비트코인 채굴자들이 그리드 유연성으로 수익을 창출하는 방법

비트코인의 (BTC ) 에너지에 대한 욕구는 오랫동안 많은 관심과 우려의 대상이었으며, 그 이유도 충분합니다. 비트코인 채굴은 기본 보안 모델이 전 세계에 퍼진 수백만 대의 특수 컴퓨터가 복잡한 수학 퍼즐을 지속적으로 해결하기 위해 경쟁해야 하기 때문에 막대한 에너지를 소비합니다.

이 중요한 활동의 수익성은 주로 비트코인 가격과 전기 비용에 달려 있습니다.

과거에 에너지 필요를 석탄에 의존했지만, 전력 시스템이 풍력 및 태양광과 같은 재생 에너지 원에 점점 더 지배되면서, 채굴자들은 친환경으로 전환할 뿐만 아니라 전력 그리드에 유연성 서비스를 제공함으로써 수익을 창출하고 있습니다.

채굴자들은 계속 가동하는 대신, 전력 부족 시 일시적으로 전력 소비를 줄이고 재생 에너지 생산이 차단될 경우에는 소비를 늘릴 수 있습니다. 이러한 그리드 상황에 대한 빠른 대응은 시스템 운영자가 부수적인 수익을 창출하고 전기 비용을 낮추며 그리드에 유연한 수요 자원을 제공하는 데 도움이 됩니다.

채굴자들의 전원 차단 능력에서 비롯된 기회적 부수 효과가 이제는 그리드 운영자들이 적극적으로 유치하고 채굴자들이 최적화하는 지속적인 수익원으로 변모했습니다.

특히, 수요 반응 시장에 참여하는 것이 해시 레이트가 비슷한 채굴자들 사이에서 점점 더 중요한 차별화 요소가 될 가능성이 있습니다. 시장의 정교함, 시설 위치, 전기 계약, 그리고 그리드 연결성은 결국 채굴 하드웨어 효율성만큼 중요해질 수 있습니다.

비트코인 채굴의 에너지 경제학

비트코인 채굴은 본질적으로 전력을 많이 소비하는 계산 과정입니다. 현대 채굴 시설은 블록 보상을 놓고 경쟁하기 위해 수천 대의 특수 기계를 24시간 가동합니다. 이러한 기계는 냉각 및 유지보수와 함께 채굴 비용의 주요 항목 중 하나입니다.

하지만 전기는 채굴자들에게 가장 큰 운영 비용이며, 이로 인해 수익성은 도매 전력 가격에 크게 좌우됩니다. 채굴 난이도가 계속 상승하고 비트코인 반감기마다 블록 보상이 감소함에 따라, 낮은 에너지 비용을 유지하는 것이 채굴 기업에게 더욱 중요해지고 있습니다.

전기가 채굴자들의 가장 큰 비용이기 때문에, 중요한 질문은 얼마나 많은 전력을 소비하느냐가 아니라 언제, 어디서, 얼마나 빠르고 정확하게 그 소비를 조절할 수 있느냐입니다.

특히 비트코인 채굴의 연간 전력 소비량은 120~205 TWh에 이르며, 이는 중형 국가의 연간 전력 사용량에 해당합니다. 최고치조차도 전 세계 전력 생산량의 1% 미만에 해당하는데, 국제 에너지 기구(IEA)는 2025년 전 세계 전력 생산량을 약 30,500 TWh로 추정합니다.

근본적인 문제는 여전히 존재합니다: 채굴 부하는 크고 소수 지역에 지리적으로 집중되어 있으며, 데이터 센터, 전기화, AI 인프라가 전송 및 발전 용량에 전례 없는 압력을 가함에 따라 동시에 증가하고 있습니다.

미국 에너지 정보청는 총 전력 소비가 2025년 4,195억 킬로와트시에서 올해 4,269억, 그리고 2027년에는 4,399억으로 상승할 것으로 전망합니다.

