NFT 표준 ERC-721과 ERC-1155의 가스 효율 및 대량 전송 기능 비교

증상 진단: ERC-721과 ERC-1155, 어떤 표준을 선택해야 하나요?

블록체인 기반 디지털 자산(NFT) 프로젝트를 설계 중이며, 가스 비용이 예상보다 과도하게 발생하나요? 아니면 게임 아이템이나 티켓처럼 동일한 유형의 자산을 수천 개 발행해야 하는데, 일일이 전송하는 데 드는 시간과 비용이 부담되나요? 이는 단일 NFT 전송에 최적화된 ERC-721 표준의 한계를 경험하고 있을 가능성이 높습니다. 반면, ERC-1155 표준은 이러한 문제를 해결하기 위해 설계된 다중 토큰 표준입니다. 본 진단은 두 표준의 핵심 메커니즘을 해부하여, 프로젝트의 요구사항에 맞는 기술적 선택을 내리는 데 필요한 데이터를 제공합니다.

원인 분석: 가스 비용과 기능성의 근본적 차이

ERC-721과 ERC-1155의 성능 차이는 저장소(Storage) 접근 방식과 계약(Contract) 구조에서 기인합니다. ERC-721은 각 토큰을 독립된 객체로 관리하며, 고유한 ID와 소유자 주소를 별도로 매핑합니다. 이는 각 토큰의 이동이 독립된 저장소 쓰기 작업을 발생시켜 가스 소모가 누적됩니다. 반면, ERC-1155는 “한 계약, 다중 토큰” 철학을 구현합니다. 단일 계약 내에서 여러 종류의 토큰(예: 검. 방패, 포션)을 정의하고, 각 토큰 id별 발행량(balance)과 소유권을 집계 관리합니다. 이 구조적 차이가 가스 효율성과 대량 작업 처리 능력에서 극명한 차이를 만듭니다.

해결 방법 1: 기본 개념 이해 및 단순 전송 비교

가장 기본적인 단일 NFT 전송 시나리오부터 비교 분석합니다. 이는 두 표준의 기본 설계 철학을 이해하는 출발점입니다.

ERC-721의 단일 전송 메커니즘

ERC-721의 핵심 함수는 safeTransferFrom(address from, address to, uint256 tokenId)입니다. 이 함수가 호출될 때마다 계약은 다음을 수행합니다.

1. _ownerOf[tokenId] 매핑을 조회하여 호출자가 소유자인지 확인.
2. 소유권을 이전할 주소(to)가 유효한지 확인 (0 주소 방지).
3. _ownerOf[tokenId] 매핑의 값을 from에서 to로 업데이트. 이는 저장소 쓰기 작업.
4. _balances[from]와 _balances[to]를 각각 감소 및 증가. 이는 두 번의 추가 저장소 쓰기 작업.
5. 전송 이벤트(Transfer)를 로그에 기록.

그래서, 한 번의 전송에 최소 3회의 저장소 쓰기 작업이 발생합니다. 10개의 서로 다른 NFT를 10명에게 전송하려면 30회의 쓰기 작업이 필요하며, 이는 가스 비용에 직선적으로 비례합니다.

ERC-1155의 단일/다중 전송 메커니즘

ERC-1155의 핵심 함수는 safeBatchTransferFrom(address from, address to, uint256[] ids, uint256[] amounts, bytes data)입니다. 단일 전송도 이 함수를 이용하며, ids와 amounts 배열에 하나의 요소만 넣으면 됩니다.

1. 배열 길이가 일치하는지 확인.
2. 호출자가 소유자이거나 운영자 권한이 있는지 확인.
3. 루프를 돌며 각 토큰 ID에 대해 _balances[from][id]에 충분한 잔고가 있는지 확인.
4. 모든 사전 조건 확인 후, 다시 루프를 돌며 _balances[from][id]를 감소시키고 _balances[to][id]를 증가시킵니다. 여기서 핵심은, 각 사용자의 잔고가 중첩 매핑(mapping(address => mapping(uint256 => uint256)))으로 관리된다는 점입니다.
5. 배치 전송 이벤트(TransferBatch)를 한 번 기록.

단일 전송 시 ERC-1155도 저장소 쓰기를 수행한편, 그 효율성은 배치 처리 시 압도적으로 나타납니다.

