Layer 2 솔루션 실전 비교 - Arbitrum vs Optimism vs zkSync 개발자 가이드

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블록체인 개발자라면 한 번쯤은 이더리움의 높은 가스비와 느린 트랜잭션 속도로 인해 고민해본 적이 있을 것입니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 등장한 Layer 2 솔루션들은 현재 DeFi와 NFT 생태계의 핵심 인프라로 자리잡았습니다.

특히 Arbitrum, Optimism, zkSync는 가장 주목받는 Layer 2 솔루션으로, 각각 고유한 기술적 접근 방식과 장단점을 가지고 있습니다.

 

Layer 2 솔루션에 대한 기본적인 이해가 필요하시다면,

Layer 2 솔루션 정리: Arbitrum, Optimism, zkSync - 이더리움 확장성 해결사들을 먼저 읽어보시는 것을 추천합니다.

Layer 2 솔루션 정리: Arbitrum, Optimism, zkSync - 이더리움 확장성 해결사들

 

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Layer 2 솔루션이란 무엇인가?

Layer 2 솔루션은 이더리움 메인넷(Layer 1) 위에 구축된 확장성 솔루션입니다.

메인넷의 보안성을 유지하면서도 트랜잭션 처리 속도를 크게 향상시키고 가스비를 현저히 낮출 수 있는 기술입니다.

현재 이더리움의 초당 트랜잭션 처리량(TPS)은 약 15건에 불과하지만, Layer 2 솔루션을 통해 수천 건까지 확장이 가능합니다.

layer2-architecture-diagram

Layer 2의 주요 기술 분류

Layer 2 솔루션은 크게 두 가지 접근 방식으로 나뉩니다.

 

Optimistic Rollup 방식:

• Arbitrum과 Optimism이 채택
• 트랜잭션이 유효하다고 가정하고 처리
• 이의제기 기간을 통해 보안성 확보

Zero-Knowledge Rollup 방식:

• zkSync가 채택
• 암호학적 증명을 통해 트랜잭션 유효성 검증
• 즉각적인 최종성 제공

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Arbitrum 심층 분석: 개발자 친화적인 EVM 호환 솔루션

Arbitrum은 Offchain Labs에서 개발한 Optimistic Rollup 기반의 Layer 2 솔루션입니다.

2021년 메인넷 출시 이후 현재까지 TVL(Total Value Locked) 기준으로 가장 큰 Layer 2 생태계를 구축하고 있습니다.

Arbitrum의 핵심 기술적 특징

AVM(Arbitrum Virtual Machine) 아키텍처:

// Arbitrum에서의 스마트 컨트랙트 배포 예제
pragma solidity ^0.8.19;

contract ArbitrumExample {
    mapping(address => uint256) public balances;

    function deposit() external payable {
        balances[msg.sender] += msg.value;
        // Arbitrum에서 ETH 가스비는 메인넷 대비 약 90% 절약
    }

    function withdraw(uint256 amount) external {
        require(balances[msg.sender] >= amount, "Insufficient balance");
        balances[msg.sender] -= amount;
        payable(msg.sender).transfer(amount);
    }
}

 

Fraud Proof 메커니즘:
Arbitrum은 7일간의 챌린지 기간을 통해 잘못된 트랜잭션을 검증합니다.

이 기간 동안 누구든지 의심스러운 트랜잭션에 대해 이의를 제기할 수 있으며, 유효하지 않은 트랜잭션이 발견되면 해당 시퀀서는 스테이킹한 자산을 잃게 됩니다.

Arbitrum 개발 환경 설정

// Hardhat 환경에서 Arbitrum 네트워크 설정
module.exports = {
  networks: {
    arbitrumOne: {
      url: "https://arb1.arbitrum.io/rpc",
      chainId: 42161,
      accounts: [process.env.PRIVATE_KEY]
    },
    arbitrumGoerli: {
      url: "https://goerli-rollup.arbitrum.io/rpc",
      chainId: 421613,
      accounts: [process.env.PRIVATE_KEY]
    }
  }
};

Arbitrum의 실제 성능 지표

• 가스비 절약률: 메인넷 대비 약 90-95%
• 트랜잭션 속도: 평균 1-2초
• TVL: 약 25억 달러 (2024년 기준)
• 일일 트랜잭션: 약 100만건

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Optimism 상세 가이드: 간단함과 확장성의 균형

Optimism은 이더리움 재단과 긴밀한 협력 관계를 유지하며 개발된 Optimistic Rollup 솔루션입니다.

