컴퓨팅
기발한 저장 매체 – 크리스탈이 인류를 구할 수 있는 방법
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데이터 저장의 진화
기록은 문명의 발전에 중요한 역할을 했습니다. 문자 기록의 등장은 선사 시대와 역사 시대를 구분하는 기준이기도 합니다. 점토판의 쐐기문자와 파피루스 두루마리부터 중세의 책과 인쇄술에 이르기까지, 기록 방식의 변화는 사회를 바꾸어 왔습니다.
오늘날 인류는 어느 때보다 많은 데이터를 저장하고 처리합니다. 그러나 저장 매체에는 수명과 보존상의 한계가 있습니다. 예를 들어 디스크 부식, 또는 CD 부식은 CD의 반사층 등이 열화되는 현상입니다. 보존 상태와 제조 품질에 따라 수명이 달라지므로 박물관의 보관 자료도 정기적인 점검과 복제가 필요합니다. DVD와 블루레이 같은 다른 광학 매체도 영구적으로 보존된다고 보장할 수 없습니다.
하드디스크와 전자 장비는 강한 전자기 교란이나 전력망 장애의 영향을 받을 수 있습니다. 다만 태양 폭풍이나 EMP 한 번으로 세계의 모든 저장 데이터가 지워진다고 단정할 근거는 없습니다. 위험은 장비, 차폐, 연결 상태와 백업 방식에 따라 달라집니다.
디지털 기록의 장기 보존에는 매체 교체, 여러 장소의 백업과 파일 형식 관리가 필요합니다. 일부 고대 기록이 오래 남았다는 사실만으로 모든 옛 매체가 현대 시스템보다 안전하다고 볼 수는 없습니다.
연구자들은 더 오래 보존할 수 있는 저장 기술을 개발하고 있습니다. 그중 하나는 공상과학 작품의 기억 결정처럼 보이는 유리 기반 광학 저장 매체입니다.
출처: RPF
크리스탈의 내구성
많은 물질은 시간이 지나며 변합니다. 특정 무기 재료는 적절한 조건에서 매우 안정적이지만, 모든 결정이 같은 내구성을 지니는 것은 아닙니다. 여기서 다루는 매체는 엄밀히 말해 결정 구조가 없는 용융 실리카 유리입니다.
이 유리는 안정적인 실리카 결합망을 가지며, 레이저로 내부에 만든 나노구조가 데이터를 표현합니다. 내구성은 단순히 결정의 원자 배열만으로 설명할 수 없습니다.
출처: Britannica
용융 실리카는 열과 화학적 변화에 강하며 전기적 전하 상태에 의존하지 않고 정보를 보관할 수 있다는 장점이 있습니다.
이러한 특성을 활용해 사우샘프턴 대학교의 피터 카잔스키 교수 연구팀은 5D 광학 저장 기술을 개발했습니다. 2024년에는 인간 유전체 서열을 이 저장 매체에 기록했다고 발표했습니다.
장기적으로 다양한 지식을 오랫동안 보존하는 데 활용할 수 있습니다. 다만 매우 긴 수명은 가속 시험과 추정에 근거하며, 실제로 수십억 년 동안 관찰한 결과는 아닙니다.
연구팀은 발견자가 내용을 해석할 수 있도록 시각적 설명도 새겼습니다. 여기에는 수소·산소·탄소·질소, DNA의 네 가지 염기와 분자 구조, 이중나선, 염색체와 세포의 관계를 나타내는 도식이 포함됩니다.
5D 크리스탈
초고속 레이저를 이용해 실리카 유리 내부에 나노구조를 만들고 정보를 기록합니다. 공간상의 세 위치 좌표 외에 구조가 빛에 미치는 두 특성을 활용하기 때문에 “5D”라고 부릅니다. 물리적인 공간 차원이 다섯 개라는 뜻은 아닙니다.
출처: ZME Science
종이, 자기 테이프와 광디스크는 주로 표면이나 얇은 층에 정보를 기록합니다. 다층·삼차원 반도체 저장 장치도 있으므로 현대 저장 기술이 모두 평면에만 기록한다고 할 수는 없습니다.
이 기술은 유리 내부의 여러 깊이에 기록하고, 나노구조의 광학적 특성을 함께 이용해 저장 밀도를 높입니다.
복굴절
공간 위치만으로도 데이터를 표현할 수 있지만, 복굴절 특성까지 이용하면 한 기록 지점에 더 많은 상태를 구분할 수 있습니다. 복굴절은 편광 방향에 따라 빛이 다르게 전파되는 현상입니다. 실제 저장 용량은 구분 가능한 상태 수와 기록 간격 등에 달려 있습니다.
