탄소감축채굴

탄소감축채굴(carbon reduction mining, CRM)은 에너지 절약을 위해 에델코인이 개발한 채굴 방식이다. 기존 작업증명(PoW) 방식은 채굴을 위한 과도한 경쟁과 에너지 사용이 문제가 되고 있다. 이에 대한 대안으로 나온 지분증명(PoS) 방식 또한 채굴을 하지 않는 대신 신규 사용자 유입 및 증가가 어렵다는 문제를 가지고 있다. 이러한 문제들을 해결하기 위하여 에델코인은 탄소감축이라는 새로운 채굴 방식을 고안했다. 탄소감축채굴은 에너지를 소비하는 채굴 방식이 아니라 에너지를 절약하는 채굴 방식이다. 기본적으로 탄소 배출을 감축하는 노력, 즉 자원과 에너지의 소비에 있어서 통상적인 사용량보다 적게 소비하는 행위 및 방식을 의미한다.

개요

에델코인은 시중에 존재하는 주요 암호화폐들의 장점을 취합하고 단점을 보완하여 기존 블록체인 네트워크와 차별되는 기능을 갖게 되었다. 기본적으로 에델코인 블록체인 네트워크는 블록체인 기반의 트랜잭션 및 가상머신 지원을 통해 전자 지불 및 스마트 거래가 가능한 구조를 가지며, 이러한 블록체인 네트워크를 유지하기 위하여 불필요한 스펙 경쟁과 에너지 낭비의 문제가 없는 지분증명 방식을 채택하였다. 즉, 새로운 블록을 생성하거나 블록체인 시스템을 유지하기 위해 동작하는 합의 알고리즘으로 지분증명 방식을 사용하였으며, 여기에 그치지 않고 지분증명 방식의 단점을 해결하고자 새로운 채굴 방식과 보상 시스템을 고안하여 적용하였다. 새로운 채굴 방식은 기존 작업증명 방식의 에너지 소모적인 채굴이 아니라 오히려 에너지가 절약되는 방식의 채굴로서 카본감축채굴(Carbon Reduction Mining, CRM)이라고 한다.

에델코인 블록체인 네트워크는 기본적인 합의 알고리즘으로 지분증명 방식을 사용하며 따라서 초기 암호화폐의 배분은 사전 판매와 한정된 기간 동안의 ICO를 통하여 이루어진다. 여기에 지속적으로 새로운 코인 보유자를 늘리고 블록체인에 참여할 기회를 제공하기 위하여 카본감축채굴 방식의 채굴을 권장하고 카본감축채굴에 대한 보상으로 새로운 코인을 생성하여 지급한다. 이때 사용자가 카본감축채굴에 대한 보상을 시스템으로부터 받기 위해서는 CO₂의 절감, 즉 카본 감축을 증명해야 한다.

카본감축채굴 방식의 채굴에 대한 카본 감축의 증명은 자원과 에너지의 소비에 있어서 통상적인 사용량, 즉 베이스라인보다 적게 소비하는 행위 및 방법이 선행되어야 하며 이렇게 자원 및 에너지를 베이스라인보다 적게 소비하는 행위 및 방법이 카본감축채굴, 즉 CRM이다. 이때 기준이 되는 베이스라인은 합리적이고 객관적이어야 하며, 해당 항목에 대하여 이러한 베이스라인이 존재해야 이와 비교하여 얼마나 감소되었는지 그 양을 정량적인 측정 방법을 통하여 정확하게 수치화 할 수 있게 된다. 예를 들어 에코드라이브의 경우 공인연비, 또는 빅데이터가 형성될경우 해당 차종의 객관적인 평균연비를 베이스라인으로 정할 수 있어, 에코드라이브를 통해 어느 정도 연료를 절감하였는지를 비교, 측정할 수 있게 된다.

이와 같이 자원 및 에너지를 베이스라인과 비교하여 더 적게 소비하였을 경우, 카본감축채굴에 의하여 감소된 양을 정량적으로 수치화하여 구할 수 있으므로 그에 따른 카본 감축량 또한 계산할 수 있다. 이렇게 카본감축채굴에 의하여 절약된 자원 및 에너지의 양만큼 감축된 카본배출량을 정확히 구하고 인증하는 것을 카본감축증명(Proof of Carbon Reduction, PCR)이라고 하며, 탄소감축증명을 통해 증명된 카본 감축량에 대하여 일정 기준에 따라 보상을 해주는 방식이 탄소감축증명 보상 시스템이다. 이때 보상은 에델코인으로 제공되며 이를 위해 에델코인 블록체인에 카본감축채굴에 대한 탄소감축증명 보상 시스템이 구현된다.