해결 방법 2: 대량 발행(Minting) 및 배치 전송의 가스 효율성 심층 분석

실제 프로젝트에서 가스 비용 문제가 폭발하는 지점은 대량 발행 및 대량 에어드롭(Airdrop) 단계입니다. 이 부분에 대한 기술적 데이터는 표준 선택의 가장 중요한 기준이 됩니다.

대량 발행(Minting) 비교

ERC-721 대량 발행: 일반적으로 _mint 함수를 루프로 호출합니다. 각 호출은 독립된 트랜잭션이거나, 하나의 트랜잭션 내에서 반복 실행됩니다. 매번 새로운 토큰 ID에 대해 소유권 매핑과 잔고 업데이트를 수행해야 하므로, 발행하는 NFT 개수(N)에 비례하여 가스 비용이 선형 증가합니다. 1000개를 발행하는 비용은 1개 발행 비용의 약 1000배에 가깝습니다.

ERC-1155 대량 발행: _mintBatch 함수를 제공합니다. 이 함수는 단일 트랜잭션으로 여러 토큰 ID에 대한 특정 수량을 한 주소에 발행합니다. 저장소 작업은 여전히 발생하지만, 계약 로직과 이벤트 발생 횟수가 압축됩니다. 특히 동일한 토큰 ID를 다량 발행할 경우(예: 1000개의 동일한 디자인 포스터), ERC-721은 1000개의 고유 ID를 생성해야 하지만, ERC-1155는 단일 토큰 ID의 발행량(Balance)을 1000으로 한 번 업데이트하면 됩니다. 이 경우 가스 비용 차이는 수백 배 이상 날 수 있습니다.

배치 전송(Batch Transfer) 비교

10가지 다른 종류의 게임 아이템 세트를 100명의 플레이어에게 전송해야 한다고 가정합니다.

• ERC-721 방식: (10 아이템 * 100 플레이어) = 1000회의 개별 transferFrom 호출 필요. 이는 실질적으로 실행 불가능한 가스 비용과 시간을 요구합니다.
• ERC-1155 방식: safeBatchTransferFrom을 사용할 수 없습니다. 이 함수는 한 명의 보내는 사람에서 한 명의 받는 사람으로 여러 아이템을 전송하는 기능이기 때문입니다. 대신, ERC-1155는 safeTransferFrom을 루프로 호출해야 하지만, 여전히 각 플레이어별로 한 번의 트랜잭션으로 여러 아이템을 받을 수 있습니다. 진정한 의미의 대량 분배를 위해서는 커스텀 로직이 필요합니다.

전문가 팁: ERC-1155의 진정한 가스 절감 효과는 “다중 발행”과 “단일 수신자에게의 다중 아이템 전송”에서 극대화됩니다. 반면, “동일한 아이템을 다수 수신자에게 분배”하는 시나리오(에어드롭)는 두 표준 모두에게 고비용 작업이며, Merkle Tree 기반의 클레임 방식을 별도로 구현하는 것이 표준 함수 사용보다 훨씬 효율적입니다. 이는 표준의 한계가 아닌, 블록체인 저장소 모델의 근본적 특성 때문입니다,

해결 방법 3: 기능성 확장 및 호환성 고려사항

가스 효율성 외에도 프로젝트의 장기적 운영을 위해 다음과 같은 기능적 차이를 반드시 점검해야 합니다.

세미펑기블(Semi-Fungible) 자산 지원

ERC-1155의 독보적 강점입니다. 동일한 토큰 ID가 특정 조건에서 대체 가능(Fungible)하다가, 다시 비대체적(Non-Fungible)으로 전환되는 것을 지원합니다. 대표적인 예는 게임의 화폐와 아이템입니다.

1. 토큰 ID: 1 (게임 골드) – 발행량 1000: 이 상태에서는 1번 토큰 100개와 1번 토큰 100개가 동일하므로 대체 가능 자산입니다.
2. 사용자가 1번 토큰(골드) 100개를 사용하여 유니크 아이템을 생성: 이 시점에서 계약 로직은 사용자의 1번 토큰 100개를 소각(Burn)하고, 새로운 유니크 토큰 ID(예: 999)를 발행하여 사용자에게 할당합니다.

이러한 변환이 단일 계약 내에서 원활하게 이루어질 수 있습니다. ERC-721과 ERC-20을 별도로 운영하여 상호 작용시키는 것보다 훨씬 간결하고 가스 효율적입니다.

