이더리움은 시가총액 기준 상위에 있는 대표적인 블록체인 플랫폼이지만, 많은 사람이 “코인 가격”만 주로 바라본다. 그러나 이더리움의 진짜 가치는 가격이 아니라 구조와 동작 원리에 있다. 이 구조를 이해해야만 스마트컨트랙트, 디앱(DApp), 디파이(DeFi) 같은 개념이 논리적으로 연결되고, 뉴스에서 나오는 “지분증명 전환”, “가스비”, “EVM” 같은 용어를 맥락 속에서 해석할 수 있다.
이더리움은 단순한 분산 장부가 아니라, 전 세계에 분산된 하나의 거대한 상태(state) 머신으로 설계되어 있다. 각 노드는 동일한 규칙에 따라 상태를 저장하고, 새로운 트랜잭션이 들어올 때마다 같은 연산을 수행해 동일한 결과 상태에 도달한다. 이때 상태 변경을 실제로 계산하는 엔진이 바로 **EVM(Ethereum Virtual Machine, 이더리움 가상머신)**이다. EVM은 모든 노드에서 동일하게 동작하는 가상 컴퓨터이며, 스마트컨트랙트 코드를 실행하고 그 결과를 체인 상태에 반영한다.ethereum.org+1
또한 이더리움은 2022년 9월 15일 ‘더 머지(The Merge)’를 통해 작업증명(PoW)에서 지분증명(PoS) 합의 알고리즘으로 전환되었다. 이 전환으로 에너지 소비가 약 99.95% 감소했고, 블록을 만드는 방식이 ‘채굴자’ 중심에서 ‘검증자(Validator)’ 중심 구조로 바뀌었다.ethereum.org+2EY+2 이러한 변화는 이더리움 구조를 이해할 때 반드시 포함해야 할 핵심 요소이다.
이 글의 목표는 초보 투자자와 개발 입문자도 이더리움의 전체 구조를 큰 그림에서 한 번에 정리할 수 있도록 돕는 것이다. 계정 구조, 트랜잭션 처리 과정, EVM, 스마트컨트랙트, 가스, 합의 구조를 하나의 흐름으로 묶어 설명한다. 이 글을 읽으면 “이더리움에서 어떤 일이 어떻게 흘러가는가?”라는 질문에 스스로 답을 구성할 수 있게 된다. 기술 백서를 통째로 읽지는 않아도 될 정도의 수준을 목표로 한다.
이더리움은 흔히 “분산 상태 머신(distributed state machine)”으로 설명된다. 이는 네트워크에 참여하는 모든 노드가 동일한 **세계 상태(world state)**를 저장하고, 새로운 입력(트랜잭션)이 들어올 때마다 같은 규칙으로 상태를 갱신한다는 의미이다.ethereum.org+1
세계 상태에는 다음과 같은 정보가 포함된다.
새로운 블록이 추가될 때마다, 블록 안의 모든 트랜잭션이 순차적으로 실행되고 그 결과가 상태에 반영된다. 이 일련의 과정을 **상태 전이(state transition)**라고 부른다.
이더리움은 계정(Account) 기반 모델을 사용한다. 대표적으로 두 종류의 계정이 존재한다.ScienceDirect
비트코인이 UTXO 기반으로 “코인 조각”을 추적하는 것과 달리, 이더리움은 계정의 상태(잔고, 저장소)를 직접 갱신하는 방식이다. 이 때문에 스마트컨트랙트의 상태를 다루기가 더 유연하다.
EVM은 이더리움의 핵심 연산 엔진이다. 모든 노드가 동일한 EVM 사양을 구현하고, 같은 바이트코드를 동일한 입력 값으로 실행하면 반드시 같은 결과를 얻도록 설계되어 있다.ethereum.org+1
EVM의 주요 특징은 다음과 같다.
개발자는 Solidity 같은 고급 언어로 스마트컨트랙트를 작성하고, 이를 컴파일해 EVM 바이트코드로 변환한다. 이 바이트코드가 컨트랙트 계정에 저장되고, 이후 호출될 때마다 EVM이 코드를 실행한다.metaschool.so+1
스마트컨트랙트는 “조건이 충족되면 자동으로 실행되는 프로그램”이다. 이 프로그램은 이더리움 블록체인 위에 배포되고, 누구나 코드를 조회할 수 있으며, 트랜잭션을 통해 함수를 호출할 수 있다.Quicknode+1
스마트컨트랙트는 다음과 같은 특징을 가진다.
