저장 공간 획기적으로 줄이고 해독 매우 힘든 암호화 적용
아직 상용화되지는 않아... 비용과 기술적인 문제 존재해

[보안뉴스 문가용] 산디아 국립연구센터(Sandia National Laboratories Center)에서 근무하고 있는 조지 바챈드(George Bachand)와 말린 바챈드(Marlene Bachand)는 부부이자 생물공학자이다. 둘은 언젠가 셰익스피어의 모든 작품과 연구서를 1밀리미터 크기의 종이에 찍힌 DNA 한 점에 모두 담을 수 있을 것이라고 믿고 있다.



조지 바챈드는 DNA를 이용한 저장기법을 연구하는 건 기록 보관의 차원에서 대단히 중요하다고 설명한다. 게다가 DNA를 이용하면 그 어떤 기록이라도 매우 안전하게 보관할 수 있다고 한다. “국가 연구소나 정부기관들에는 장기간 안전하게 보관해야만 하는 문서들이 굉장히 많죠. DNA가 바로 해결책입니다.”

크립토, 합성 DNA, 그리고...
바챈드 부부가 진행하고 있는 프로젝트의 이름은 ‘정보의 안전한 저장과 전송을 위한 합성 DNA(Synthetic DNA for Highly Secure Information Storage and Transmission)’이다. “유럽의 한 생체정보 기관이 이전에 셰익스피어의 모든 작품을 대장균 박테리아의 게놈 절반에 저장한 적이 있습니다. DNA 염기쌍 2백 5십만 개에 해당하는 것이죠. 그걸 보고 이 연구를 시작했습니다.” 이론적으로 2.2 페타바이트가 DNA 1그램에 저장된다. 2.2 페타바이트라면 미국 국회 도서관에 있는 인쇄물 전량의 200배에 해당한다.

“디지털 저장 방식과 달리 DNA를 활용하면 폐기처분되지 않습니다. 하드드라이브 오류는 항상 우리 옆에 있는 문제지만 DNA에는 이런 문제가 일어나지 않아요. 1~2만년간 저장하는 것도 가능합니다.”

DNA는 문서를 어떻게 저장할까? “DNA는 네 개의 화학적 구성물질로 이루어져 있습니다. A, C, G, T라고들 말하죠. 지구 상 존재하는 모든 생명체는 DNA에 유전학적인 정보를 저장하고 있는데요, A, C, G, T가 세 개씩 짝지어진 형태입니다. 이를 코돈(codon)이라고 하는데 총 64개가 가능하죠(4x4x4).”

한 개의 코돈에 알파벳을 대입하면 AAA는 여백, TAG는 E, CTC는 B라는 식으로 치환이 가능하다. 다만 이 매칭 자체는 암호화시킬 수 있다. 또한 여백처럼 계속해서 반복되는 것 역시 암호화를 통해 크게 줄일 수 있다. 반복이 줄면 합성 과정이 더 부드러워지고, 브루트포스 해킹을 매우 어렵게 만든다는 장점도 생긴다고 한다.

두 부부는 18개월 전 180자로 구성된 트윗을 가지고 실험을 진행했다. 트윗의 텍스트를 DNA로 바꾸고, 암호화시키면서 키를 생성하고, 다시 그 키를 사용해 DNA를 해독해 텍스트를 복원시키는 실험이었다. 여기에는 특수한 컴퓨터 알고리즘이 활용되었다. 또한 화학적인 DNA 합성 기술도 필요했다. 그리고 성공했다.

트윗의 DNA화 및 저장, 해독에 성공한 후 해리 트루먼(Harry Truman) 대통령의 편지글을 가지고 실험을 다시 시작했다. 그리고 지난 가을 다시 한 번 성공을 거두었다. 그러나 거기서 멈추지 않았다. “트루먼 대통령의 편지글이 저장된 DNA를 편지지에 묻히고 실제로 우편발송을 시켰어요. 편지가 전국을 일주하고 돌아온 날 바챈드 부부는 DNA를 종이로부터 채취, 시퀀싱과 해독 작업을 통해 원래 글을 복구시켰다.

나쁘지 않은 결과다. 하지만 문제가 있다. “상용화하기엔 가격이 너무 커다란 장벽입니다. DNA 시퀀스를 만드는 데에 4~6주 걸릴뿐더라 3천자에 해당하는 DNA를 합성하는 데에는 5천 달러 정도가 필요합니다. 하지만 1만 4천 평방미터의 건물에 3만 5천 개의 상자로 문서를 보관하는 대신 종이 한 장이나 실험관 속 가루, 박테리아 보관 용기에 담을 수 있어 비용이 절감되는 측면도 존재합니다.”

누군가 엄청난 문서가 저장된 DNA 가루에 재채기를 해서 온 사방으로 흩어졌다면? “그래도 DNA 분자 하나만 있으면 모든 정보를 복원시킬 수 있습니다. 그것 역시 합성 DNA로 문서를 저장하는 것의 장점이죠.”
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[국제부 문가용 기자(globoan@boannews.com)]

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