DeFi 상품의 이해: 거래(AMM)

이번 글에서는 급변하는 DeFi 생태계에서 automated market making이 현물 시장에서 어떠한 형태로 발전해 왔는지에 대하여 알아보겠습니다. 이론적인 세부사항은 본 글의 취지와는 맞지 않아 생략하겠습니다. 보다 자세한 내용을 알고 싶은 분들은 각 프로토콜의 공식 문서를 참조해주시기 바랍니다.

Constant Function Market Maker (CFMM)

먼저 간략하게 이론적 배경이 되는 Constant Function Market Maker(CFMM)에 대하여 알아보죠. 그다음으로는 구체적 예시들을 다뤄보겠습니다. CFMM은 거래를 통해 변화된 liquidity pool 안의 token의 개수와 주어진 어떠한 상수 사이에 특정한 함수관계가 성립되도록 하는 상대적 가격이 곧 시장의 가격이 되는 메커니즘입니다. Constant Sum Market Maker, Constant Product Market Maker가 가장 대표되는 CFMM의 종류입니다.

CFMM의 모든 종류가 standalone으로 적용되는 것만은 아닙니다. Constant Sum Market Maker(CSMM)는 이론적으로만 존재하며 실질적으로 탈중앙화거래소에 의해 사용되는 사례는 필자가 알기로는 없습니다. Liquidity pool 안에 있는 token의 개수의 합이 일정하게 유지되도록 하는 메커니즘입니다. 그 뜻은 어느 두 토큰의 상대적 가격이 항상 1:1이며, 그렇기 때문에 어느 한 방향으로만 거래가 계속 지속된다면 유동성 풀에 한 가지 토큰만 남을 수 있기 때문에 유동성 제공에 한계가 있습니다. 예컨대, USDC-USDT 풀 안에 USDC 혹은 USDT만 남을 수 있다는 뜻입니다.

CSMM 가격

Constant Product Market Maker (Uniswap)

실질적으로 사용되는 CFMM의 가장 기본적인 예시는 바로 Constant Product Market Maker(CPMM)입니다. Liquidity pool 안의 두 토큰의 개수의 곱이 특정 상수로 일정하게 유지되는 방식으로 가격을 형성하는 것입니다. 그 상수는 유동성이 더해지거나 빠질 때 그에 비례하여 변화합니다. 탈중앙화거래소의 현물 시장 중 가장 큰 거래량과 TVL을 보이고 있는 거래소는 Uniswap이며, Uniswap V1이 바로 CPMM을 초기에 도입한 탈중앙화거래소입니다.

CPMM 가격

위의 그래프에서도 알 수 있듯이 한쪽 방향으로 거래가 지속되면 될수록, 상대적 가격을 의미하는 기울기가 가팔라지는 것을 볼 수 있습니다. 즉, 수량이 큰 거래가 발생하면 reference market의 가격과 괴리가 일시적으로 생기며, arbitrageur에 의해 그 가격의 차이가 없어지는 생태계입니다. 대부분의 현물 탈중앙화거래소는 이와 같은 CPMM을 사용하여 시장을 조성합니다. Ethereum의 Uniswap V2, Sushiswap, Binance Smart Chain의 Pancakeswap, Polygon의 Quickswap, Solana의 Raydium 등이 가장 대표적인 예시입니다.

CPMM with the extension of virtual balances (1inch Liquidity Protocol)

전에 서술하였듯이, CPMM은 필연적으로 차익거래의 기회를 발생시키는 형태를 가지고 있습니다. Price impact로 인한 차익은 고스란히 arbitrageur에게로 돌아가다 보니, 이는 liquidity provider 입장에서는 그다지 우호적이지 못하지요. 이러한 문제점들을 보완하기 위해 나온 AMM이 바로 1inch 팀에서 고안한 CPMM with the extension of virtual balances입니다. 전반적인 메커니즘을 간략히 정리하자면, 어떠한 거래가 일어날 때, 다음에 있을 반대 방향의 거래 가격을 virtual balances를 통한 가격으로, 즉 CPMM을 적용한 실질 가격과 다른 가격으로 공지하고 이를 약 5분 정도의 시간차를 두고 서서히 실질 가격으로 수렴하게끔 조정합니다. 이를 통해 arbitrageur가 가져가는 price impact profit을 부분적으로 감소시키고, 그 감소분은 liquidity pool 안에 남아 liquidity provider에게로 돌아가는 것입니다. 초기에 Mooniswap이라는 독립적인 protocol에서 시작하였다가 현재는 1inch Liquidity Protocol로 이전되었습니다. 보다 세부적인 사항은 해당 프로토콜의 공식 문서를 참조하시면 되겠습니다.

