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[IT뉴스][뉴테크] 천 년의 정보, 유리에 담는다

온카뱅크관리자

2025-02-27 22:07:29

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 호주-中 연구진 정보 저장하는 광변색 유리 개발 MS 유리 저장매체 ‘프로젝트 실리카’ 진행 중 
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 <img alt="마이크로소프트는 2016년 컵 받침 크기의 유리판에 대용량 데이터를 저장하는 기술을 개발하는 프로젝트 실리카에 착수했다. /마이크로소프트" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202502/27/chosunbiz/20250227220021479kmza.jpg" data-org-width="1920" dmcf-mid="UretSLg2pz" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202502/27/chosunbiz/20250227220021479kmza.jpg" width="658">
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 마이크로소프트는 2016년 컵 받침 크기의 유리판에 대용량 데이터를 저장하는 기술을 개발하는 프로젝트 실리카에 착수했다. /마이크로소프트
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 호주와 중국 과학자들이 데이터를 유리에 반영구적으로 저장하는 방법을 알아냈다. 전기를 공급하지 않아도 수천 년간 정보를 보관할 수 있어서 주요 기록보관소에서 운용하는 하드디스크와 테이프를 대체할 저장 매체로 주목된다.
 호주 시드니 공대와 중국 칭화대, 쿤밍대 연구진은 26일 미국화학회(ACS)가 발행하는 국제 학술지 ACS 에너지레터스(ACS Energy Letters)에 특정 파장의 빛에 색이 변하고 정보를 사실상 무기한 저장할 수 있는 광변색 유리를 개발했다고 밝혔다.
 인공지능(AI)과 빅데이터 산업이 성장하면서 기업들은 더 많은 데이터 저장 공간을 사들이고 있다. 정부와 공공 기관도 사물인터넷(IoT)을 통해 공공 인프라 관리를 하면서 더 많은 저장 공간을 요구하고 있다. 데이터 센터가 늘면서 전력 수요가 폭증하고 있는 상황에서 과학자들은 기후 위기의 원인인 탄소 배출이 적은 데이터 저장 방식을 고민하고 있다. 과학자들은 전력을 공급하지 않아도 1000년 이상 정보를 담아둘 수 있는 유리를 가장 유력한 차세대 정보 저장 매체로 지목하고 있다.
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 <img alt="호주 시드니 공대와 중국 칭화대, 쿤밍대 연구진은 26일 미국 화학회(ACS)가 발행하는 국제 학술지 ACS 에너지레터스(ACS Energy Letters)에 마그네슘과 테르븀 이온을 유리에 넣어 특정 파장에 색이 변하며 영구적으로 정보를 저장하는 광변색 유리를 개발했다고 밝혔다." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202502/27/chosunbiz/20250227220024057shvo.jpg" data-org-width="3666" dmcf-mid="3SPfpIhLuw" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202502/27/chosunbiz/20250227220024057shvo.jpg" width="658">
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 호주 시드니 공대와 중국 칭화대, 쿤밍대 연구진은 26일 미국 화학회(ACS)가 발행하는 국제 학술지 ACS 에너지레터스(ACS Energy Letters)에 마그네슘과 테르븀 이온을 유리에 넣어 특정 파장에 색이 변하며 영구적으로 정보를 저장하는 광변색 유리를 개발했다고 밝혔다.
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 태양 빛에 노출되면 어두워지고 실내에선 투명해지는 선글라스에 사용되는 변색 유리는 그 대상 중 하나다. ‘광변색’으로 불리는 이 유리는 특정한 파장에서만 색이 변한다.
 연구진은 광변색 유리가 값싸고 안정적 재료라고 보고 대량의 정보를 저장하는 기술을 개발하고 있다. 유리를 저장 매체로 쓰려면 하드디스크나 메모리처럼 작은 면적에 많은 정보를 집적하고 반복해서 쓰고 지우는 기술을 확보해야 한다. 연구진은 갈륨과 규산염 유리에 다양한 패턴을 그린 뒤 다른 형태로 고치고 지우는 데 성공하면서 이 목표에 진전을 가져왔다고 밝혔다.
 연구진은 ‘직접 도핑된 3D(입체) 리소그래피’라는 공정을 이용해 마그네슘과 테르븀 이온을 유리에 주입했다. 이온을 주입한 유리는 특정한 파장의 빛을 쬐면 색이 변한다. 연구진은 유리 기판에 파장이 532나노미터(㎚·1㎚는 10억분의 1m)인 레이저를 쏴서 점과 QR 코드, 프리즘, 새 등 다양한 입체 무늬를 새겼다. 이런 입체 패턴은 데이터를 담는 물리적인 단위로 사용된다. 이런 패턴은 투명한 유리에선 보라색으로 보이지만 특정 파장의 빛을 받아 들뜬 상태가 되면 색이 변한다. 가령 유리에 진한 보라색(파장 376㎚) 레이저를 쏘이면 테르븀은 초록빛을 낸다. 마그네슘은 보라색(파장 417㎚) 레이저를 맞으면 빨간색 빛을 낸다.
 연구진은 아직 초기 단계지만 광변색 유리 저장 매체에 담긴 정보를 지우는 기술도 개발했다. 연구진은 550도에서 25분간 가열하면 유리의 구조를 바꾸지 않고 패턴을 지울 수 있다는 사실을 확인했다.
 연구진은 마그네슘과 테르븀이 완전히 서로 다른 파장에서 작동한다는 점에서 이번 연구가 획기적이라고 의미를 부여했다. 유리의 입체 패턴이 담고 있는 정보가 그만큼 늘어나기 때문이다. 연구진은 산업과 학술, 국방 분야에서 활용되는 대용량, 광메모리와 암호화 분야에서 이 기술이 널리 사용될 것으로 기대된다고 덧붙였다.