특징

에코드라이브

카본감축채굴의 예로서, 에코드라이브를 들 수 있다. 자동차를 운행할 때 운전자는 연료 절약을 위하여 에코드라이브를 실행할 수 있는데, 이러한 에코드라이브를 실행함에 있어서 그 효과를 정확하게 측정할 수 있는 수단을 제공하고 활용함으로써 실질적으로 절약된 연료량을 측정하고, 측정된 절감 연료량을 감축된 카본량으로 환산하여 제시함으로써 그에 해당되는 일정 비율의 에델코인을 보상으로 제공받는 일련의 과정을 에델코인 블록체인 플랫폼 상에서 구현할 수 있다. 에코드라이브의 효과를 측정할 수 있는 수단으로는 다음과 같은 장치와 방법들이 있다.

• 연료 분사 신호 검출장치 : 자동차의 운행 시간 동안 자동차의 연료 분사 신호를 천분의 1초 정도의 미세시간 단위로 검출하여 연료 분사량과 소비 연료량을 측정하고, GPS 장치를 이용하여 이동 거리를 구한 다음 이동 거리 대비 소비된 연료량을 계산하여 해당 운행에 대한 평균 연비를 산출하는 장치이다.

• OBD-II 연결장치 : 자동차의 운행 시간 동안 자동차의 OBD-II(On-Board Diagnostics) 단자에 연결하여 특정 PID(Parameter ID)의 값을 검출함으로써 소비 연료량과 이동 거리를 측정하여 해당 운행에 대한 평균 연비를 산출하는 장치이다.

• 기타 연비 계산 장치 및 방법 : 기본적인 자동차의 정보와 GPS 정보를 이용하여 주행 차량의 연료 소모량을 측정할 수 있는 측정 수식과 계산 알고리즘을 이용하는 방법이다. 1차 정보는 자동차 기본 정보와 GPS 정보이며, 2차 정보는 1차 정보를 이용하여 얻을 수 있는 정보이다. 또한 3차 정보는 1차 정보와 2차 정보를 이용하여 구할 수 있는 정보이다. 이와 같은 정보를 활용하여 자동차의 연료 소모량과 연비, CO₂ 배출량 등을 GPS 기능을 갖는 스마트폰의 앱 형식으로 구현하여 측정할 수 있다.

1. 1차 정보 : GPS 데이터, 차량 정보
2. 2차 정보 : 차량 속도(Km/h), 주행 거리(km), 주행 기간, 주행 경로
3. 3차 정보 : 가속(km/s), 급발진, 급브레이크, 연료 소비량(liter), 연비, 탄소배출(kg), 퓨얼컷, 퓨얼컷 기간, 퓨얼컷 거리

각국의 연료 소모량과 CO₂ 배출량

이와 같은 장치와 방법으로 에코드라이브를 실행한 자동차 운행에 대한 평균 연비를 측정하면 해당 차량의 공인 연비와 비교하여 어느 정도 소비 연료를 절감하였는지 알 수 있으며, 이렇게 절감된 연료의 양만큼 온실가스(CO₂)의 발생이 감축되었다고 할 수 있다. 감축된 CO₂의 양은 절감된 연료의 양으로부터 다음과 같은 간단한 수식으로 계산할 수 있는데, 이때 사용되는 환산계수(conversion factor)는 연료의 종류에 따라 달라진다.

CO₂ 배출량 = 환산계수(연료 1L당 CO₂ 발생량) x 연료 소모량

예를 들어 가솔린의 경우 우측 표의 연료 소모량과 CO₂ 배출량을 각국의 자료를 참조하여 평균값을 계산하면, 연료 1L가 연소할 때 발생하는 CO₂ 발생량은 약 2.31 Kg이다. 따라서 가솔린의 경우 환산계수는 2.31 Kg/L가 된다. 이와 같이 에코드라이브를 실행하여 자동차 소비 연료를 절약하고, 절약된 연료량에 대한 데이터를 에델코인 블록체인에 전송하면 에델코인 블록체인이 감축된 카본 발생량을 수치로 변환하고, 그에 대한 보상으로 에델코인을 제공한다.

탄소감축증명

에코드라이브 카본감축 채굴과 그에 대한 보상은 다음과 같은 과정을 통하여 이루어진다.

