은 무엇인가?
• RQ5 제안된 프레임워크는 디지털 자산 시장에서 ESG 보고 및 규제 준수를 어떻게 지원하는가?

주요 결과

• 제안된 프레임워크는 네트워크 에너지 사용과 배출 강도, 사용자 참여 지표를 융합함으로써 정확하고 사용자 수준의 탄소 발자국 할당을 가능하게 한다.
• 스테이킹 증명(PoS) 네트워크는 에너지 소비가 감소함에 따라 프로토콜 증명(PoW) 시스템에 비해 훨씬 낮은 거래당 탄소 배출을 보인다.
• 전력망의 배출 강도에 대한 시간적 및 지리적 변동성을 고려함으로써, 정적 모델 대비 할당 정확도가 향상된다.
• PoS 시스템에서의 스테이킹 집중도는 소수의 대규모 검증자에게 비례하여 높은 탄소 배출 부담을 초래할 수 있으며, 이는 형평성 문제를 제기한다.
• 네트워크의 진화에 따라 동적으로 재조정 가능한 모델로, 이더리움의 PoW에서 PoS로의 전환과 같은 변화에도 지속적인 관련성을 유지한다.
• 이 프레임워크는 암호자산 운용 및 기관 투자에서 규제 보고 및 ESG 통합을 위한 기초를 제공한다.