DNA, 미래 저장장치가 될 수 있을까?

 우리가 사용하고 있는 컴퓨터가 0과 1로 이루어져있다는 사실은 누구나 다 알고 있습니다. 0과 1위 배열에 따라 명령어가 만들어지고, 그 명령어를 토대로 소프트웨어가 만들어지는 것입니다. 사람의 유전 정보도 그렇습니다. DNA라고 부르는 이 구조는 단백질의 배열에 따라 그것이 유전정보가 되는 것이죠.

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DNA, 미래 저장장치가 될 수 있을까?

 우리는 자연이나 생물의 행동 등에서 답을 얻으려고 하죠. 그리고 그런 연구 중의 하나가 '거미줄'입니다. 거미줄을 아미노산으로 이루어진 유전자로 볼 수 있습니다. 유전자를 뿜어내는 것이죠. 그래서 이 거미줄의 단백질을 분석하여 배열을 문자화 할 수 있습니다. 글리신은 G, 알라닌은 A처럼 말이죠. 이것들을 배열식에 따라 나열한다는 것입니다. 이를 토대로 거미줄의 유전정보를 알 수 있고, 어떤 거미가 뿜은 거미줄인지, 어디에 사용하는 거미줄인지 등을 알아낼 수 있습니다.

 컴퓨터도 이런식으로 배열에 따라 동작하지만 더 복잡하죠. 그리고 DNA도 그렇습니다.

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DNA 인코딩

 과학 전문 주간지 '사이언스'에 하버드대 의과 연구팀이 DNA에 책한권을 인코딩하는 것을 성공했다는 내용을 전했습니다. 53,000개의 단어와 11개의 이미지가 포함 된 책을 DNA에 저장을 한 것인데, 이 책은 자바스크립트를 포함하고 있는 HTML 이북이었습니다. 이는 DNA를 스토리지로 사용할 수 있다는 것과 현재의 아카이브 드라이브보다 더욱 높은 밀도에 저장할 수 있음을 입증하는 것이라고 소개했습니다.

 디지털 데이터는 이진 코드로 저장되지만, DNA는 A, C, G, T로 4가지 숫자로 저장됩니다. 이 숫자들의 배열에 따라 유전정보가 만들어지는 것인데, 이를 코딩이라고 한다면 이진 코드의 이북을 단백질 배열로 바꾸고, 이를 DNA에 밀어넣으면 되는 것입니다.

 이들 연구진은 화학적으로 혼합 된 DNA를 유리칩으로 만들어 잉크젯 프린터에 심을 수 있는 임베드 시스템도 개발했습니다. 각각의 유리조각에는 저장 정보의 위치를 파악할 수 있도록 되어있으며, 이를 이용해 DNA로 저장 된 문서를 인쇄할 수 있다고 합니다.

 간단하게 DNA의 A, C, G, T가 0, 1의 이진 코드를 대신하고, DNA 유리칩이 현재 반도체 메모리를 대체하면서 새로운 컴퓨팅을 할 수 있도록 한다는 것입니다.

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미래 스토리지

 DNA 스토리지에 대하 연구를 오래전부터 계속 되어왔습니다. 이는 DNA의 분석을 시작할 때부터였는데, DNA를 읽어내는 것은 어느정도 가능해졌지만 정보를 저장하는 방법에 대해서는 아직까지 많은 연구가 필요한 상황입니다. 그런 와중에 이북을 DNA로 인코딩했다는 것은 매우 값진 연구 결과입니다.

 DNA를 스토리지로 사용할 수 있다는 것이니까요. 그렇다면 DNA가 미래의 스토리지 장치가 될 것이라는 얘기일까요?

 DNA를 저장소로 사용했을 때의 장점은 적은 량에 많은 정보를 고밀도로 저장할 수 있다는 것인데, 2차원으로 된 이진 코드와 다르게 DNA는 입체 방식으로 되어 있고, 이 입체 방식의 밀도가 촘촘하기 때문에 더 많은 정보를 저장할 수 있습니다. 얼마전 인텔이 '트라이 게이트'라는 기술이 적용 된 3D 반도체도 비슷한 맥락으로 볼 수 있습니다. 이 3D 반도체가 DNA의 입체적 구조를 기반으로 설계된 것이죠. 고밀도의 저장이 가능하다면 당연히 스토리지의 크기를 줄일 수 있습니다.

 그리고 DNA의 경우 쉽게 복사가 가능하며, 처리 속도 또한 신속합니다. 더욱이 화확 결합을 통해 만들어진 DNA 정보의 경우 비이상적인 환경에서도 디지털 정보에 비해 오랜 시간 보관이 가능합니다. 이는 수천년, 수만년에 걸칠 수 있다고 연구진은 설명합니다.

 그렇다면 DNA의 장점을 지닌 컴퓨터를 우리가 사용할 수 있지 않을까요?

 이는 거의 불가능합니다. 아니 가능하지만 대중에 실현될 가능성은 매우 낮습니다. DNA가 비이상적인 환경에서도 보관이 가능하다고는 하나, 간단한 환경 변화에도 약하기 때문에 쉽게 변질, 파괴 될 우려가 있습니다. 그리고 아직까지 대용량 스토리지를 제작할 수 있을만큼의 비용이나 경쟁력이 없으며, 5~10년 안에 비용이 떨어질 것으로 보입니다. 그러나 변질, 파괴의 단점으로 인해 아마도 대중들이 사용하는 컴퓨터에 전면적으로 탑재되진 않을 것이며, 옵션정도의 수준으로 남게 될 것입니다.

 그리고 그것보다 3D 반도체를 활용하여 DNA를 디지털로 구현하는 기술이 더욱 빨리 발전해버릴지 모릅니다.

 다만, DNA의 장점을 토대로 빠른 처리 속도와, 보관성을 가지고 특정 부분에서 사용할 수 있는 DNA 스토리지는 만들어 질 것입니다.

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DNA

 스타크래프트의 저그를 보면 생명체가 숙주로써 모든 명령을 내리고 크립이라는 유기적 공급장치가 영양분을 공급하면서 생물이 컴퓨팅을 하는 모습이 나타납니다. 이를 과학적으로 해석하면 DNA 정보를 이용한 컴퓨팅으로 볼 수 있습니다. 크립이라는 전달 체계가 각 건물간의 정보 전달을 이뤄내니까 말이죠. 그에 반해 테란이나 프로토스는 기계적인 장치를 사용하여 전달하고 있죠.

 R.O.D를 보면 젠틀맨이라는 영국의 흑막인 인물의 지식과 기억을 책에 보관하여 다시 부활시키려는 계획이 나옵니다. 이는 DNA 정보를 책으로 옮겼다가 다시 인간에게 주입하는 것을 보여주는 것이죠.

 사실 이번 하버드대 연구진의 결과를 이것들이 가능하다는 것을 입증한 결과입니다. 물론 저런 판타지 수준의 컴퓨팅이 가능하려면 현시대 사람들이 전멸하고 다음 세대가 전멸해야 겨우 나타나지 않을까라는 생각을 하는데, 가능하다는 것만으로도 판타지 같다고 여겼던 것이 현실로 다가오기 시작합니다.

 놀라운 발견이며, 인공 유기 생물체를 활용한 컴퓨팅에 한발 나아갔다는 것에서 흥분되게 하는 결과입니다.