제로 지식 롤업(ZK-rollups)이란?

블록체인은 제한된 자원을 가지고 있으며, 더 많은 사용자가 온체인으로 유입됨에 따라 기업들은 트랜잭션 비용과 온체인 사용량을 최소화할 방법을 찾고 있다. 어떤 기업은 L1 단에서 최적화를 하고, 어떤 기업은 아예 새로운 L1을 출시한다 (Stripe처럼). 또 어떤 기업은 L1 비용을 줄이기 위해 L2 위에 구축하고, 다른 기업은 직접 L2를 출시하기도 한다 (World의 경우).

L2 생태계에는 오늘날 널리 쓰이는 다양한 L2 설계 방식이 있으며, 각각 고유한 트레이드오프를 갖는다. 그중 인기가 높아지고 있는 설계 방식이 바로 롤업이며, 크게 두 종류로 나뉜다: 옵티미스틱 롤업과 영지식 롤업. 이 글에서는 후자에 대해 알아야 할 모든 것을 설명한다.

앱에 적합한 스케일링 솔루션을 찾는 개발자든, 시장 지형을 이해하고 싶은 사람이든, 이 가이드는 ZK-rollup에 대해 알아야 할 모든 내용을 쉬운 말로 정리한다.

요약: 2025년의 ZK-rollup

• ZK-rollup은 트랜잭션을 오프체인에서 묶고 영지식 증명을 사용해 그 유효성을 증명한다. 이렇게 묶인 트랜잭션은 온체인으로 브로드캐스트된다.
• 시장 동향: 현재 롤업 시장은 옵티미스틱 설계 (Optimism, Arbitrum 등)가 주도하고 있지만, ZK 기술이 성숙해지면서 이 균형이 변할 수 있다.
• 핵심 장점: ZK-rollup은 즉각적인 최종성을 제공한다 (옵티미스틱 롤업처럼 7일간의 출금 지연이 없다).
• 주요 참여자: zkSync 프레임워크를 만든 Matter Labs, Starknet, Polygon zkEVM을 운영하는 Polygon Labs, Scroll zkEVM을 운영하는 Scroll이 zkEVM 경쟁을 주도하고 있다. 또한 RISC Zero, OP Succinct 같은 팀들은 Optimism의 OP Stack 같은 기존 프레임워크에 통합을 구축함으로써 ZK 증명의 활용 범위를 넓히고 있다.
• 적합한 용도: ZK-rollup은 빠른 정산과 프라이버시를 요구하는 게임, DeFi, 기타 애플리케이션에 적합하다.

ZK-rollup이란 정확히 무엇인가?

**영지식 롤업 (ZK-rollup)**은 메인 레이어 1 체인 (예: Ethereum) 밖에서 트랜잭션을 실행한 뒤, 원시 트랜잭션 데이터가 아니라 암호학적 증명을 L1으로 제출하여 검증받는 레이어 2 스케일링 솔루션이다.

이렇게 생각하면 쉽다: 선생님에게 수학 숙제 전체를 보여주며 정답을 맞혔다는 걸 증명하는 대신, 풀이 과정을 공개하지 않고도 문제를 올바르게 풀었음을 보여주는 수학적 증명을 제공하는 것이다. 이것이 바로 "영지식"의 핵심이다: 세부 내용을 노출하지 않고 답/데이터의 유효성을 증명하는 것.

ZK-rollup의 핵심 구성 요소

모든 ZK-rollup 시스템에는 몇 가지 핵심 요소가 있다:

1. 온체인 컨트랙트 (Ethereum 상): L1에는 두 개의 컨트랙트가 있다. 롤업 블록을 저장하고 상태 업데이트를 추적하는 메인 컨트랙트, 그리고 영지식 증명을 검증하는 검증자 컨트랙트.
2. 오프체인 가상 머신: 이 머신은 롤업의 상태를 관리하고 트랜잭션을 실행한다. 또한 배치된 트랜잭션에 대한 유효성 증명을 생성한다. 이 머신에는 "시퀀서"라 불리는 운영자가 있으며, 이들이 사용자 트랜잭션을 순서대로 처리한다.
3. 유효성 증명: 이 증명은 오프체인 연산이 올바르다는 것을 보여주는 암호학적 증거다. 이 증명에는 두 가지 형태가 있다: zk-SNARK와 zk-STARK.

ZK-rollup은 어떻게 작동하는가?

큰 틀에서 보면, 롤업 (옵티미스틱, ZK 모두)은 다량의 트랜잭션을 하나의 트랜잭션으로 묶어 Ethereum mainnet (또는 롤업이 구축된 L1)에 마이닝함으로써 더 저렴한 트랜잭션과 더 나은 온체인 확장성을 제공한다. ZK-rollup은 여기에 암호학적 증명 (영지식 유효성 증명)을 추가하여 트랜잭션의 정확성을 보장하며, 이를 통해 신뢰 가정을 줄이고 옵티미스틱 롤업 대비 더 빠른 최종성을 가능하게 한다.

