과학자들은 쓰기 메커니즘(write mechanism)에 대해서는 구체적인 정보를 공개하지 않고 있지만, 읽기(reads)에는 '나노포어 센서(nanopore sensor)'가 사용될 것이라고 밝혔다.
저희는 이전에 DNA 저장 방식과 그 잠재력에 대해 여러 차례 다룬 바 있습니다. 하지만 미주리 대학교(University of Missouri, Mizzou)가 개발 중인 "DNA 하드 드라이브"는 이 분야를 "실용적이며 재기록 가능한 시스템에 한층 더 가까이 이동시키고 있다"고 합니다. 이는 독자들이 막연한 공상 과학 프로젝트보다는 실질적인 해결책을 선호하기 때문에 매우 긍정적인 소식이며, 특히 재기록 가능성(rewritability)은 더욱 매력적입니다. 다만, Mizzou가 발표한 DNA 하드 드라이브 관련 블로그 게시물만으로는 기술적인 세부 사항이 매우 부족하며, 예를 들어 시제품 사진, 시연 데이터, 혹은 상용화 시점 등은 공유되지 않았습니다.
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Mizzou 공과대학 화학 및 생물의학 공학 교수인 Li-Qun ‘Andrew’ Gu는 "DNA는 놀랍습니다. 생명의 청사진을 작고 안정적인 패키지에 담아냅니다"라고 극찬합니다. 그는 "우리는 분자 수준에서 정보를 이전에 비해 더 빠르고, 간단하며, 효율적으로 저장하고 재기록할 수 있는지 검증하고 싶었습니다"라고 덧붙였습니다.
저희는 이전에 발표된 연구들과 MIT 같은 다른 학술 기관의 소식, 그리고 워싱턴 대학교가 마이크로소프트와 진행한 잘 알려진 협력 사례 등 수많은 출처를 통해 DNA의 잠재력을 알고 있습니다. 그렇다면 Mizzou의 기술적 발전은 어떤 점에서 두각을 나타낼까요? 전문가들은 이것이 단순성, 속도, 재기록 가능성이라는 거부하기 힘든 세 요소의 결합이기 때문이라고 평가합니다.
Gu 팀은 DNA 데이터를 반복적으로 저장, 삭제, 덮어쓰기 할 수 있는 방법을 개발했다고 주장합니다. 실제로 이는 DNA의 고유한 특성상 "뛰어난 저장 밀도와 수명"을 자랑하는 Mizzou DNA HDD를 매우 매력적이고 실용적인 시스템으로 만들 잠재력을 지니게 합니다.
프레임시프트 인코딩 및 나노포어 센싱
Mizzou는 블로그 게시물에서 데이터 쓰기 방법론의 구체적인 세부 사항을 공개하지 않았지만, 저희는 관련 연구 논문을 입수했습니다. 이 논문에 따르면, 데이터 쓰기에는 "프레임시프트 인코딩(frameshift encoding)" 기술이 사용된다고 합니다. 이 기술은 재기록 가능한 DNA 저장 방식을 연구하는 여러 그룹 사이에서 새롭게 부상하고 있는 접근법입니다.
다만 Mizzou 블로그에서는 DNA 판독 방법(읽기 방식)에 대해서는 간략히 설명합니다. 이 팀은 "분자 수준의 검출기인 나노포어 센서와 결합된 소형 전자 장치"를 설계했다고 설명합니다. 여기서 판독 헤드(read head)는 하드 드라이브(HDD) 용어를 빌려와, DNA가 그 영역을 통과할 때 발생하는 미세한 전기적 변화를 감지하며, 이후 전자 장치와 소프트웨어가 이 변화를 분석해 DNA의 A, C, G, T 염기 서열을 바이너리 코드(binary code)로 변환합니다.
학자들은 이 프로젝트가 물리학, 생물학, 데이터 과학, 재료 과학 등 다양한 분야 전문가의 지식을 통합하여, "현재 사용되는 에너지 집약적 저장 기술 일부를 대체할 장기적인 해법을 제시하는 핵심적인 이정표"라고 주장합니다. 솔직히 말해 '장기적인' 희망을 가진 프로젝트임에도 불구하고, DNA HDD를 USB 메모리 크기로 축소시킬 수 있다는 목표는 상당히 대담합니다. 게다가 저희는 아직 미니어처화되지 않은 실제 프로토타입이나 시연을 접하지 못했습니다. 지속적으로 관심을 기울이겠지만, 당장 Amazon에서 DNA 데이터 USB 드라이브를 만날 수 있을지는 아직 시간이 걸릴 것으로 예상됩니다.
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