1. 카본감축채굴 디바이스는 카본감축채굴, 즉 CRM을 위한 장치로서 에코드라이브 측정 장치와 결합하여 동작되어야 하며, 이를 위하여 에코드라이브 측정 장치에 내장될 수 있다.
2. 카본감축채굴 디바이스는 에델코인 블록체인 네트워크에 등록되어야 하며, 이때 최초의 사용자는 카본감축채굴 디바이스의 소유권을 갖게 된다.
3. 정상적으로 등록된 카본감축채굴 디바이스는 사용자가 자동차를 운행하였을 경우, 에코드라이브 측정 장치를 통해 추출된 주행 정보를 포함한 카본 데이터를 에델코인 블록체인 네트워크에 전송한다.
4. 에델코인 블록체인 네트워크는 카본감축채굴 디바이스로부터 전송된 카본 데이터를 평가하고 검증한다. 이때, 검증은 카본감축채굴 디바이스의 정상 등록 여부와 카본 데이터의 타당성 여부 및 이상 유무 등을 체크하고 베이스라인 데이터와 비교, 평가함으로써 이루어진다.
5. 카본 데이터가 정상적으로 인증되면, 에델코인 블록체인 네트워크는 카본감축 데이터를 산출하고 이에 대해 일정 비율 만큼의 에델코인을 계산한다. 이때 카본감축 데이터와 에델코인간의 교환 비율은 탄소배출권의 국제 거래시세와 에델코인의 시장 가격 등을 참조할 수 있다.
6. 에델코인 블록체인 네트워크는 이렇게 계산된 양만큼 에델코인을 신규로 발행하여 카본감축 데이터에 대한 보상으로 사용자에게 전송한다.
7. 만약 카본감축채굴 디바이스의 소유권이 다른 사용자로 변경되는 경우에는, 이전 소유자의 명시적인 동의가 제공되어야만 변경이 가능하며 해당 디바이스의 이력에 기록이 남게 된다.

이러한 모든 과정은 에델코인 블록체인 시스템에 기록되어 데이터의 위조나 변조가 불가능하며, 누구든 저장된 데이터를 확인할 수 있어 데이터의 신뢰성과 투명성이 보장된다. 또한 이렇게 카본감축 채굴과 보상 시스템을 통하여 다수의 사용자가 에델코인을 습득하고 보유할 수 있게 되면, 채굴자의 권한과 보상도 분산되어 에델코인 블록체인을 더욱 건강하게 만드는 결과를 가져오며, 그에 따라 자연스럽게 지분증명 방식의 단점이 해결되는 효과를 볼 수 있게 된다.

다수의 사용자가 블록체인에 참여하고 코인을 습득할수록 블록체인은 더 안전한 시스템이 되기에 해당 코인의 가치가 상승하게 되고, 이는 더 많은 사용자의 참여로 이어지게 된다. 이러한 순환 과정은 비트코인에서도 볼 수 있었던 현상인데, 코인의 가치 상승이 더 많은 채굴자의 참여를 불러오고, 그럴수록 코인의 가치는 더 올라가는 상승효과가 발생하게 된다. 이때 비트코인의 채굴은 채굴자의 경쟁이 심해질수록 자원이 소비되고 에너지의 낭비가 커지게 되는 것에 반하여, 에델코인의 카본감축 채굴은 경쟁이 심해질수록 더욱 에너지가 절약되고 카본이 감축되는 효과를 가져온다. 따라서 에델코인 시스템에서의 코인의 가치 상승과 채굴 경쟁의 심화 구조는 바람직한 선순환과정이라고 할 수 있다. 이렇게 에너지를 소비하는 것이 아니라 에너지를 절약하는 새로운 개념의 카본감축채굴 방법을 제공함으로써, 채굴자에게 도덕적이고 긍정적인 동기를 부여하고 좀 더 적극적으로 카본감축 채굴을 실행하도록 하는 것이 카본감축 채굴과 탄소감축증명 보상시스템의 장점 중 하나라고 할 수 있다.

보상시스템의 확장

카본감축 채굴은 에코드라이브만이 아니라 온실가스 배출을 줄일 수 있는 모든 에너지 절약 행위나 활동, 장치 및 시스템에 적용될 수 있다. 예를 들면 자가 태양광 발전을 통하여 통상적으로 사용하던 전력량과 비용을 절감하였다면, 그 절감된 부분만큼을 일련의 인증 절차를 통하여 카본감축채굴로 인정받을 수 있다. 이 경우 사용자는 절감된 비용만큼의 이익과, 절감한 에너지만큼 보상받는 에델코인으로 인한 이중 이익을 볼 수 있으며, 향후 에델코인의 가치 상승에 따른 기대이익까지 바라볼 수 있게 된다. 이와 같이 태양광이나 풍력, 조력 등 무공해 발전 설비나 장치에 대하여 해당 설비나 장치의 효용성을 평가하고, 이를 수치화하여 감축된 CO₂에 대한 카본감축증명 보상 시스템을 만들 수 있다. 다만 이렇게 새로운 보상 시스템을 구축할 때에는 합리적이고 객관적인 베이스라인이 있어야 한다는 전제 조건을 만족시켜야 한다. 왜냐하면 해당 항목에 대한 베이스라인이 존재해야 정확한 카본 감축량을 측정할 수 있고 이를 보상할 수 있기 때문이다.