이 하나의 트랜잭션은 유효성 증명, 즉 간결하고 비대화형인 지식 증명 (SNARK) 또는 간결하고 투명한 지식 증명 (STARK)의 형태를 취한다.

SNARK와 STARK는 암호학적 트랜잭션 해시와 같은 개념이다. 일반적인 Ethereum 트랜잭션에는 여러 구성 요소가 있지만, 아래 예시처럼 트랜잭션 데이터를 노출하지 않고도 고유한 트랜잭션 해시로 전부 표현할 수 있다.

Etherscan의 트랜잭션 스크린샷.

결국 수백 건의 Ethereum 트랜잭션 대신 이 하나의 트랜잭션을 마이닝하는 것이 ZK-rollup을 Ethereum의 레이어 1 체인 사용보다 훨씬 저렴하게 만드는 이유다.

일반적인 ZK-rollup 트랜잭션 흐름을 따라가며 이 롤업이 어떻게 작동하는지 살펴보자:

1단계: 트랜잭션 제출

사용자가 ZK-rollup 운영자 (시퀀서라 불림)에게 트랜잭션을 제출한다. 이 트랜잭션의 실행은 레이어 2 네트워크에서 오프체인으로 이루어진다.

2단계: 배치 처리

운영자는 수백 또는 수천 건의 트랜잭션을 모아 순서대로 실행한 뒤, 롤업 상태의 최신 버전인 배치로 묶는다.

3단계: 증명 생성

그런 다음 운영자는 다음을 보증하는 수학적 증명인 유효성 증명을 생성한다:

• 배치 내 모든 트랜잭션이 유효함
• 새로운 상태 루트가 정확함
• 해당 배치의 어떤 트랜잭션에서도 이중 지불이나 기타 부정 행위가 발생하지 않음

4단계: 온체인 검증

롤업의 현재 최종 상태 (최신 배치된 트랜잭션 기준)와 이에 대응하는 유효성 증명이 Ethereum, 또는 롤업이 구축된 L1 체인에 제출된다. 검증자 컨트랙트는 밀리초 단위로 증명을 확인하고 배치 전체를 수락하거나 거부한다.

5단계: 최종성

Ethereum이 증명을 수락하면, 해당 배치의 모든 트랜잭션은 확정된다. 대기 기간도, 부정 이의 제기 절차도 없다. 즉각적인 정산일 뿐이다.

ZK-rollup vs. 옵티미스틱 롤업: 실제 차이점

서두에서 언급했듯, 현재 시장에는 두 가지 주요 롤업 종류가 있다. 그렇다면 위에서 설명한 ZK-rollup과 옵티미스틱 롤업의 차이는 무엇인가?

ZK-rollup이 주목받는 이유

즉각적인 최종성이 핵심 강점이다. Arbitrum이나 Optimism 같은 옵티미스틱 롤업에서는 Ethereum으로 자금을 출금하려면 7일간의 이의 제기 기간이 필요하다. ZK-rollup은 이를 완전히 없앤다—Ethereum에서 증명이 검증되는 즉시 자금을 사용할 수 있다.

경제적 유인 대신 수학을 통한 강화된 보안. 옵티미스틱 롤업은 검증자와 경제적 유인에 의존해 부정 행위를 잡아내지만, ZK-rollup은 부정 행위 자체를 수학적으로 불가능하게 만든다.

프라이버시 잠재력: 현재 대부분의 ZK-rollup은 설계상 약속된 프라이버시 측면을 완전히 활용하지 못하고 있지만 (ZK 기술은 최첨단 영역이며 아직 발전 중이다), 기반 기술 자체는 비공개 트랜잭션을 가능하게 한다—이는 옵티미스틱 롤업이 제공할 수 없는 것이다.

진화하는 ZK 스케일링 지형

초기 담론은 ZK-rollup 도입의 가장 큰 장벽이 개발자 경험이라는 점에 종종 초점을 맞췄다. 초기 구현체는 새로운 프로그래밍 언어 (Starknet의 Cairo 등)를 익히거나 제한된 스마트 컨트랙트 기능을 감수해야 했다.

zkEVM은 이 문제를 해결한다. 영지식 환경 안에서 Ethereum Virtual Machine을 재현함으로써, 개발자가 기존 Solidity 컨트랙트를 거의 또는 전혀 수정하지 않고도 배포할 수 있게 한다. 시간이 지나면서 RISC Zero, OP Succinct 같은 팀들은 이미 강력한 EVM 호환성을 제공하는 Optimism의 OP Stack 같은 기존 스택에 ZK 증명을 직접 통합하고 있다. 그리고 zkEVM은 상당히 발전했다. 여러 프로젝트가 EVM 동등성을 꾸준히 개선해왔다.

zkEVM 호환성 스펙트럼

대부분의 프로젝트는 Type 2로 수렴하고 있으며, 이는 호환성과 성능 사이의 최적의 균형을 제공한다.