"Optimistic"이라는 이름에서 알 수 있듯이, 모든 트랜잭션이 기본적으로 유효하다고 가정하고 처리합니다.

Optimism의 독특한 기술적 접근

OP Stack 아키텍처:
Optimism은 모듈러 블록체인 아키텍처인 OP Stack을 통해 다른 체인들이 쉽게 자신만의 롤업을 구축할 수 있도록 지원합니다.

// Optimism에서의 L1-L2 브릿지 구현 예제
const { CrossChainMessenger } = require('@eth-optimism/sdk');

const messenger = new CrossChainMessenger({
  l1ChainId: 1,
  l2ChainId: 10,
  l1SignerOrProvider: l1Signer,
  l2SignerOrProvider: l2Signer
});

// L1에서 L2로 ETH 전송
const tx = await messenger.depositETH(ethers.utils.parseEther('1.0'));

optimism-op-stack-architecture

Optimism의 거버넌스 모델

Optimism은 독특한 바이캐머럴(Bicameral) 거버넌스 시스템을 채택했습니다.

Token House:

• OP 토큰 보유자들이 참여
• 프로토콜 업그레이드와 인센티브 분배 결정

Citizens' House:

• 소울바운드 NFT를 통한 참여
• 공공재 펀딩과 RetroPGF 분배 결정

Optimism 개발 실습

// Optimism에서의 크로스체인 메시징 예제
pragma solidity ^0.8.19;

import "@eth-optimism/contracts/L2/messaging/IL2CrossDomainMessenger.sol";

contract OptimismMessenger {
    IL2CrossDomainMessenger public messenger;

    constructor() {
        messenger = IL2CrossDomainMessenger(0x4200000000000000000000000000000000000007);
    }

    function sendMessageToL1(address target, bytes memory message) external {
        messenger.sendMessage(target, message, 1000000);
    }
}

Optimism의 현재 생태계 현황

• Super체인 생태계: Base, Zora, Mode 등 다양한 체인들이 OP Stack 활용
• RetroPGF 펀딩: 지금까지 총 5000만 OP 토큰을 공공재에 배분
• 일일 활성 사용자: 약 50만명

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zkSync 완전 분석: 제로 지식 증명의 혁신

zkSync는 Matter Labs에서 개발한 Zero-Knowledge Rollup 기반의 Layer 2 솔루션입니다.

암호학적 증명을 통해 트랜잭션의 유효성을 보장하며, Optimistic Rollup과는 근본적으로 다른 접근 방식을 취합니다.

zkSync의 핵심 기술: zk-SNARK

Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge:

// zkSync에서의 스마트 컨트랙트 배포 (Solidity + zkSync 컴파일러)
pragma solidity ^0.8.19;

contract ZkSyncExample {
    mapping(address => uint256) private balances;

    function transfer(address to, uint256 amount) external {
        require(balances[msg.sender] >= amount, "Insufficient balance");
        balances[msg.sender] -= amount;
        balances[to] += amount;

        // zkSync에서는 즉각적인 최종성 제공
        // 별도의 챌린지 기간 불필요
    }
}

zkSync Era의 혁신적 기능들

Account Abstraction 네이티브 지원:
zkSync Era는 이더리움에서 계획 중인 Account Abstraction을 이미 네이티브하게 지원합니다.