더 중요한 것은, 데이터 센터와 암호화폐 채굴이 주도하는 상업용 전력 사용량이 2026년에 처음으로 주거용 수요를 앞지를 것으로 예상된다는 점입니다. 이에 대응해 텍사스 전력 신뢰 위원회(ERCOT)는 다시 한 번 암호화폐 채굴자와 AI 데이터 센터가 주도하는 대규모 유연 부하를, 점점 제한되는 그리드에서 적극적으로 자리를 차지해야 할 주요 수요 성장 원천으로 정의했습니다.

비평가들은 대규모 채굴 시설이 피크 수요 기간에 전력 네트워크에 추가 압력을 가할 수 있다고 주장하지만, 지지자들은 채굴 부하는 전통적인 산업 수요와 근본적으로 다르며 매우 중단 가능하다고 반박합니다.

이는 비트코인 채굴자들이 거의 즉시 운영을 중단할 수 있는 능력을 보여줍니다. 그들은 이미 수행했으며 여러 차례 일시적인 해시레이트와 블록 보상의 손실 외에는 심각한 영향을 받지 않아, 유연한 전력 소비에 독특하게 적합합니다.

이는 AI와 채굴이 주도하는 수요 증가에 대한 수요 측 해결책이며, 그리드에 가해지는 압력을 흡수하기 위해 더 많은 발전, 전송, 배터리 저장소를 구축하는 공급 측 해결책과는 대조됩니다.

그리드 유연성은 전력 시스템이 공급과 수요 사이의 균형을 지속적으로 유지하기 위해 전력 생산 또는 소비를 신속하게 조정할 수 있는 능력을 말합니다.

조정은 갑작스러운 공급 부족, 수요 급증, 주파수 편차, 혹은 그리드가 흡수할 수 없는 재생 에너지 급증과 같은 변화하는 상황에 대응하여 이루어집니다.

재생 에너지 원은 화석 연료 의존도와 탄소 배출을 줄이기 위해 점점 더 많이 채택되고 있습니다. 기술 비용 감소와 지원 정책 프레임워크가 현대 전력 시스템에의 통합을 가속화했지만, 풍력 및 태양광 발전의 간헐적이고 비배전 가능한 특성으로 인해 문제가 발생합니다.

특히, 이러한 청정 에너지는 과잉 발전 시 공급-수요 불균형 및 재생 에너지 차단이라는 운영상의 도전을 야기합니다.

전통적으로 그리드 유연성은 수력 댐 및 천연 가스 피커 플랜트와 같은 배전 가능한 발전소에 의해 주로 공급되었으며, 그리드 운영자는 실시간 에너지 사용 변동에 맞추어 이들을 호출했습니다.

하지만 재생 에너지 발전이 빠른 속도로 확대됨에 따라 연간 9.8% 성장하고 전 세계 전력 생산의 31.7%를 차지하게 되면서, 소비자가 그리드 요구에 맞춰 전력 사용을 조정하는 능력이 매우 가치 있게 되었습니다.

비트코인 채굴은 수요 측 유연성에 자연스럽게 부합합니다. 채굴 시설은 몇 초 안에 대응할 수 있기 때문입니다.

수요 측에서 작동하는 방식은 수요 반응(DR) 프로그램을 통해 이루어지며, 채굴자와 같은 대규모 전력 소비자는 그리드 운영자가 필요할 때 요금이나 낮은 기본 요금으로 소비를 전환하는 데 동의합니다. 이러한 수요 측 유연성은 여러 이점을 제공합니다: 연간 몇 시간만 가동되는 고가의 피커 플랜트 필요성 감소, 폭염이나 겨울 폭풍 시 정전 및 비상 부하 차단 위험 감소, 그리고 차단 없이 더 많은 풍력 및 태양광 발전을 흡수할 수 있는 능력 등입니다.

전기가 채굴자들의 운영 비용 대부분을 차지하기 때문에, 그들은 전력 비용을 최소화하려는 직접적인 동기를 갖게 됩니다.

