- 마이크로소프트 리서치는 정보를 10,000년 동안 보존할 수 있는 유리 기반 데이터 저장 기술에 관한 획기적인 연구 결과를 Nature지에 게재했습니다.
- 새로운 기법은 기존의 고가 석영 유리(Fused Silica)를 넘어, 주방용 조리기구에서 흔히 볼 수 있는 일반 보로실리케이트 유리(Borosilicate glass)로 기술 적용 범위를 확장했습니다.
- 이번 혁신은 고속 병렬 쓰기, 단순화된 판독기(카메라 3대 대신 1대 사용), 그리고 제조 공정의 용이성을 실현했습니다.
- '위상 복셀(Phase voxel)' 방식은 단일 레이저 펄스만을 필요로 하여 복잡성과 비용을 획기적으로 절감했습니다.
디지털 정보의 장기 보존은 기록 보관 전문가와 데이터 센터의 오랜 과제였습니다. 자기 테이프나 하드 드라이브는 수십 년 내에 성능이 저하되기 때문입니다. 기존의 아카이브 저장 솔루션은 매체 수명에 한계가 있어, 다음 세대를 위해 정보를 보존하는 데 최적의 대안이 되지 못했습니다.
이제 우리는 펨토초 레이저를 사용하여 유리에 데이터를 인코딩하는 연구인 **프로젝트 실리카(Project Silica)**에서 유의미한 진전이 있었음을 발표하게 되어 기쁘게 생각합니다. 이 기술은 정보를 10,000년 동안 보존할 수 있는 잠재력을 지니고 있습니다. 유리는 물, 열, 먼지에 강한 영구적인 데이터 저장 소재입니다.
Nature지에 게재된 연구 결과에서, 우리는 기술의 적용 범위를 고가의 석영 유리에서 일반 보로실리케이트 유리로 확장한 혁신적 성과를 상세히 설명했습니다. 이는 주방 조리기구나 오븐 문에서 볼 수 있는, 구하기 쉽고 비용이 저렴한 매체입니다. 이러한 진보는 상업화의 주요 장벽이었던 저장 매체의 비용과 가용성 문제를 해결합니다. 우리는 병렬 고속 쓰기를 위한 과학적 원리를 규명했으며, 기록된 유리에 대한 가속 노화 테스트 기법을 개발하여 데이터가 최소 10,000년 동안 온전하게 유지될 수 있음을 시사했습니다.
펨토초 레이저 펄스를 이용해 유리 내부에 데이터를 저장하는 방식은 내구성, 불변성 및 장기 수명을 보장할 수 있는 몇 안 되는 미래 유망 기술 중 하나입니다. 당사는 수년간 이 분야의 혁신을 주도해 왔으나, 이번 연구 이전에는 제조가 까다롭고 공급처가 제한적인 순수 석영 유리에서만 기술이 작동했습니다.
본 논문에서 우리는 보로실리케이트 유리에 데이터를 저장하는 방법을 제시합니다. 새로운 기법은 기존 방식과 마찬가지로 2mm 두께의 얇은 유리에 수백 층의 데이터를 저장하지만, 중요한 개선 사항을 포함합니다. 이제 유리 판독기에는 3~4대가 아닌 단 1대의 카메라만 필요하므로 비용과 크기가 줄어듭니다. 또한 쓰기 장치의 부품 수가 감소하여 제조 및 교정이 용이해졌으며, 데이터 인코딩 속도 또한 향상되었습니다.
복굴절 복셀(Birefringent voxel) 쓰기 기술의 진보: 이전의 석영 유리 저장 방식에서는 복굴절(편광) 복셀을 형성하기 위해 많은 수의 펄스가 필요했으나, 우리는 이를 단 2개로 줄이는 기술을 개발했습니다. 특히 첫 번째 펄스의 편광이 형성된 복셀의 편광에 영향을 주지 않는다는 점을 입증했습니다. 나아가 이를 '의사 단일 펄스(pseudo-single-pulse)' 쓰기로 발전시켜, 하나의 펄스를 편광 설정 후 분할함으로써 한 복셀의 첫 번째 펄스와 다른 복셀의 두 번째 펄스를 동시에 형성할 수 있게 했습니다. 이를 통해 매체 전체를 스캐닝하며 고속으로 데이터를 기록하는 방법을 시연했습니다.