// zkSync에서의 Account Abstraction 예제
import { Provider, Wallet, utils } from 'zksync-web3';

const provider = new Provider('https://mainnet.era.zksync.io');
const wallet = new Wallet(PRIVATE_KEY, provider);

// Paymaster를 통한 가스비 대납
const paymasterParams = utils.getPaymasterParams(PAYMASTER_ADDRESS, {
  type: 'ApprovalBased',
  token: TOKEN_ADDRESS,
  minimalAllowance: ethers.BigNumber.from(1),
  innerInput: new Uint8Array()
});

zksync-proof-generation-flow

zkSync의 개발자 도구와 환경

Hardhat zkSync 플러그인:

// hardhat.config.js for zkSync
require('@matterlabs/hardhat-zksync-solc');
require('@matterlabs/hardhat-zksync-deploy');

module.exports = {
  zksolc: {
    version: '1.3.14',
    compilerSource: 'binary',
    settings: {}
  },
  networks: {
    zkSyncEra: {
      url: 'https://mainnet.era.zksync.io',
      ethNetwork: 'mainnet',
      zksync: true
    }
  }
};

zkSync의 성능과 제한사항

장점:

• 즉각적인 최종성 (1-3분 내 L1 확정)
• 높은 보안성 (암호학적 증명)
• 미래 지향적 기능 (Account Abstraction)

단점:

• 복잡한 개발 환경
• 제한적인 EVM 호환성
• 높은 계산 비용

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실전 성능 비교: 가스비, 속도, 개발 경험

개발자 관점에서 가장 중요한 실전 비교 지표들을 살펴보겠습니다.

가스비 비교 분석

일반적인 트랜잭션 가스비 (2024년 평균):

작업 유형	이더리움 메인넷	Arbitrum	Optimism	zkSync Era
ETH 전송	$15-50	$0.50-2	$0.30-1.5	$0.20-1
ERC-20 전송	$20-60	$1-3	$0.5-2.5	$0.30-1.5
DEX 스왑	$50-150	$3-8	$2-6	$1.5-4
NFT 민팅	$30-100	$2-5	$1.5-4	$1-3

트랜잭션 속도와 최종성

Arbitrum:

• 트랜잭션 확인: 1-2초
• L1 최종성: 7일 (챌린지 기간)
• 출금 대기시간: 7일

Optimism:

• 트랜잭션 확인: 1-2초
• L1 최종성: 7일 (챌린지 기간)
• 출금 대기시간: 7일

zkSync Era:

• 트랜잭션 확인: 2-5초
• L1 최종성: 1-3분
• 출금 대기시간: 1-3분

개발자 경험 비교

EVM 호환성:

// 각 플랫폼별 개발 복잡도 비교

// Arbitrum - 완전한 EVM 호환
const arbitrumDeploy = async () => {
  // 기존 이더리움 코드를 그대로 사용 가능
  const contract = await ethers.getContractFactory("MyContract");
  const deployed = await contract.deploy();
};

// Optimism - 거의 완전한 EVM 호환
const optimismDeploy = async () => {
  // 몇 가지 차이점 존재하지만 대부분 호환
  const contract = await ethers.getContractFactory("MyContract");
  const deployed = await contract.deploy();
};

// zkSync - 제한적 EVM 호환
const zkSyncDeploy = async () => {
  // zkSync 전용 컴파일러 및 도구 필요
  const deployer = new Deployer(hre, wallet);
  const artifact = await deployer.loadArtifact("MyContract");
  const deployed = await deployer.deploy(artifact);
};

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실제 프로젝트에서의 선택 기준

Layer 2 솔루션 선택은 프로젝트의 요구사항에 따라 달라집니다.

Arbitrum을 선택해야 하는 경우

최적의 활용 시나리오:

• 기존 이더리움 DApp의 마이그레이션
• 복잡한 DeFi 프로토콜 개발
• 높은 EVM 호환성이 필요한 프로젝트

코드 예제:

// Arbitrum에서의 복잡한 DeFi 로직
pragma solidity ^0.8.19;

import "@openzeppelin/contracts/token/ERC20/IERC20.sol";
import "@openzeppelin/contracts/security/ReentrancyGuard.sol";

contract ArbitrumDeFiProtocol is ReentrancyGuard {
    mapping(address => mapping(address => uint256)) public liquidityPools;

    function addLiquidity(
        address tokenA, 
        address tokenB, 
        uint256 amountA, 
        uint256 amountB
    ) external nonReentrant {
        IERC20(tokenA).transferFrom(msg.sender, address(this), amountA);
        IERC20(tokenB).transferFrom(msg.sender, address(this), amountB);

        liquidityPools[tokenA][tokenB] += amountA;
        liquidityPools[tokenB][tokenA] += amountB;