메타데이터 관리 유연성

ERC-721은 각 토큰 ID가 독립적이므로, 토큰별로 완전히 상이한 메타데이터 URI를 가지는 것이 일반적입니다. 중요한 점은 eRC-1155는 토큰 ID별로 URI를 지정하는 uri(uint256 id) 함수를 표준으로 정의합니다. 이는 동일한 토큰 ID를 공유하는 모든 발행본(예: 1000장의 동일한 포스터)이 하나의 메타데이터를 참조하게 함으로써 저장 효율성을 높입니다. 필요 시 개별 토큰에 대한 추가 데이터는 오프체인에서 인덱싱하거나, 계약 내 다른 매핑을 통해 관리할 수 있습니다.

마켓플레이스 및 지갑 호환성

현재 상태: ERC-721은 가장 오래되고 널리 채택된 표준으로, 모든 NFT 마켓플레이스(OpenSea, Blur 등)와 지갑(MetaMask, Trust Wallet 등)에서 완벽하게 지원됩니다.

주의사항: ERC-1155의 지원은 상대적으로 제한적이었으나, 현재는 주요 플랫폼 대부분이 기본 지원을 추가했습니다. 그러나 일부 레거시(구형) 지갑 앱이나 특수한 마켓플레이스 로직(예: 일괄 리스팅)에서는 여전히 문제가 발생할 수 있습니다. 프로젝트 론칭 전에 목표 플랫폼의 공식 문서를 반드시 확인해야 합니다.

백업 정책이 수립되지 않은 시스템은 언제든 무너질 수 있는 가상 장치에 불과함. 이 원칙은 스마트 계약 개발에도 동일하게 적용됩니다. ERC-1155의 강력한 배치 기능을 사용하기 전에, 특히 safeBatchTransferFrom을 구현할 때는 입력 배열(ids, amounts)의 길이 검증과 잔고 사전 확인을 철저히 수행하지 않으면, 한 번의 트랜잭션으로 자산 대량 유출이라는 치명적 취약점이 발생할 수 있습니다. 모든 공개 함수에 대한 재진입 공격(Reentrancy) 방지 장치도 필수입니다.

주의사항 및 최종 선택 가이드라인

이론적인 설명보다 당장 실행해야 할 보안 설정 명령어에 집중하십시오. 표준 선택은 프로젝트의 비즈니스 모델에 따라 결정됩니다, 다음 체크리스트를 통해 신속하게 진단하십시오.

• 당신의 프로젝트가 erc-721을 선택해야 하는 경우:
  • 각 자산이 완전히 독립적이고 고유한 역사적/예술적 가치를 지녀야 함 (예: 1/1 디지털 아트, 독점 음원).
  • 기존의 모든 nft 인프라(지갑, 마켓플레이스, 탐색기)와의 즉시 호환성이 최우선 과제임.
  • 대량 발행이나 배치 전송이 주요 사용 사례가 아님.
• 당신의 프로젝트가 erc-1155를 선택해야 하는 경우:
  • 동일한 디자인의 자산을 다량 발행해야 함 (예: 이벤트 티켓, 회원권, 게임 내 소모품).
  • 게임 경제에서 대체 가능 자산(화폐, 재료)과 비대체적 자산(장비, 캐릭터)이 하나의 에코시스템 내에서 긴밀하게 상호작용해야 함.
  • 가스 비용 최적화가 프로젝트의 지속 가능성에 있어 핵심 요소임.
  • 배치 작업(한 번에 여러 아이템 구매/전송)을 위한 향상된 사용자 경험(ux)을 제공하고자 함.

인증되지 않은 모든 접근은 잠재적 위협임. 이는 스마트 계약의 함수 접근 제어에도 동일하게 적용됩니다. 최종 결정을 내리기 전에, 선택한 표준의 최신 OpenZeppelin 구현체를 사용하고, onlyOwner, onlyMinter와 같은 접근 제어 수식어(Access Control Modifiers)를 필수 함수에 적용하는 보안 설계를 완료해야 합니다. 두 표준 모두 업그레이드 가능한(Upgradeable) 계약으로 배포하는 것을 고려하여, 향후 표준 발전이나 버그 패치에 대비할 수 있도록 해야 합니다.