이러한 방식으로 비트코인 채굴자들은 그리드 신뢰성을 향상하고 전력 시장 효율성을 높이며, 추가적인 수익원을 창출하고 적극적인 시장 참여자가 됩니다.

“비트코인 채굴은 균형 잡힌 그리드에 방해가 아니라 자산입니다. 현명한 정책은 이 혁신적인 기술을 수용하여 모든 사람에게 전력을 공급하고 전기 요금을 낮게 유지할 것입니다,” 라는 것이 암호화폐 벤처 캐피털 회사 Paradigm의 견해이기도 합니다.

채굴 기업은 이제 단순히 현재 가격으로 전기를 구매하고 운영 비용을 최소화하려는 것이 아니라, 유연한 에너지 자산처럼 행동합니다.

이는 이제 단순한 개념에 그치지 않으며, 최근 연구가 이 아이디어에 대한 엄격한 정량적 프레임워크를 제시했습니다.

연구: 비트코인 채굴을 그리드 자산으로 모델링

새로운 동료 검토 연구, Modeling the potential of cryptocurrency mining for demand flexibility in energy systems¹은 대규모 채굴 농장이 단순히 전기를 소비하는 것이 아니라 전력 시스템을 적극적으로 지원하는 유연한 수요 측 자원으로 어떻게 기능할 수 있는지를 조사했습니다.

“암호화폐 채굴 부하(CMLs)는 가장 빠르게 성장하고 에너지 집약적인 수요 카테고리 중 하나를 나타냅니다,” 라고 연구는 말했으며, 이는 기존 산업 소비자와 달리 “높은 전력 소비, 운영 유연성, 그리고 경제 및 시스템 상황에 따라 수요를 조정할 수 있는 능력”을 보입니다.

논문에서 저자들은 이전의 암호화폐 채굴 부하(CMLs) 연구가 이를 수동적이고 가격을 받아들이는 소비자로 취급해 왔다고 언급했습니다.

이는 과거 논문들이 CML을 시장이 제시하는 전기 가격에 단순히 반응하는 것으로 모델링했으며, 자체 입찰 행동을 통해 가격에 영향을 미칠 수 있는 참여자로 보지 않았다는 의미입니다.

저자들은 이전 연구가 채굴 운영자가 전력 시장에 전략적으로 참여하고 가치 있는 유연성 서비스를 제공할 수 있는 능력을 간과했다고 주장합니다. 기존 문헌이 대규모 채굴 농장이 할 수 있는 일을 과소평가함에 따라, 최신 연구는 이들을 시장 결과에 영향을 미칠 수 있는 가격을 형성하는 참여자로 모델링하려고 했습니다.

이를 위해 연구자들은 이중 수준 확률 최적화 모델을 개발하여 문제를 두 수준에서 동시에 해결했습니다.

상위 수준에서는 채굴 운영자가 일일 선물 전력 시장과 실시간 균형 시장 모두에서 자체 입찰 전략을 설정하여, 불확실한 미래 가격과 재생 에너지 출력 하에서 기대 이익을 극대화하려고 합니다.

하위 수준에서는 전력 시장 운영자가 에너지 배전 및 자원 할당을 동시에 최적화하여 전체 사회 복지를 극대화합니다. 이는 전력 시장이 공급과 수요를 가능한 가장 낮은 시스템 비용으로 일치시키면서 전송 제한, 발전기 제약 및 예비 요구 사항을 준수하도록 청산된다는 의미입니다.

이 두 수준은 수학적으로 연결되어 있습니다. 채굴자의 입찰이 시장 운영자가 청산할 수 있는 양과 가격을 직접 형성하고, 시장 청산 가격이 다시 채굴 농장의 이익을 결정하기 때문입니다.

특히, 논문은 암호화폐 채굴이 수요 유연성에 탁월하게 적합한 이유에 대한 체계적인 설명을 제공합니다.