2025년 주요 ZK-rollup 참여자

Polygon zkEVM - 인기 L2의 ZK 롤업

• TVL: $330M+
• 접근 방식: Type-2 zkEVM (거의 완벽한 EVM 동등성)
• 증명 시스템: PLONK
• 대표 특징: Ethereum에서 가장 쉬운 마이그레이션
• 사용 사례: 익숙한 개발 환경을 원하는 DeFi 프로토콜

Linea - ConsenSys의 엔터프라이즈 zkEVM

• TVL: $840M+
• 접근 방식: 엔터프라이즈 중심의 Type-2 zkEVM
• 증명 시스템: 격자 기반 암호학을 적용한 PLONK
• 대표 특징: ConsenSys 생태계 통합, 원활한 MetaMask 연동
• 사용 사례: 엔터프라이즈 DeFi, 기관 애플리케이션

zkSync Era - ZK 선구자

• TVL: $280M+
• 접근 방식: 커스텀 zkEVM 기반 EVM 호환
• 증명 시스템: PLONK (zk-SNARK)
• 대표 특징: 네이티브 계정 추상화와 가스리스 트랜잭션
• 사용 사례: Yearn Finance, FRAX 같은 DeFi 프로토콜

StarkNet - Cairo 중심의 경험

• TVL: $275M+
• 접근 방식: Cairo 프로그래밍 언어 기반 커스텀 VM
• 증명 시스템: zk-STARK (양자 내성)
• 대표 특징: 가장 높은 처리량 잠재력
• 사용 사례: dYdX (무기한 선물 거래), ImmutableX (NFT 게임)

Scroll - Ethereum Foundation과의 협업

• TVL: $180M+
• 상태: 최근 메인넷 출시
• 접근 방식: 보안에 중점을 둔 Type-2 zkEVM
• 증명 시스템: PLONK
• 대표 특징: Ethereum Foundation의 프라이버시 팀과 함께 구축
• 사용 사례: 보안이 최우선인 애플리케이션

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ZK-rollup 위에 구축하기: 개발자가 고려할 사항

ZK-rollup을 선택해야 할 때

✅ 앱에 즉각적인 최종성이 필요한 경우 (트레이딩, 게임, 실시간 애플리케이션) ✅ 거래량은 많지만 개별 거래 값이 작은 경우 (마이크로페이먼트, 소셜 앱) ✅ 보안이 최우선인 경우 (금융 애플리케이션, 고가치 자산) ✅ 향후 프라이버시 기능이 중요한 경우 (규제 준수 DeFi, 엔터프라이즈 애플리케이션)

옵티미스틱 롤업을 고수해야 할 때

✅ 지금 당장 완벽한 EVM 호환성이 필요한 경우 (복잡한 DeFi 프로토콜) ✅ 최적 성능보다 개발 속도가 중요한 경우 (빠른 프로토타이핑) ✅ 사용자가 주로 예치만 하고 출금은 거의 하지 않는 경우 (장기 스테이킹, 유동성 공급)

시작하기: 배포 가이드

대부분의 zkEVM은 Hardhat, Foundry, MetaMask 같은 표준 도구를 최소한의 설정 변경만으로 지원한다.

앞으로 다가올 것: ZK-rollup 로드맵

2025년 주목할 만한 개발 동향

• zkEVM 성숙화: Type-1 zkEVM의 프로덕션 준비 완료
• 공유 시퀀서: 여러 ZK 체인에 걸친 탈중앙화 블록 생성
• ZK 브리지: 서로 다른 ZK-rollup 네트워크 간의 네이티브 상호운용성
• 프라이버시 기능: 규제 준수 프라이버시를 위한 실제 영지식 트랜잭션

탄력적 체인의 미래

zkSync가 구상하는 "탄력적 체인"—상호 연결된 ZK 롤업들의 네트워크—은 블록체인 스케일링의 유력한 미래상을 나타낸다. 서로 경쟁하며 고립된 체인들 대신, 다음과 같은 통합된 생태계로 나아가고 있다:

• 체인 간 네이티브 상호운용성으로 브리지 리스크 제거
• 전체 네트워크에 걸친 공유 유동성
• 필요에 따라 새로운 체인을 추가할 수 있는 모듈형 스케일링

ZK-rollup이 당신의 프로젝트에 중요한 이유

ZK-rollup은 단순한 또 하나의 스케일링 솔루션이 아니다—차세대 블록체인 애플리케이션의 기반이 될 수 있다. 옵티미스틱 롤업이 단순함을 앞세워 초기 레이어 2 시대를 주도했지만, ZK-rollup은 개발자 경험 격차를 빠르게 좁히면서 많은 사용 사례에서 더 우수한 속성을 제공하고 있다.

