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- 나노 QR 코드의 각 픽셀 크기는 49nm(나노미터)에 불과
- A4 용지 한 장에 2테라바이트 이상의 데이터를 저장
- 냉각, 에너지 공급, 기타 유지 보수 없이 수천 년 동안 사용할 수 있다.

세계에서 가장 작은 QR 코드
세라믹 소재에 데이터를 저장하면 수천 년 동안 정보를 보존할 수 있다.

나노 스케일 저장:
연구진이 세계에서 가장 작은 QR 코드를 개발하여 기네스북에 등재했다. 나노 QR 코드의 각 픽셀 크기는 49nm(나노미터)에 불과하며, 내구성이 뛰어난 세라믹 소재에 정밀하게 가공되었다. 이러한 QR 코드를 데이터 저장 장치로 사용한다면 A4 용지 한 장에 2테라바이트 이상의 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 냉각, 에너지 공급, 기타 유지 보수 없이 수천 년 동안 사용할 수 있다. 

▲ 세계에서 가장 작은 QR 코드: 각 픽셀의 크기는 단 49나노미터다. © TU Wien

오늘날 우리의 지식과 데이터는 대부분 디지털 방식으로 저장되고 있다. 하지만 기존의 데이터 저장 장치(대부분 하드 드라이브, 자기 테이프, 광학 매체)는 길어야 몇 년에서 몇십 년 정도밖에 사용할 수 없다. 이는 데이터 손실(비트 부식)과 저장 소재의 열화 때문이다. 디지털 정보 소멸은 심각한 위협이다. 따라서 더욱 내구성이 뛰어난 대안이 절실히 필요하다. 그렇다면 어떤 형태의 저장 장치가 가능할까? 연구자들은 이미 DNA를 데이터 저장 매체로 사용하거나 결정체에 데이터를 저장하는 실험을 진행해 왔다.

A4 용지 한 장에 2테라바이트의 데이터 저장

이제 새로운 아이디어가 등장했고, 세계 신기록까지 세웠다. 비엔나 공과대학교(TU Wien)의 폴 마이르호퍼(Paul Mayrhofer) 교수가 이끄는 연구팀은 높은 데이터 밀도와 뛰어난 내구성을 겸비한 나노 크기의 QR 코드를 개발했다. 이 코드는 집속 이온 빔을 이용해 얇은 세라믹 필름에 49nm(나노미터) 크기의 픽셀을 새겨 넣은 것이다. 이러한 세라믹 필름은 경도와 내구성이 뛰어나 고성능 장비의 코팅재로 주로 사용된다.

마이르호퍼 교수는 "우리가 만든 구조는 너무 미세해서 광학 현미경으로는 육안으로 볼 수 없다"고 설명했다. QR 코드의 픽셀 하나는 빛의 파장보다 약 10배 작다. 따라서 이 QR 코드는 전자 현미경으로만 판독할 수 있다. 면적이 단 1.98㎛(마이크로미터) 제곱에 불과한 이 정사각형 QR 코드는 세계에서 가장 작은 QR 코드로 기네스북에 등재되었다. 저장 용량 또한 그에 상응한다. A4 용지 크기의 얇은 세라믹 필름에 2테라바이트 이상의 데이터를 저장할 수 있다.

▲ 세라믹에 새겨진 QR 코드는 전자 현미경으로 읽을 수 있다. 세계 신기록을 세운 연구진의 모습. © TU Wien

세라믹 소재는 데이터 손실을 방지한다.

더욱 중요한 것은 세라믹 기판 덕분에 QR 코드가 수 세기, 심지어 수천 년 동안 내구성을 유지한다는 점이다. 마이르호퍼 교수는 "마이크로미터 범위의 구조는 오늘날 흔히 볼 수 있으며, 개별 원자로 이루어진 패턴도 만들 수 있다. 하지만 이것으로는 안정적이고 판독 가능한 코드를 만들 수 없다"며, "우리는 작지만 안정적이고 반복적으로 판독 가능한 QR 코드를 개발했다"고 말했다.

기존 저장 매체와 달리 QR 코드의 세라믹 소재는 원자 재배열과 그로 인한 데이터 손실을 방지할 만큼 내구성이 뛰어나다. 빈 공과대학교의 알렉산더 키른바우어 교수는 "세라믹 저장 매체를 통해 우리는 오늘날까지도 해독 가능한 고대 문명의 비문과 유사한 접근 방식을 추구하고 있다"고 설명한다. "우리는 시간의 시험을 견뎌내고 미래 세대도 완벽하게 접근할 수 있는 안정적이고 불활성인 물질에 정보를 기록한다.“

장기 데이터 저장

데이터 센터의 하드 드라이브와 달리 세라믹 데이터 저장 장치는 외부 전원 공급 장치나 냉각 없이도 내구성이 뛰어나다. 따라서 장기 저장은 물론, 빈번하게 접근하는 데이터 저장에도 적합할 수 있다. 키른바우어 교수는 "이제 다른 소재를 사용하고, 쓰기 속도를 높이며, 확장 가능한 제조 공정을 개발하여 세라믹 데이터 저장 장치를 연구실뿐 아니라 산업 현장에서도 활용할 수 있도록 하고자 한다"고 말했다.

연구팀은 또한 코드 자체 최적화 작업도 진행하고 있다. "단순한 QR 코드를 훨씬 뛰어넘는 복잡한 데이터 구조를 세라믹 박막에 안정적이고 빠르며 에너지 효율적으로 기록하고, 다시 읽어낼 수 있는 방법을 연구하고 있다." 이 연구는 정보를 영구적이고 안전하게, 그리고 최소한의 에너지 소비로 저장하는 새로운 길을 열어줄 수 있을 것이다.

출처: 비엔나 공과대학교

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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