DNA 컴퓨팅 나올까…데이터 저장·삭제·검색·이동 다되는 기술 개발

DNA가 컴퓨터처럼 정보 검색, 저장, 삭제 등을 모두 처리할 수 있는 기술이 개발됐다. onlyyouqj/게티이미지뱅크 제공.

컴퓨터 대신 DNA로 데이터를 검색, 저장, 삭제, 재저장, 계산 등을 반복할 수 있는 기술이 시연됐다. 기존의 DNA 컴퓨팅 기술은 이 중 일부 작업만 수행할 수 있었다면 이번 연구성과는 이같은 작업을 모두 수행하도록 만들어 실용화 가능성을 높였다. 

생명체의 유전정보를 저장하는 역할을 하는 DNA는 아데닌(A), 티민(T), 시토신(C), 구아닌(G) 등 네 가지 염기로 구성된다. 이 염기들은 서열을 이루면서 생명체의 특성을 결정한다. DNA의 염기 서열을 이용하면 데이터를 저장하거나 처리할 수 있다. 컴퓨터의 이진수인 00, 01, 10, 11을 각 염기로 치환한 뒤 데이터를 DNA 분자에 저장하는 것이다. 

DNA는 작은 부피에 대량의 데이터를 저장하는 고밀도 저장이 가능하고 오랫동안 안정성을 유지하기 때문에 데이터를 장기적으로 저장하는 데 유용하다. 하지만 전통적인 컴퓨터가 수행하는 데이터 저장 및 이동, 읽고 지우고 다시 쓰고 계산하는 등의 모든 작업을 반복적으로 수행하는 것은 불가능했다. 

미국 노스캐롤라이나주립대와 존스홉킨스대 공동 연구팀은 연한 고분자 물질인 ‘덴드리콜로이드’를 이용해 여러 컴퓨팅 작업을 모두 수행할 수 있는 DNA 기반 기술을 개발하고 연구결과를 22일 국제학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’에 발표했다. 

덴드리콜로이드는 수지상 패턴을 가진 구조물이다. 나노 스케일의 섬유 네트워크가 계층적인 구조를 이루며 접착력을 가진다. 연구팀은 DNA를 덴드리콜로이드의 나노섬유들 사이에 두면 데이터를 저장하기 좋은 도구가 된다는 점을 확인했다. 

연구팀은 노트북 1000대 분량의 데이터를 지우개 크기 정도의 DNA 기반 데이터 저장고에 넣을 수 있다는 점을 확인했다. 연구팀이 간단한 스도쿠나 체스 문제를 해결하는 테스트를 진행한 결과 문제 해결이 가능하다는 점도 증명됐다. 

연구팀은 “덴드리콜로이드의 나노섬유들은 DNA가 망가지지 않도록 보존하면서 데이터 복사, 삭제 등의 작업이 이뤄지도록 만들었다”며 “한마디로 덴드티콜로이드는 회로기판 역할을 한다고 볼 수 있으며 이 물질을 제작하는 덴 많은 비용이 들지 않는다는 장점도 있다”고 설명했다. 

<참고 자료> 
doi.org/10.1038/s41565-024-01771-6

[문세영 기자 moon09@donga.com]