[서울신문 나우뉴스]

1-Dy의 분자 구조. Jamie Kidston/ANU

10여 년 전 IT 업계의 주요 화두 중 하나는 빅데이터였습니다. 그 당시 폭발적으로 늘어나는 데이터가 미래의 원유가 될 것이라는 이야기도 나왔습니다. 그리고 그 이야기는 AI 시대에 사실이 됐습니다. 막대한 데이터를 통해 학습한 AI가 현재 세상을 바꾸고 있기 때문입니다.

전 세계 AI 서비스와 데이터 센터는 점점 더 많은 데이터를 생산하고 저장하고 있습니다. 따라서 저장 장치에 대한 수요 역시 급증하고 있습니다. SSD 같은 플래시 기반 저장 장치가 대세로 자리 잡은 현재에도 고용량 기업용 하드디스크에 대한 수요는 줄어들지 않는 이유입니다. 하드디스크나 현재도 서버 백업 목적으로 사용되는 자기 테이프는 작은 자성 물질을 이용해 0과 1의 형태로 데이터를 저장합니다. 그런데 자기 기록 단위가 점점 작아지면서 더 많은 데이터를 저장하기 위해 언젠가는 나노미터 이하 단위까지 작아져야 할 수 있습니다.

하지만 과학자들은 이런 사태를 우려하기보단 오히려 그렇게 만들기 위해 적극 노력하고 있습니다. 이런 노력 중 하나가 바로 자성을 띠는 한 개의 분자인 단분자 자성 물질(single-molecule magnets, 이하 SMM)을 이용한 자기 데이터 기록입니다. 먼 미래의 이야기 같지만 사실 이미 SMM 자체는 개발되어 있습니다. 희토류 중 하나인 디스프로슘(Dysprosium) 원자를 이용한 SMM이 대표적인 경우입니다. 하지만 디스프로슘 SMM 저장 장치가 상용화되지 못한 데는 그럴 만한 이유가 있습니다. 희토류를 구하기 힘들어서가 아니라 영하 193도의 낮은 온도에서만 단분자 자성 물질의 특징을 지니기 때문입니다.

최근 호주 국립대학(ANU)과 영국 맨체스터 대학의 과학지들은 이보다 20도 더 높은 온도인 영하 173도에서 작동하는 디스프로슘 SMM인 1-Dy을 개발하는 데 성공했습니다. 연구팀은 디스프로슘을 질소 원자 사이 일렬로 배치하는 방법으로 좀 더 높은 온도에서 단분자 자성을 띠게 했습니다. (사진 참조)

만약 1-Dy을 이용해 하드디스크 같은 데이터 저장 장치를 만든다면 데이터 기록 밀도를 제곱센티미터 당 3TB로 높일 수 있습니다. 우표 크기 데이터 저장 장치에 CD 4만 장 분량의 데이터도 담을 수 있다는 게 연구팀의 주장입니다. 물론 실제 상용화까지 많은 과제가 남아 있습니다. 우선 더 높은 온도에서 자성을 띠는 SMM을 개발하는 것이 첫 번째 과제입니다. 하지만 단순히 자성 물질만 가지고는 하드디스크 같은 저장 장치가 될 수 없습니다. 하드디스크처럼 데이터를 빠르게 기록하고 읽을 수 있는 시스템은 물론 한 번 저장된 데이터를 오랫동안 안정적으로 보존할 수 있는 기술이 개발되어야 합니다.

따라서 아직은 먼 미래의 일이지만, 관련 연구를 계속하면 언젠가는 분자 하나에 데이터를 저장할 수 있는 시대가 올지도 모릅니다. SMM이 수십 년 후 지금보다 훨씬 거대해질 빅데이터를 저장할 신기술로 거듭나기를 기대해 봅니다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　

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