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 <img alt="유리의 광학 정보 기록과 판독. (a) 광변색 유리용 532㎚ 레이저 기록 시스템의 개략도. (b) 376㎚와 417㎚ 들뜬 상태에서 광변색 및 발광 패턴으로 투명 유리에 기록된 타이지 패턴. (c) 광변색을 통해 기록되고 417㎚ 또는 376㎚ 들뜬 상태를 사용해서 판독된 “KUST” 바이너리 데이터. (d) 532㎚ 레이저와 열 자극(25분)을 번갈아 사용해서 광변색과 발광 패턴 기록과 지우기. (e) 532㎚ 레이저를 집속하고 도트 어레이를 기록하는 다모드 광학 스토리지." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202502/27/chosunbiz/20250227220025860vjrh.jpg" data-org-width="1574" dmcf-mid="U0GDizBW0k" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202502/27/chosunbiz/20250227220025860vjrh.jpg" width="658">
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 유리의 광학 정보 기록과 판독. (a) 광변색 유리용 532㎚ 레이저 기록 시스템의 개략도. (b) 376㎚와 417㎚ 들뜬 상태에서 광변색 및 발광 패턴으로 투명 유리에 기록된 타이지 패턴. (c) 광변색을 통해 기록되고 417㎚ 또는 376㎚ 들뜬 상태를 사용해서 판독된 “KUST” 바이너리 데이터. (d) 532㎚ 레이저와 열 자극(25분)을 번갈아 사용해서 광변색과 발광 패턴 기록과 지우기. (e) 532㎚ 레이저를 집속하고 도트 어레이를 기록하는 다모드 광학 스토리지.
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 <img alt="마이크로소프트는 DVD 정도 크기에 두께는 2㎜인 유리 기판에 7테라바이트(TB) 정보를 저장하는 유리 저장 매체를 개발하고 있다. /마이크로소프트" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202502/27/chosunbiz/20250227220027437jyys.jpg" data-org-width="1920" dmcf-mid="7edB5DrR0A" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202502/27/chosunbiz/20250227220027437jyys.jpg" width="658">
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 마이크로소프트는 DVD 정도 크기에 두께는 2㎜인 유리 기판에 7테라바이트(TB) 정보를 저장하는 유리 저장 매체를 개발하고 있다. /마이크로소프트
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 산업계도 유리를 차세대 저장 매체로 활용하는 데 관심을 두고 있다. 마이크로소프트는 2016년 컵 받침 크기의 유리판에 대용량 데이터를 저장하는 기술을 개발하는 프로젝트 실리카에 착수했다. 이 회사가 2013년 처음 개념을 공개한 이 기술은 강력한 레이저를 쏴서 5차원(5D) 나노 구조를 만들어 정보를 저장한다.
 유리 저장 매체는 블루레이 디스크보다 저장 밀도가 1만배 높다. 마이크로소프트는 DVD 정도 크기에 두께는 2㎜인 유리 기판에 7테라바이트(TB) 정보를 저장한다고 설명했다. DVD는 양면 듀얼레이어의 경우 17기가바이트(GB)까지 정보를 저장한다는 점에서 400배가량 차이가 난다. 음악으로 따지면 175만 곡, 13년간 연속해서 재생할 수 있는 분량이다.
 현재까지 유리 저장 매체의 활용에 가장 관심이 많은 회사는 워너브러더스다. 마이크로소프트와 지난 1978년 개봉한 영화 ‘슈퍼맨’ 영상 파일을 작은 유리 기판에 저장해 선보였다. 워너브러더스는 앞으로 중요한 디지털 콘텐츠를 저장하고 내구성 있는 영화의 백업용 사본을 제공하는 영구적인 물리적 자산을 만드는 것을 고려하고 있다.
 유리는 싸고 온도, 습도, 미세먼지, 전자기장에 거의 영향을 받지 않는다. 다만 쓰고 지우는 속도가 느려서 영상이나 음악 파일처럼 실시간 용도로 사용되기는 어려워 보인다. 유리 저장 장치에는 복셀(voxel·픽셀의 입체 단위)이란 물리적인 저장 단위가 사용된다. 현재까지 개발된 가장 빠른 속도는 초당 100만 복셀인데 이를 일반 데이터로 바꾸면 초당 230킬로바이트(kB)로 저장되는 것과 같다. 노트북에 들어가는 SSD(솔리드스테이트드라이브)가 초당 3500메가바이트(MB)인 것과 비교하면 속도가 크게 떨어진다.
 전문가들은 유리의 물리적 특성상 빠른 저장 장치 보다는 기록보관소에 사용되는 장기 보관 장치에 더 적합하다고 본다. 저장 매체 시장의 주류를 차지하는 하드디스크와 테이프와 같은 자기 저장 기술은 내구성에서 한계가 많다. 저장 기간만 해도 하드디스크는 5년, 테이프는 10년에 머물지만 유리는 수천 년에 이른다.
 중국은 유리 저장 기술을 포함해 광학 정보 저장 기술에 투자를 꾸준히 하고 있다. 이번 연구도 중국의 중앙 정부와 지방 정부의 전폭적인 지원을 받은 점이 눈길을 끈다. 중국 국가자연과학기금위원회, 윈난성 서남공동대학원 과학기술 프로젝트, 중국 국가자연과학기금위원회와 윈난성 공동기금 중점 프로젝트, 중국 국가자연과학기금위원회 고급외국인전문가도입계획, 윈난성 타티아나 체르카소바의 학술원 전문가 워크스테이션이 연구비를 냈다.
 참고 자료
 ACS Energy Letters(2025), DOI: https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsenergylett.5c00024
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