        // Arbitrum의 저렴한 가스비로 복잡한 로직 구현 가능
    }
}

Optimism을 선택해야 하는 경우

최적의 활용 시나리오:

• 소셜 임팩트를 고려하는 프로젝트
• 이더리움 재단의 로드맵과 일치하는 개발
• Super체인 생태계 활용

zkSync를 선택해야 하는 경우

최적의 활용 시나리오:

• 최고 수준의 보안이 필요한 프로젝트
• 빠른 최종성이 중요한 애플리케이션
• 미래 지향적인 기능 실험

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각 솔루션의 생태계와 파트너십

Arbitrum 생태계

주요 DeFi 프로토콜:

• Uniswap V3: 일일 거래량 1억 달러 이상
• GMX: 탈중앙화 파생상품 거래소
• Camelot: Arbitrum 네이티브 DEX

개발자 지원 프로그램:

# Arbitrum 개발 환경 구축
npm install --save-dev @arbitrum/sdk
npm install --save-dev @nomiclabs/hardhat-ethers

# Arbitrum 테스트넷 연결
npx hardhat run scripts/deploy.js --network arbitrumGoerli

Optimism 생태계

Super체인 네트워크:

• Base: 코인베이스가 구축한 Layer 2
• Zora: NFT 중심의 크리에이터 체인
• Mode: DeFi에 특화된 체인

RetroPGF 생태계:
Optimism은 공공재 펀딩을 통해 개발자 생태계를 지원합니다.

zkSync 생태계

zkSync Era 주요 프로젝트:

• SyncSwap: zkSync 네이티브 AMM
• zkSync Name Service: 분산 도메인 서비스
• Orbiter Finance: 크로스체인 브릿지

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미래 전망과 로드맵

기술적 발전 방향

Arbitrum의 미래:

• Arbitrum Nova: 게이밍과 소셜 애플리케이션 특화
• Stylus: WebAssembly 지원으로 다양한 프로그래밍 언어 사용 가능

Optimism의 미래:

• 모듈러 블록체인 생태계 확장
• 더 많은 Super체인 출시 예정

zkSync의 미래:

• zkPorter: 하이브리드 접근 방식으로 더 높은 확장성
• Hyperchains: zkSync 기반의 다양한 특화 체인

개발자 커뮤니티 동향

Layer 2 솔루션별 개발자 활동 지표를 보면, Arbitrum이 가장 활발한 개발 활동을 보이고 있으며,

Optimism은 공공재 중심의 생태계로 차별화되고 있습니다.

zkSync는 기술적 혁신에 집중하며 점진적으로 생태계를 확장하고 있습니다.

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결론 및 권장사항

Layer 2 솔루션 선택은 단순한 기술적 비교를 넘어서 프로젝트의 비전과 목표에 따라 결정되어야 합니다.

 

개발 초보자라면 Arbitrum을 추천합니다.
완전한 EVM 호환성으로 학습 곡선이 가장 낮고, 풍부한 개발 자료와 커뮤니티 지원을 받을 수 있습니다.

 

이더리움 생태계와의 깊은 통합을 원한다면 Optimism을 선택하세요.
이더리움 재단과의 긴밀한 협력으로 향후 업그레이드와 호환성 측면에서 안정성을 보장받을 수 있습니다.

 

최첨단 기술과 보안을 우선시한다면 zkSync를 고려하세요.
복잡한 개발 환경이지만, 암호학적 증명을 통한 최고 수준의 보안과 즉각적인 최종성을 제공합니다.

 

궁극적으로 멀티체인 환경에서는 여러 Layer 2 솔루션을 함께 활용하는 것이 최적의 전략이 될 수 있습니다.

각 솔루션의 장점을 최대한 활용하여 사용자에게 최고의 경험을 제공하는 것이 블록체인 개발자의 목표여야 합니다.

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참고 자료

개발 문서

• Arbitrum 개발자 문서
• Optimism 개발자 문서
• zkSync 개발자 문서

SDK 및 도구

• Arbitrum SDK
• Optimism SDK
• zkSync Web3 SDK

생태계 데이터

• L2BEAT - Layer 2 통계
• DeFiLlama - TVL 데이터
• Dune Analytics - 개발자 활동