채굴 부하는 높은 에너지 집약도, 매우 빠른 응답 시간, 지속적인 가용성, 매우 낮은 중단 비용, 수천 개의 개별 채굴 장치를 통한 정밀 제어, 그리고 재생 에너지 자원 근처에 시설을 위치시킬 수 있는 강력한 지리적 유연성을 갖추고 있습니다. 이러한 모든 특성은 채굴 농장을 수요 반응(DR) 프로그램 및 균형 시장에서 매력적인 참여자로 만듭니다. 연구는 다음과 같이 밝혔습니다:

“대규모 CMF와 DR 프로그램 간의 상호 작용은 상호 이익이 됩니다.”

시스템 운영자의 관점에서는 유연성이 재생 에너지 활용과 운영 효율성을 향상시킵니다. 채굴 운영자의 관점에서는 이러한 프로그램에 참여함으로써 전체 수익성을 높이는 추가적인 수익원을 제공합니다.

연구자들은 두 가지 표준 전력 시스템 벤치마크에 모델을 테스트하여 상당한 경제적 및 시스템 수준의 이점을 입증했습니다.

작은 예시 5버스 시스템에서 일일 선물 시장과 균형 시장에 동시에 참여하면, 채굴자가 전혀 균형에 참여하지 않은 시나리오에 비해 21.5%의 수익성 향상이 나타났습니다.

보다 크고 현실적인 IEEE 신뢰성 테스트 시스템 24버스 시스템에서는 가격 수용자로서 경쟁 입찰만 하는 대신 두 시장에 전략적으로 참여함으로써 채굴 수익성이 11.2% 증가하고 사회 복지가 4.8% 향상되었습니다. 이는 각각 약 $23,600와 $10,300에 해당합니다.

두 경우 모두 재생 에너지 차단이 급격히 감소했으며, 많은 시나리오에서 거의 0에 가까워졌습니다. 이는 유연한 채굴 부하가 그렇지 않으면 낭비될 풍력 및 태양광 과잉 생산을 흡수할 수 있었기 때문입니다.

이 유연성이 가장 가치 있는 시점은 언제일까요? 민감도 분석이 이를 밝혀줍니다. 연구에 따르면 채굴 행동은 시장 인센티브에 따라 변합니다. 여기서 하드웨어 효율성이 크게 작용합니다. 암호화폐 채굴 장치의 “효율성은 CMF가 순수한 에너지 소비자인지 유연한 시장 참여자인지를 직접 결정합니다.”

효율성이 낮은 기계를 운영하는 운영자는 전기 절감이 채굴을 지속하는 것보다 더 가치가 있기 때문에 수요 반응에 참여할 강한 인센티브를 가집니다. 반면 효율성이 높은 플릿은 유연성보다 채굴에 할당되는 경향이 있습니다.

또한 채굴 시설의 물리적 위치가 중요합니다. 재생 에너지 생산 근처에 농장을 배치하면 채굴자가 과잉 출력을 보다 효과적으로 흡수할 수 있어 수익성과 재생 에너지 활용 모두 크게 향상됩니다.

시뮬레이션된 채굴 농장이 풍력 발전에 전기적으로 더 가깝게 배치되었을 때, 수익성 향상은 14.9%에서 21.5%로, 사회 복지 향상은 4.7%에서 10.5%로 증가했습니다.

연구는 또한 채굴 농장 부하 규모가 커짐에 따라 수익성과 차단 감소가 급격히 개선되며, 높은 예비 가격은 채굴자를 순수 에너지 흡수보다 예비 및 균형 시장에 더 많이 참여하도록 유도한다는 것을 발견했습니다. 이는 다양한 시장 및 하드웨어 조건이 채굴자를 단일 일괄 접근법이 아닌 다양한 유연성 전략으로 이끈다는 것을 보여줍니다.