위에 언급한 무공해 발전 설비의 경우, 해당 전력을 생산하기 위하여 화석연료를 사용한 화력발전을 하였을 경우 발생하는 CO₂의 양이 베이스라인이 될 수 있다. 또한 전기 자동차나 전기 오토바이의 경우, 전기를 사용하여 주행한 거리만큼 화석연료를 사용하여 주행할 때 발생하는 CO₂의 양이 베이스라인이 될 수 있다. 다만 이 경우에는 해당 거리를 주행하는데 필요한 전기를 생산하는데 발생하는 CO₂의 양을 고려해야 정확한 감축량을 계산할 수 있다. 이와 같이, 기존에 존재하거나 앞으로 시행될 모든 에너지 절약 비즈니스와 프로젝트에 카본감축 채굴과 에델코인 보상시스템이 적용될 수 있으며, 이는 에델코인 보상시스템이 해당 비즈니스나 프로젝트의 활성화에 일정 부분 기여할 수 있음을 의미한다. 광범위하게 적용될 수 있는 카본감축채굴과 탄소감축증명 보상시스템의 응용 예를 다음에 보였다.

Eco Driving with Traditional Vehicles

• 탄소배출감축 채굴장치, 즉 CRM 디바이스를 화석연료로 사용하는 자동차에 설치한다. 이때 화석연료는 가솔린, 경유, 천연액화가스(LNG) 및 액화석유가스(LPG)를 포함한다.

• 탄소배출감축 데이터

1. 자동차의 운행정보에 기초하여 산출된 주행거리, 연료소모량, 주행연비
2. 베이스라인이 되는 해당 자동차의 기준연비
3. 기준연비와 비교한 자동차의 주행에 따른 연료 절감량과 그에 따른 탄소배출 감축량

• 자동차의 연료절감량은 해당 자동차를 기준연비로 해당 거리만큼 주행했을 때의 기준 연료소모량과, 해당 자동차를 실제 주행연비로 해당 거리만큼 주행했을 때의 실제 연료소모량의 차이이다. 즉, 연료절감량은 기준 연료소모량(기준연비)에서 실제 연료소모량(주행연비)를 뺀 값이 된다. 예를 들어, 가솔린 차량에서 공인연비(기준연비)가 12.2km/L라고 가정하고, 실제 주행연비 15km/L로 100km를 주행했을 때 연료 절감량과 탄소배출감축량은 다음과 같이 계산된다.

• 기준 연료소모량 = 100 km x 1/12.2 L/km = 8.2 L
• 실제 연료소모량 = 100 km x 1/15 L/km = 6.7 L
• 연료 절감량 = 8.2 L - 6.7 L = 1.5 L
• 이때, 탄소배출감축량은 연료절감량에 비례하여 계산될 수 있다.
• 수식 1에 의하면, CO2 배출감축량 = 환산계수 x 연료절감량이 된다. 이때, 환산계수는 해당 연료 1 L 당 CO2 발생량을 의미하며, 가솔린의 경우 환산계수는 약 2.31 Kg/L이다.
• 따라서, 상기 식에 의하여 산출된 탄소배출감축량은 3.465 Kg이 된다.

• 탄소배출감축 채굴장치는 주행 종료 시 자동차의 평균 주행연비가 기준연비보다 높은 경우 즉, 실제 탄소배출감축이 이루어졌을 경우, 이에 따른 탄소 배출 데이터를 블록체인에 전송한다.

• 블록체인은 수신한 탄소배출 데이터를 검증하고, 탄소배출감축에 대한 보상으로 감축된 탄소배출량에 비례하는 암호화폐를 발행하여 탄소배출감축 채굴장치의 소유자에게 지급한다.

Driving with Eco Friendly Vehicles

Eco Friendly Power Generation

Eco Friendly Public Transportation

Tx3.x User A pays 100 coins to taxi driver B

Tx3.x     System transfer 2 coins to taxi driver B (miner)
Tx3.x + 1 User A pays 98 coins to taxi driver B

Tx3.x     System transfer 2 coins to taxi driver B (miner)
Tx3.x + 1 User  A pays 99 coins to taxi driver B

같이 보기

• 에델코인
• 탄소감축증명