Concentrated Liquidity (Uniswap V3)

1inch Liquidity Protocol에서 상대적으로 liquidity provider에게 우호적인 AMM을 고안하였다면, liquidity provider에게 보다 더 많은 선택권과 수수료 수익 창출의 기회를 제공한 것이 바로 Uniswap V3의 Concentrated Liquidity입니다. 이는 liquidity provider가 특정 가격 범위를 설정하여 선택적으로 liquidity를 제공하는 방식으로, 만약 설정된 범위 내에서 거래가 일어나지 않는다면 수수료를 얻지 못하는 구조입니다. 또한, swap 기반의 AMM이지만 선택적으로 가격 범위를 설정하여 limit order를 replicate할 수 있습니다. 예를 들면, ETH-USDC 풀에서 현재 시장가보다 가격 범위를 더 높게 설정을 한다면 ETH만 유동성으로 제공할 수 있고, 이는 ETH을 어느 특정 가격 범위에서 분할 매도하는 limit order와 같은 결과를 낳습니다. 이와 마찬가지로 가격 범위를 현재 시장가보다 낮게 설정을 한다면 USDC만 유동성으로 제공할 수 있고, 이는 ETH을 특정 가격 범위에서 분할 매수하는 limit order와 같은 결과를 낳습니다. 아래의 그림에서도 확인할 수 있듯이, 유동성이 일반적인 CPMM처럼 고르게 분포된 것이 아니라 특정 범위 안에 집중되어 있는 것을 볼 수 있습니다.

Uniswap V3 ETH-USDC Liquidity 분포

가격을 tick 단위로 이산화시켜 각 tick에 할당된 유동성을 가지고 CPMM을 적용시켜 가격을 측정하기에 더 정교해진 CPMM의 형태라고 볼 수 있으며, 집중된 유동성을 통해 놀고 있는 자본을 최소화시켜 liquidity provider들로 하여금 자본효율 극대화를 가능케 합니다. 이미 출시된 지 4달 만에 탈중앙화거래소 중에서 가장 큰 거래량을 자랑하는 만큼(조사 시점 기준) liquidity provider에게 인기가 매우 높습니다.

Stableswap invariant MM (Curve)

Stableswap이라는 개념이 있습니다. 이상적인 상대적 가격이 1:1인 두 토큰을 스왑하는 것이지요. 이는 스테이블코인들끼리의 스왑을 일컫기도 하고, 더불어 멀티체인, 크로스체인 상품들이 점점 활발해지면서는 예컨대 wBNB와 BNB와 같은 두 토큰 사이의 스왑도 Stableswap에 속합니다. 상대적 가격이 1:1로 유지되는 것이 이상적인 상황에서는, CPMM은 많은 양의 토큰을 거래하기에는 price impact가 커서 합리적이지 못합니다. 제일 이상적인 것은 CSMM이겠지만 이 또한 유동성의 제한으로 현실적이지 못하죠. 그러한 문제점들을 서로 보완하며 고안된 메커니즘이 바로 Curve Finance에서 시작한 Stableswap invariant market maker입니다. 간단히 설명하자면, Constant Sum Market Maker와 Constant Product Market Maker의 조합이라고 이해하시면 쉽겠습니다. CSMM의 1:1 상대적 가격을 최대한 보존하고, CPMM의 무한 유동성을 더했다고 생각하시면 됩니다. 여기서 무한 유동성이라 함은, 어떠한 경우에도 한쪽 token이 liquidity pool 안에서 고갈되지 않는 상황을 말합니다. 아래의 그림에서 볼 수 있듯이, Stableswap invariant MM은 보다 큰 물량의 거래에도 price impact가 유의미한 수준으로 통제되는 것을 알 수 있습니다.

CPMM과 Stableswap의 price impact 비교

Ethereum의 Curve뿐만 아니라 다른 체인들에서도 점점 Stableswap invariant market maker를 사용하는 프로토콜이 늘어나고 있습니다. 일례로, 솔라나에서는 Saber가 Curve와 같은 AMM을 사용합니다.

아래는 CPMM을 취하고 있는 솔라나의 Raydium과 Stableswap을 취하고 있는 Saber에서 똑같은 양의 USDC를 스왑할 때 나오는 USDT의 양의 차이를 보여줍니다. 큰 수량의 스테이블코인을 거래할 때 당연히 Stableswap의 메커니즘을 적용하는 플랫폼을 이용하는 것이 합리적인 이유입니다.

Raydium (CPMM)과 Saber (Stableswap)의 price impact 비교

맺으며

전통적인 금융시장에 익숙한 일반인들에게는 AMM이 정말 낯설게 느껴질 것입니다. 하지만 DeFi 커뮤니티의 활발한 지식교류를 통해 AMM은 끊임없이 성장하고 있습니다. 예컨대, perpetual swaps 시장에서도 AMM을 적용한 거래소들이 성장하고 있으며 탈중앙화금융의 생태계도 점점 확장되어 가고 있습니다. 필자는 앞으로 펼쳐질 탈중앙화금융의 기술적 발전에 거는 기대가 매우 크며, 그 한 축이 바로 AMM입니다. 다음 기회에는 AMM이 선물시장에서 어떠한 형태로 발전해 왔는지와 더불어, 현재 시장에서 주목하고 있는 출시를 앞둔 새로운 AMM의 메커니즘에 대해서 다뤄보고자 합니다.