하지만 모델에도 한계가 있습니다. 저자들은 이 모델이 다수의 경쟁 집계자가 아닌 단일 전략적 채굴 농장을 나타내며, 전체 AC 모델 대신 단순화된 DC 전력 흐름을 사용한다고 지적했습니다.

또한 많은 시장에서 여전히 수요 측 자원이 여러 시장 단계에 동시에 참여하는 방식을 제한하는 실질적인 규제 제약을 고려하지 않았습니다.

향후 연구를 위해 저자들은 모델을 다기업 균형 설정으로 확장하고, 비트코인 가격 및 채굴 난이도 변동성을 포함하며, AC 전력 흐름 모델링으로 전환할 것을 제안합니다.

이러한 주의점에도 불구하고 연구의 함의는 명확합니다: 암호화폐 채굴은 단순히 에너지 집약적인 산업이 아니라 유연한 그리드 자원으로 바라봐야 합니다. 수요 측 자원이 일일 선물, 예비, 균형 시장에 완전히 참여할 수 있도록 허용하는 적절한 전력 시장 규제가 뒷받침된다면, 채굴 운영은 재생 에너지 통합을 개선하고 차단을 줄이며 그리드 신뢰성을 강화하고 사회 복지를 증가시키며 비트코인 생산 외에도 채굴자의 수익원을 다변화할 수 있습니다.

주목 기업: Riot Platforms

비트코인 채굴자들의 세계에서 Riot은 가장 큰 이름 중 하나이며, 수요 반응이 이미 운영 모델에 통합되어 있습니다.

이 회사는 텍사스에 대규모 채굴 시설을 운영하고 있으며, ERCOT의 에너지 전용 시장은 수요 측 유연성에 큰 가치를 부여합니다. 전기 가격과 관계없이 지속적으로 채굴하는 대신, Riot은 그리드 상황, 도매 전기 가격, 그리고 ERCOT 수요 반응 및 보조 서비스 프로그램 참여에 따라 운영을 적극적으로 조정합니다.

연구는 Riot을 강조하며, 텍사스 시설에 40만 대의 장치를 보유하고 1.2GW 이상의 용량으로 DR 프로그램에 적극 참여하고 있다고 언급했습니다.

2022년에 이는 전력 사용량을 11,717 MWh 감소시켜 텍사스 그리드 안정성을 향상시켰습니다. 참여로 인해 비트코인 채굴 생산량이 20.5% 감소했지만, 인센티브 덕분에 이전 달 대비 180% 증가한 수익을 얻었습니다. 이는 전력 시장 인센티브가 충분히 매력적일 때 전략적으로 일부 채굴 생산을 포기하는 것이 전체 경제적 수익을 더 크게 만들 수 있음을 보여줍니다.

최근 보고된 분기에서 Riot은 750만 달러의 수요 반응 크레딧을 공개했으며, 이는 2025년 1분기 200만 달러 대비 278% QoQ 증가입니다. 이 크레딧은 ERCOT 및 MISO 수요 반응 프로그램에 참여함으로써 얻은 것입니다.

한편, 2026년 1분기 전력 크레딧은 1,350만 달러였으며, 2025년 4분기와 2025년 1분기 모두보다 130% 이상 증가했습니다.

이 모든 차단 활동과 기본 전력 계약을 합치면, Riot의 해당 분기 순 전력 비용은 kWh당 약 0.03달러로 감소했으며, 이는 전년 동분기 kWh당 0.038달러 대비 21% 감소한 수치입니다.

감가상각을 제외한 회사의 비트코인 1개당 완전 비용은 전년 대비 약간 상승했으며, 2025년 1분기의 43,808달러에서 2026년 1분기의 44,629달러로 증가했습니다. 이는 전 세계 네트워크 해시레이트가 24% 증가하면서 기본 채굴 비용이 차단 크레딧보다 더 빠르게 상승했기 때문입니다.

