ZK 롤업(유효성 롤업)이란?

LeeMaimai

/2025년 8월 21일

주요 결과

• ZK 롤업은 오프체인에서 트랜잭션을 처리하여 블록체인 데이터 양과 가스비를 줄입니다.

• 제로 지식 증명을 통해 트랜잭션의 정합성과 보안을 보장합니다.

• 빠른 정산 속도로 사용자 경험을 개선하며, 긴 출금 대기 시간이 없습니다.

• ZK 롤업은 프라이버시 보호 기능으로의 확장 가능성이 있습니다.

• 기술적 도전 과제로는 복잡한 증명 생성 과정과 스마트 계약 호환성 문제가 있습니다.

블록체인의 확장성 문제를 해결하면서도 보안성과 탈중앙화라는 핵심 가치를 유지하기 위한 다양한 시도 속에서, ZK 롤업(ZK Rollup) — 또는 유효성 롤업(Validity Rollup) — 은 가장 주목받는 레이어 2 확장 솔루션으로 떠오르고 있습니다. 고도화된 암호 기술을 활용해 이더리움과 같은 퍼블릭 블록체인 위에서 더 빠르고 저렴하며, 프라이버시까지 강화된 트랜잭션을 가능하게 만들어주죠. 그렇다면 ZK 롤업은 정확히 무엇이며, 왜 지금 개발자들과 사용자들 사이에서 그렇게 많은 관심을 받고 있을까요?

ZK 롤업이란?

ZK 롤업은 수백, 수천 개의 트랜잭션을 오프체인에서 처리한 뒤, 그 결과를 하나의 암호학적 증명—즉 제로 지식 증명(ZKP, Zero-Knowledge Proof) 또는 유효성 증명(Validity Proof)—으로 요약해 메인 체인에 제출하는 레이어 2 기술입니다. 이 방식은 블록체인에 기록되는 데이터 양과 가스비를 획기적으로 줄이는 동시에, 각 트랜잭션의 정합성과 보안을 보장합니다.

ZK 롤업에서는 모든 연산과 상태 변경이 오프체인에서 이뤄지고, 온체인에는 필요한 최소한의 데이터만 올라갑니다. 대부분은 새로운 상태 루트와 해당 상태가 유효하다는 증명이 포함되죠. 이후 메인넷의 스마트 계약이 이를 검증하면서 실시간에 가까운 정산이 가능해지고, 사용자의 자산은 안전하게 보호됩니다. 이는 전통적인 온체인 처리 방식보다 훨씬 더 나은 확장성과 사용자 경험을 제공합니다.

기술적인 세부 사항이 궁금하다면 StarkWare 블로그를 참고해보세요.

ZK 롤업은 어떻게 작동하나요?

ZK 롤업의 작동 흐름은 다음과 같습니다:

오프체인 처리
트랜잭션은 ZK 롤업 네트워크의 시퀀서나 운영자가 오프체인에서 실행하고 검증합니다.
배치 및 증명 생성
여러 건의 트랜잭션을 하나의 배치로 묶고, 이 모든 거래가 올바르게 처리되었음을 수학적으로 증명하는 제로 지식 증명을 생성합니다.
증명 제출
생성된 증명과 해당 배치의 상태 변화 요약 정보를 레이어 1 체인(예: 이더리움)에 업로드합니다.
온체인 검증
메인넷 스마트 계약이 해당 증명을 검토하고 유효성을 확인하면, 새로운 상태가 블록체인 상에 반영됩니다.
정산 및 자산 업데이트
사용자의 잔액이나 상태 변화가 메인 체인에 반영되며, 대부분 수 분 내에 완료됩니다.

이러한 구조 덕분에 ZK 롤업은 옵티미스틱 롤업처럼 긴 출금 대기 시간 없이 빠른 정산이 가능하며, 사용자에게 보다 쾌적한 경험을 제공합니다. 다양한 롤업 방식 간 비교는 Chainlink 교육 허브에서 확인할 수 있습니다.

ZK 롤업의 주요 장점

1. 뛰어난 확장성

복잡한 연산은 오프체인에서 처리하고, 온체인에는 간단한 증명만 올리기 때문에 초당 수천 건의 트랜잭션도 무리 없이 소화할 수 있습니다. 이는 네트워크 혼잡도를 낮추고, 사용자 가스비 부담을 줄이는 데 큰 효과가 있습니다.

2. 강력한 보안성

제로 지식 증명을 통해 트랜잭션 상태 전이가 정확하게 이뤄졌음을 수학적으로 입증할 수 있어 사기나 오류 발생 가능성이 매우 낮습니다. 메인 체인은 개별 트랜잭션이 아닌 결과 증명만 확인하면 되므로 효율성과 안전성이 모두 확보됩니다.

3. 빠른 정산 속도

옵티미스틱 롤업처럼 도전 기간(Challenge Period)을 기다릴 필요 없이, ZK 롤업은 거의 실시간 수준으로 자산 출금 및 정산이 가능합니다.

4. 프라이버시 확장 가능성

현시점에서는 주로 확장성 개선에 초점을 맞추고 있지만, ZK 기술 자체는 향후 프라이버시 보호 기능으로도 확장될 수 있는 잠재력을 지니고 있습니다. 관련 연구는 활발히 진행 중이며, Zero Knowledge Podcast에서 최신 소식을 접할 수 있습니다.

해결해야 할 과제들

ZK 롤업에도 여전히 극복해야 할 기술적 도전과제들이 존재합니다:

복잡한 증명 생성 과정
제로 지식 증명 생성에는 높은 연산 자원이 요구되며 구현 또한 복잡했습니다. 그러나 최근 하드웨어 성능 향상과 암호 기술 발전 덕분에 2025년 현재는 상용화 속도가 눈에 띄게 빨라지고 있습니다.
스마트 계약 호환성 문제
단순한 토큰 전송이나 교환은 잘 작동하지만, 복잡한 스마트 계약 로직을 온전히 구현하는 데는 여전히 기술적 제약이 존재하며 현재도 활발히 연구 중입니다.
데이터 가용성(Data Availability)
메인 체인에는 거래 내역 전체가 아닌 증명만 올라가기 때문에, 이용자가 전체 데이터를 확인할 수 있도록 별도의 데이터 가용성 솔루션이 반드시 필요합니다.

자세한 기술 설명은 StarkWare 블로그를 참고해보세요.

2025년 현재 생태계 동향

ZK 롤업 생태계는 빠르게 성장 중입니다. 주요 블록체인 프로젝트와 디파이(DeFi) 프로토콜들이 유효성 롤업 기반 구조로 전환하거나 이를 통합하고 있으며, 관련 인프라 또한 지속적으로 고도화되고 있죠.

특히 2025년 초 이더리움에서 진행된 덴쿤(Dencun) 업그레이드는 데이터 가용성을 크게 개선해 롤업 비용 절감과 처리량 증가를 동시에 달성했습니다. zkSync, Starknet, Scroll 등 대표적인 ZK 롤업 플랫폼들은 개발자들에게 강력한 도구를 제공하고 있으며 사용자 경험 또한 꾸준히 향상되고 있습니다.

최신 산업 동향과 프로젝트별 업데이트는 CoinDesk Rollups Tracker에서 확인할 수 있습니다.