일반적인 디앱은 다음처럼 구성된다.
사용자는 웹 화면에서 버튼을 클릭하고, 지갑이 트랜잭션 내용을 보여 준다. 사용자가 서명하면 이 트랜잭션이 네트워크로 전파되고, EVM이 해당 스마트컨트랙트 코드를 실행한다. 실행 결과에 따라 토큰 전송, 데이터 업데이트, 이벤트 발생 등이 일어난다.Alchemy+1
트랜잭션은 “누가 어떤 행동을 하겠다”는 서명이 포함된 요청이다. 대표적인 내용은 다음과 같다.
트랜잭션은 먼저 **메모리풀(mempool)**에 들어가고, 검증자(또는 이전에는 채굴자)가 이를 선택해 블록에 포함한다.Alchemy
EVM의 각 연산은 미리 정해진 가스 비용을 가진다. 예를 들어, 단순한 덧셈은 적은 가스를 사용하지만, 저장소를 변경하는 연산은 훨씬 많은 가스를 사용한다. 전체 스마트컨트랙트 실행에 필요한 가스량은 개별 연산 가스의 합으로 계산된다.ethereum.org+1
사용자가 실제로 지불하는 수수료는 다음 공식으로 표현된다.
지불 수수료 = 사용된 가스량 × (기본 수수료(Base Fee) + 팁(Tip))
EIP-1559 이후, 블록마다 네트워크 혼잡도에 따라 **기본 수수료(Base Fee)**가 자동으로 조정되며, 이 Base Fee는 소각된다. 사용자가 추가로 설정하는 팁은 검증자의 수익이 되어 트랜잭션 우선순위에 영향을 준다.ethereum.org+1
이 구조 덕분에 네트워크 자원이 효율적으로 배분되고, 무분별한 연산 사용을 억제할 수 있다.
출시 초기 이더리움은 비트코인과 유사한 작업증명(PoW) 합의 방식을 사용했다. 그러나 높은 에너지 소비와 확장성 문제를 해결하기 위해 개발자들은 일찍부터 지분증명(PoS) 전환을 목표로 준비했다.
2022년 9월 15일, 이더리움은 “더 머지(The Merge)” 업그레이드를 통해 기존 PoW 기반 메인넷과 PoS 기반 비콘 체인(Beacon Chain)을 병합했고, 이 시점부터 합의는 지분증명으로 전환되었다.ethereum.org+2Consensys - The Ethereum Company+2
PoS에서는 다음과 같은 구조가 사용된다.
여러 연구와 분석에 따르면, PoS 전환 이후 이더리움 네트워크의 에너지 소비는 약 99.95% 이상 감소한 것으로 추정된다.EY+1 PoW에서 필요했던 대규모 GPU·ASIC 채굴 장비가 더 이상 필요하지 않기 때문이다.
보안 측면에서는 경제적 이해관계가 핵심이다. 검증자가 공격을 시도하려면 매우 큰 양의 ETH를 스테이킹해야 하고, 공격에 실패할 경우 그 자산을 잃을 위험이 있다. 이는 PoW에서 전기료와 장비 비용이 공격 억제 요인으로 작용하던 구조와 유사한 역할을 한다.
이더리움의 구조는 단순 송금 기능을 넘어, 프로그래머블 머니와 다양한 디지털 자산을 구현할 수 있게 한다.
스마트컨트랙트와 EVM, 계정 모델이 조합되어 이런 애플리케이션을 온체인에 직접 구현할 수 있다.metaschool.so+1
이 구조는 동시에 몇 가지 한계를 가진다.
이더리움의 구조와 동작 원리를 이해하면, 이러한 강점과 한계를 단순한 인상 수준이 아니라 구조적 이유와 함께 설명할 수 있다.
이더리움은 전 세계에 분산된 상태 머신 위에서 동작하는 프로그래머블 블록체인이다. 계정 기반 모델, EVM, 스마트컨트랙트, 가스, 지분증명 합의 구조가 서로 맞물려, 하나의 일관된 시스템을 구성한다. 사용자가 지갑에서 버튼을 한 번 클릭할 때, 내부에서는 계정 상태가 바뀌고, EVM이 코드를 실행하며, 검증자가 블록을 제안하고, 네트워크 전체가 새로운 상태에 합의하는 복잡한 과정이 순차적으로 진행된다.
3줄 요약