2026년 1분기 총 매출에 대해, 수직 통합 디지털 인프라 기업은 1억 6,720만 달러를 보고했으며, 이 중 비트코인 채굴에서 거의 1억 1,200만 달러, 엔지니어링 매출 2,220만 달러, 데이터 센터 매출 3,320만 달러를 차지했습니다.

이는 데이터 센터 매출의 첫 번째 분기로, “활동적이며 수익을 창출하는 데이터 센터 운영자”로 전환했음을 의미합니다.

Riot은 이제 순수 비트코인 채굴자가 아니라 전력을 우선시하는 인프라 개발자로, CEO Jason Les는 이 시기를 “결정적인 전환점”이라고 설명했습니다. AI 데이터 센터 운영자로의 포지셔닝은 Riot이 비트코인 채굴의 재정적 불확실성을 완화하는 또 다른 방법입니다.

이 회사는 AMD에 첫 계약 용량을 제공하고 AMD가 해당 용량을 50메가와트로 두 배 확대하는 옵션을 행사하는 등 좋은 출발을 보였습니다. 또한 AMD는 Anthropic과 2GW 신규 공급 계약을 체결했습니다.

이는 수요 유연성 논문의 논리적 확장입니다. Riot은 유연하게 대량 전력을 소비하거나 차단할 수 있는 인프라, 계약, 그리드 관계를 구축하는 데 수년을 투자했으며, 이제 AI 컴퓨팅 제공업체와 같은 자본 집약적이고 전력을 많이 소비하는 임차인에게 동일한 인프라를 임대함으로써 비트코인 외에도 수익을 다변화하고, 채굴 함대를 유지하면서 그 함대가 현금 창출 사업 부문으로 제공하는 유연성을 보유하고 있습니다.

Morgan Stanley (MS )에 따르면, Riot과 같은 대규모 그리드 연결 전력 자산을 보유한 암호화폐 채굴자는 하이퍼스케일러들이 컴퓨트 확장을 위해 전력을 확보하려는 움직임으로 데이터 센터에 대한 수요가 증가함에 따라 혜택을 받을 수 있습니다.

이는 RIOT의 주가에서 확인할 수 있습니다: 시가총액 72억 8천만 달러, 주가는 연초 대비 44% 상승해 18.74달러이지만, 지난 한 달 동안은 33.8% 하락했습니다. 회사의 EPS(TTM)는 -2.58이며, P/E(TTM)는 -7.07입니다.

긍정적인 모멘텀은 암호화폐 가격 전반의 하락세에도 불구하고 나타났으며, 이는 시작에 불과할 수 있습니다. Bernstein은 비트코인 채굴자를 AI 산업에 필수적인 “전력 임대인”이라고 묘사했습니다.

결론

비트코인 채굴자들은 어려운 상황에 직면하고 있습니다: 비트코인 가격이 부진하고 블록 보상이 지속적으로 감소하며, 전기 비용이 상승하는 가운데 섹터의 전력 수요는 증가하고 있어 수익성이 감소하고 있습니다.

하지만 그리드 설계자들을 우려하게 하는 동일한 채굴 부하는 그리드 신뢰성을 지원하고 재생 에너지 활용을 늘리며 운영 효율성을 향상시키는 데 매우 적합한 특성을 가지고 있으며, 동시에 수익성을 높이는 추가적인 수익원을 열어줍니다.

Riot은 이러한 전환이 실제로 어떻게 진행되고 있는지 보여주는 실제 사례를 제공합니다.

전력 시장이 가변 재생 발전 비중을 높여가면서, 비트코인 채굴 기업들은 수동적인 소비자에서 전력 시장의 적극적인 참여자로 전환하고 있으며, 이는 디지털 자산 산업과 광범위한 전력 시스템 모두에 가치를 창출하고 있습니다.

참고 문헌

1. Hajiaghapour-Moghimi, M., Hajipour, E. & Vakilian, M. Modeling the potential of cryptocurrency mining for demand flexibility in energy systems. Energy Reports, 16, 109487 (2026). https://doi.org/10.1016/j.egyr.2026.109487