중국 연구진은 페타바이트급 잠재력을 지닌 작동 DNA 테이프 드라이브를 개발했지만, 시연 과정에서 156KB만 이동했으며 이를 읽는 데 거의 한 시간이 소요되었습니다.
중국 써던 사이언스 앤 테크놀로지 대학교(SUSTech)와 상하이 자오퉁 대학교 연구진이 기대했던 대로 작동하는 DNA 카세트 테이프 드라이브를 개발했습니다. 지난 9월 12일 Science Advances에 발표된 이 실험 장치는 DNA 저장 기술을 물리적 테이프 기반 매체와 소형 시크(seekable) 드라이브에 결합한 최초의 작동 프로토타입입니다. 이는 DNA가 갖는 긴 수명과 구형 테이프 라이브러리가 가진 확장성을 결합하려는 영리한 시도입니다.
데이터는 합성 DNA 가닥으로 인코딩되어 플렉시블 필름 릴에 기록된 후, 자기 테이프처럼 로드, 회전, 주소 지정이 가능한 카트리지에 저장됩니다. 이 방식은 이론적으로 제곱미터당 페타바이트(petabytes-per-meter)의 밀도와 수 세기(multi-century)에 걸친 수명을 가능하게 합니다. 그럼에도 불구하고, 이 시스템을 개념 증명 실험에 적용했을 때, 단일 156.6KB 파일만 기록할 수 있었으며, 각 읽기-쓰기 사이클마다 거의 1시간이 소요되었습니다.
테이프 자체는 폭 3.5mm의 폴리에스터-나일론 스트립이며, 물리적 파일 주소 역할을 하는 고밀도 바코드 패턴으로 구성되어 있습니다. 연구진은 이 "트랙(tracks)" 5,000개를 9미터 길이의 루프에 인쇄하여, DNA 페이로드를 위한 개별 접근 착륙 구역을 확보했습니다. 원칙적으로 이 포맷은 킬로미터당 50만 개 이상의 주소 지정 가능한 파티션으로 확장 가능하며, 최대 밀도 기준으로 각 파티션은 0.5테라바이트 이상의 사용 가능 데이터를 담을 수 있습니다. 계산하면, 이는 킬로미터당 362 페타바이트에 해당합니다.
물론 핵심은 프로토타입이 실제로 얼마나 잘 작동하느냐입니다. 연구팀은 전체 쓰기-읽기-재기록 루프를 테스트하기 위해 다섯 개의 소형 파일을 DNA로 인코딩했습니다. 이 파일들은 내장 액체 처리 시스템을 통해 테이프에 침착된 다음, 염기서열 분석(sequencing)을 이용해 회수되고, 삭제된 후, 다시 기록되었습니다. 이 전체 사이클은 릴 모터, 마이크로컨트롤러, 광학 바코드 리더가 장착된, 도시락 크기의 드라이브 안에서 자동적으로 진행되었습니다.
실제 읽기 속도는 매우 느렸습니다. 시연에서 복구된 테스트 파일은 단지 156.6KB였으며, 이를 추출하고 처리하는 데 약 25분이 걸렸습니다. 같은 데이터를 재기록하는 데는 추가로 50분이 필요했습니다. 연구팀은 초당 1,570개 트랙에 접근(seek)하는 것이 가능하다고 추정하지만, 실제 염기서열 분석 및 합성 단계는 그보다 훨씬 느립니다. 따라서 릴은 LTO 카트리지처럼 회전시키고 파일의 위치를 즉시 찾을 수는 있으나, 실제 처리량(throughput)이 심각한 병목 현상을 겪고 있습니다.
하지만 내구성 면에서는 DNA 테이프가 훨씬 우위를 점합니다. 각 페이로드는 제올라이트 이미다졸레이트 프레임워크(ZIF) 껍질로 둘러싸여 있어 물, 자외선(UV), 산화 작용으로부터 보호됩니다. 이 껍질은 DNA에 눈에 띄는 손상을 입히지 않으면서 몇 분 만에 제거하고 재도포할 수 있습니다. 가속 노화 테스트에 따르면, 연구진은 실온에서 300년 이상, 냉장 보관 시 수만 년에 달하는 보관 수명을 추정합니다.
연구진은 논문에서 "반도체를 기반으로 하는 비휘발성 메모리는 무어의 법칙 한계에 도달했으며, 믿기 어려울 만큼 많은 양의 데이터를 저장하기 위해서는 새로운 매체가 필요하다"고 밝혔으나, 궁극적으로 DNA 합성은 이 프로젝트를 상업적으로 확장하는 데에는 아직 이르지 못했음을 인정했습니다. 이는 결국 모든 기초 단계부터 재검토해야 함을 의미합니다.
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[출처:] https://www.tomshardware.com/tech-industry/dna-cassette-tape