위상 복셀(Phase voxels), 새로운 저장 방식: 우리는 편광 대신 유리의 위상 변화를 변조하는 '위상 복셀'이라는 새로운 유형의 데이터 저장법을 발명했습니다. 이는 단 하나의 펄스만으로 복셀 형성이 가능함을 보여줍니다. 또한 보로실리케이트 유리에서도 위상 복셀을 형성할 수 있음을 입증하고, 이 매체에 인코딩된 위상 정보를 읽어내는 기술을 고안했습니다. 위상 복셀에서 발생하는 높은 수준의 3차원 인접 심볼 간 간섭(ISI) 문제는 머신러닝 분류 모델을 통해 완화할 수 있음을 확인했습니다.
병렬 쓰기 능력: 유리 내부의 예열 및 사후 가열에 대한 수학적 모델과 멀티 빔 전달 시스템의 발명을 결합하여, 다수의 데이터 복셀을 유리 내에 근접한 위치에서 동시에 기록할 수 있음을 보여주었습니다. 이는 쓰기 속도를 대폭 증가시켰습니다. 또한 복셀 형성의 부수적 효과인 광 방출을 정적 교정 및 동적 제어에 활용하여 자동화된 쓰기 작업을 완벽히 지원하는 방법을 설명했습니다.
최적화 및 수명 테스트: 머신러닝을 이용해 심볼 인코딩을 최적화하는 새로운 방식과, 새로운 디지털 저장 시스템 평가 시 오류율, 오류 보호 및 오류 복구 사이의 상관관계를 이해하는 더 나은 방법을 개발했습니다. 또한 유리 내 데이터 복셀의 노화를 식별하기 위한 비파괴 광학 기법을 새롭게 창안했으며, 이를 표준 가속 노화 기법과 병행하여 10,000년의 데이터 수명을 뒷받침했습니다. 더불어 업계 표준인 그레이 코드(Gray codes)를 2의 거듭제곱이 아닌 심볼 수에도 적용할 수 있도록 확장했습니다.
연구 이니셔티브로서 프로젝트 실리카는 여러 개념 증명(PoC)을 통해 이러한 발전을 증명해 왔습니다. 여기에는 워너 브라더스의 영화 '슈퍼맨'을 석영 유리에 저장한 사례, 글로벌 뮤직 볼트(Global Music Vault)와 협력하여 음악을 얼음 아래 10,000년 동안 보존하는 프로젝트, 그리고 인류의 다양성을 수천 년간 보존하기 위한 이미지, 소리, 음악의 디지털 아카이브인 '골든 레코드 2.0' 프로젝트 등이 포함됩니다.
향후 전망 (Looking ahead)
이제 연구 단계는 완료되었으며, 우리는 지속 가능한 디지털 정보의 장기 보존 요구 사항을 탐구함에 있어 프로젝트 실리카를 통해 얻은 교훈들을 지속적으로 검토하고 있습니다. 다른 연구자들이 이를 바탕으로 발전할 수 있도록 본 논문을 출판물 목록에 추가했습니다.
(IP보기클릭)211.119.***.***
아무리 좋은 저장 기술이 나와도 결국 저장 장치, 저장 장치를 읽어내는 기계, 연결단자 규격까지 다 갖추어져야 자료 읽기가 가능한 거라, 기술 발전으로 이런 것들이 변경되었을 때, 맞게 갈아타지 못하면 결국 사라지지
(IP보기클릭)211.106.***.***
(IP보기클릭)211.119.***.***
아무리 좋은 저장 기술이 나와도 결국 저장 장치, 저장 장치를 읽어내는 기계, 연결단자 규격까지 다 갖추어져야 자료 읽기가 가능한 거라, 기술 발전으로 이런 것들이 변경되었을 때, 맞게 갈아타지 못하면 결국 사라지지
(IP보기클릭)121.163.***.***