기록 밀도는 레이저의 파장, 집광 방식, 나노구조의 크기와 간격에 영향을 받습니다.
복굴절의 방향과 크기 같은 광학적 정보를 함께 이용하면 한 매체에 수백 테라바이트를 저장할 가능성이 있습니다. “8개 상태”는 3비트이고 “8비트”는 256개 상태이므로, 두 수치를 같은 의미로 사용할 수 없습니다. 발표된 최대 용량과 실제 유전체 시연에 쓰인 용량도 구분해야 합니다.
극한 내구성
연구진은 용융 실리카 매체의 높은 열적·화학적 안정성을 강조합니다. 발표 자료에는 최대 1,000°C의 온도 등에 대한 내성이 제시되어 있습니다. 이러한 시험 조건을 모든 충격, 방사선, 전류에 대한 무제한 내구성으로 일반화할 수는 없습니다.
응용 분야
영구 아카이브
이 기술은 주로 한 번 기록하고 장기간 보관하는 용도를 지향합니다. 일상적인 컴퓨터의 재기록 가능한 저장 장치를 곧바로 대체하는 방식은 아닙니다.
읽기에는 전용 광학 장비가 필요하며, 속도와 비용도 실용화의 과제입니다. 자주 수정하거나 신속히 접근하는 데이터에 항상 적합한 것은 아닙니다.
반면 오랫동안 바꾸지 않고 보존할 자료에는 유망한 선택지가 될 수 있습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.
- 역사 및 고고학 기록
- 문학, 음악과 미술 작품
- 과학사와 수학·화학·물리학·생물학 등의 지식 데이터베이스
- 장기 보관이 필요한 금융 기록. 다만 매체의 내구성과 블록체인의 무결성 검증은 서로 다른 기능입니다.
- 핵심 소프트웨어와 정보 시스템의 백업 자료
재앙 보험
인간 유전체를 기록한 매체는 오스트리아 할슈타트의 소금 광산에 마련된 메모리 오브 맨카인드(Memory of Mankind) 아카이브에 보관됩니다.
이 아카이브는 소금 광산이라는 환경을 활용해 기록을 장기간 보호하려는 사업입니다. 자연적인 지질 변화가 장기 보존에 유리할 수 있지만, 인간이나 자연재해로부터 완전히 안전하다는 보장은 아닙니다.
개인의 증언과 이야기, 기술 문서, 핵폐기물이나 유해 폐기물 저장소의 위치 등 인류의 기억을 남기는 것이 목표입니다. 기존에는 문자와 이미지를 오래 보존하기 위한 고기술 세라믹 매체를 사용해 왔습니다. 미래의 발견자가 언어를 해독하도록 돕는 설명도 포함합니다.
세라믹 마이크로필름은 작은 면적에 많은 문자를 새겨 종이책보다 보관 부피를 크게 줄이는 것을 목표로 합니다. 실제 용량은 글자 크기와 기록 방식에 따라 달라집니다.
멸종 종 유전 데이터
사라지면 복구하기 어려운 정보는 인간의 기록에만 국한되지 않습니다. 생물의 유전 정보도 마찬가지입니다.
멸종했거나 멸종 위기에 처한 종의 유전체를 오래 보존하면 연구에 도움이 될 수 있습니다.
예를 들어 2010년 크레이그 벤터 연구팀의 합성 유전체를 가진 세균 연구와 매머드 관련 형질을 연구하는 현재의 시도는 합성생물학의 발전을 보여 줍니다. 그러나 유전체 데이터만으로 멸종한 복잡한 생물을 되살릴 수 있다는 뜻은 아닙니다. 세포 환경, 발생 과정과 대리모 등 해결되지 않은 과제가 많습니다.
심우주 탐사
카잔스키 연구팀은 파이어니어 탐사선의 명판에서도 영감을 얻었습니다. 이 명판은 먼 미래의 발견자에게 인류에 관한 정보를 전달하기 위해 NASA 탐사선에 실렸습니다.
출처: Space.com
유사한 방식으로 5D 매체를 우주로 보내 정보를 보존할 수 있습니다. 실제로 아이작 아시모프의 《파운데이션》 3부작을 기록한 매체가 2018년 우주로 발사된 테슬라 로드스터에 실렸습니다 (TSLA ).
유전 정보를 먼 우주로 보내 새로운 인간을 탄생시키자는 구상도 있습니다. 그러나 이는 현재 실현할 수 있는 우주 개척 방식이 아니라, 큰 생물학적·기술적·윤리적 문제가 남은 추측적 아이디어입니다.