즉각적인 최종성, 높은 트랜잭션 처리량, 혹은 잠재적 프라이버시 기능이 필요한 애플리케이션을 구축하고 있다면, ZK-rollup을 평가 목록 최상단에 두어야 한다. 개발자 도구는 이제 프로덕션 사용에 적합할 만큼 성숙했고, 생태계의 유인 구조도 ZK 우선 개발 쪽으로 정렬되고 있다.

빌드를 시작할 준비가 되었는가? ZK-rollup 생태계는 빠르게 진화하고 있지만, 핵심 기술은 이미 프로덕션에 사용할 준비가 되어 있다. 어떤 ZK 스택을 선택하든, Alchemy는 대부분에 대해 제품 지원을 제공한다. 지원되는 체인의 전체 목록은 체인 디렉터리를 확인하라.

직접 롤업을 출시하고 싶은가?

Alchemy의 Rollup as a Service 플랫폼을 사용하면 엔터프라이즈급 인프라와 개발자 도구를 갖춘 커스텀 ZK-rollup 네트워크를 쉽게 배포할 수 있다. 여기서 더 알아보기.

자주 묻는 질문

영지식 롤업 (ZK-rollup)이란 무엇인가?

ZK-rollup은 트랜잭션을 오프체인에서 실행한 뒤 암호학적 증명을 레이어 1로 제출해 검증받는 레이어 2 스케일링 솔루션으로, 트랜잭션 세부 내용을 노출하지 않으면서도 더 저렴한 트랜잭션과 더 나은 확장성을 가능하게 한다.

ZK-rollup은 옵티미스틱 롤업과 어떻게 다른가?

ZK-rollup은 유효성 증명을 사용해 트랜잭션의 정확성을 즉시 보증하는 반면, 옵티미스틱 롤업은 트랜잭션이 유효하다고 가정하고 출금에 7일간의 이의 제기 기간을 요구한다. ZK-rollup은 즉각적인 최종성을 제공하는 반면, 옵티미스틱 롤업은 부정 행위를 잡아내기 위해 경제적 유인에 의존한다.

ZK-rollup 트랜잭션은 어떻게 작동하는가?

사용자는 시퀀서에게 트랜잭션을 제출하고, 시퀀서는 수백 또는 수천 건의 트랜잭션을 배치로 묶어 유효성 증명을 생성한 뒤 Ethereum에 제출한다. 온체인에서 증명이 검증되면, 배치 내 모든 트랜잭션은 즉시 확정된다.

ZK-rollup의 유효성 증명이란 무엇인가?

유효성 증명은 오프체인 연산이 올바르다는 것을 확인해주는 암호학적 증거 (zk-SNARK 또는 zk-STARK)다. 트랜잭션 해시와 유사하게 작동하며, 세부 내용을 노출하지 않고도 모든 트랜잭션 데이터를 고유한 증명으로 표현한다.

2025년 주요 ZK-rollup 프로젝트는 무엇인가?

주요 참여자로는 Polygon zkEVM (TVL $330M+), Linea (TVL $840M+), zkSync Era (TVL $280M+), Starknet (TVL $275M+), Scroll (TVL $180M+)이 있으며, 각각 EVM 호환성과 증명 시스템에 대해 서로 다른 접근 방식을 취하고 있다.

zkEVM이란 무엇인가?

zkEVM은 영지식 환경 안에서 Ethereum Virtual Machine을 재현함으로써, 개발자가 기존 Solidity 컨트랙트를 거의 또는 전혀 수정하지 않고도 배포할 수 있게 하며, ZK-rollup 초기의 개발자 경험 문제를 해결한다.

언제 옵티미스틱 롤업 대신 ZK-rollup 위에 구축해야 하는가?

애플리케이션이 즉각적인 최종성을 필요로 하거나, 작은 값의 거래를 대량으로 처리하거나, 강력한 보안을 요구하거나, 트레이딩/게임/실시간 애플리케이션처럼 향후 프라이버시 기능이 필요할 수 있는 경우 ZK-rollup을 선택하라.

ZK-rollup은 안전한가?

그렇다. ZK-rollup은 경제적 유인에 의존하는 대신 암호학적 증명을 통해 부정 행위 자체를 수학적으로 불가능하게 만들며, 기반 레이어의 합의 보안을 상속하면서 강화된 보안을 제공한다.