데이터 저장에 투자하기
5D 저장 기술은 아직 초기 단계이며 사우샘프턴 연구에서 출발한 민간 기업도 개발에 참여하고 있습니다. 다른 기업들도 기존 저장 기술의 내구성과 효율을 개선하고 있습니다.
관련 기업에는 다양한 증권사를 통해 투자할 수 있습니다. securities.io에서는 다음 지역의 증권사에 관한 글을 볼 수 있습니다: 미국, 캐나다, 호주, 영국, 그 밖의 여러 국가.
더 넓은 기술 분야에 분산 투자하려는 경우 다음과 같은 ETF를 검토할 수 있습니다: ProShares Nanotechnology ETF (TINY), Global X Cloud Computing ETF (CLOU) 또는 Defiance Quantum ETF (QTUM). 여러 기업에 투자하지만 시장과 분야의 위험이 사라지는 것은 아닙니다.
데이터 저장 기업
1. 트위스트 바이오사이언스
TWST 가격 차트
이 회사는 DNA 합성을 전문으로 하며 반도체 산업의 소형화 방식을 활용해 연구자의 시간과 비용을 줄이려 합니다.
또한 DNA 기반 데이터 저장을 개발하고 있습니다. 전자 장치의 전원 없이 서열을 보존할 수 있지만, 기록과 읽기에는 합성·분석 장비가 필요합니다.
회사는 소형화로 반응 부피를 크게 줄이고 처리량을 높였다고 설명합니다. 제시한 배율과 칩당 유전자 수는 특정 공정과 비교 기준에 따른 회사 수치입니다.
2023년 1월에는 두 번째 제조 시설에서 제품 출하를 시작했다고 발표했습니다. 새 시설은 생산 능력 확대를 위한 투자였습니다.
핵산 합성 기술은 앱타머 등의 연구에도 활용될 수 있습니다. 다만 이것이 회사가 곧 주요 항응고제 제조사가 된다는 근거는 아닙니다.
이 회사는 핵산 서열을 공급하는 제조·기술 파트너로서 데이터 저장 연구나 항응고 앱타머 등의 개발을 지원할 수 있습니다. 데이터 저장 매체와 의약품은 서로 다른 시장입니다.
2. 퓨어 스토리지
DNA와 5D 유리는 장기 보존의 미래 선택지가 될 수 있습니다. 당분간 일상적인 데이터 저장 수요는 플래시 메모리와 하드디스크 등 기존 방식이 주로 담당할 것입니다.
퓨어 스토리지는 플래시 기반 저장 장치와 서비스형 스토리지(STaaS)를 제공합니다. 회사가 제시한 고객에는 메타, 컴캐스트 (CMCSA ), 도미노피자 (DPZ ), NASA 등이 포함됩니다. 매출 증가율과 고객 수는 회계기간별로 달라지므로 특정 시점의 수치를 영구적인 성장률로 볼 수는 없습니다.
출처: Pure Storage
회사는 시리우스XM (SIRI ), AutoNation (AN ), 헬스 게놈 센터 2030, 크레이터 랩스 등 여러 고객의 AI 관련 프로젝트를 지원한다고 설명합니다.
주요 제품인 FlashArray와 FlashBlade는 플래시 메모리를 사용합니다. 하드디스크 방식과 비교한 성능은 작업 부하, 구성과 측정 기준에 따라 달라집니다.
전력·공간 절감과 신뢰성 향상 수치는 회사의 특정 비교 조건에 따른 주장으로, 모든 시스템에서 같은 비율의 개선을 보장하지는 않습니다.
출처: Pure Storage
데이터센터는 상당한 전력을 사용하므로 저장 장치의 효율 개선이 도움이 될 수 있습니다. 그러나 저장 장치의 전력 절감률을 데이터센터 전체나 세계 에너지 소비의 절감률과 동일시해서는 안 됩니다.
퓨어 스토리지는 하드웨어 판매에서 구독 및 사용량 기반 저장 서비스로 사업을 확대해 왔습니다. 이것이 범용 퍼블릭 클라우드 사업자와 동일한 사업 모델이라는 뜻은 아닙니다.
AI 확산과 전력 효율 개선 수요는 기회가 될 수 있습니다. 이러한 전력 수요를 보여 주는 사례로 2024년 발표된 컨스텔레이션의 스리마일섬 1호기 재가동 계획과 마이크로소프트의 전력 구매 계약 (MSFT )이 있습니다. 당시 재가동은 승인과 공사를 전제로 한 계획이었으며, 퓨어 스토리지의 매출 증가를 보장하는 계약은 아닙니다.
