박테리아보다 작은 세계에서 가장 작은 QR 코드는 수세기 동안 데이터를 저장할 수 있습니다.

규모를 넘어서, 이 획기적인 발전은 장기 데이터 저장에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 자기 드라이브나 전자 시스템과 같은 기존 스토리지 기술은 몇 년 내에 성능이 저하되는 경향이 있습니다. 대조적으로 정보를 세라믹 재료로 인코딩하면 수백 년, 심지어 수천 년 동안 정보를 보존할 수 있습니다.

나노 규모에서 안정적이고 판독 가능

“우리가 여기서 만든 구조는 너무 미세해서 광학 현미경으로는 전혀 볼 수 없습니다”라고 TU Wien 소재 과학 기술 연구소의 Paul Mayrhofer 교수는 말합니다. “그러나 그것은 정말 놀라운 부분조차 아닙니다. 마이크로미터 규모의 구조는 오늘날 특이한 것이 아닙니다. 개별 원자로 만들어진 패턴을 제작하는 것도 가능합니다. 그러나 그것만으로는 안정적이고 판독 가능한 코드가 생성되지 않습니다.”

극히 작은 규모에서 원자는 위치를 이동하거나 간격을 채울 수 있으며 이로 인해 저장된 데이터가 지워질 수 있습니다. “우리가 한 일은 근본적으로 다른 것입니다”라고 Mayrhofer는 설명합니다. “우리는 작지만 안정적이고 반복적으로 읽을 수 있는 QR 코드를 만들었습니다.”

세라믹 소재로 내구성 있는 데이터 저장 가능

이 성과의 핵심은 소재 자체에 있습니다. Erwin Peck과 Balint Hajas는 “우리는 고성능 절삭 공구 코팅에 사용되는 것과 같은 얇은 세라믹 필름에 대한 연구를 수행하고 있습니다.”라고 설명합니다. “고성능 도구의 경우 극한 조건에서도 재료가 안정적이고 내구성을 유지하는 것이 필수적입니다. 이것이 바로 이러한 재료가 데이터 저장에 이상적인 이유입니다.”

연구진은 집속된 이온빔을 사용하여 QR 코드를 얇은 세라믹 층에 새겼습니다. 각 픽셀의 크기는 49나노미터에 불과하며, 이는 가시광선 파장보다 약 10배 더 작습니다. 결과적으로 정상적인 조건에서는 패턴이 완전히 보이지 않으며 가시광선을 사용하여 확인할 수 없습니다. 그러나 전자현미경으로 보면 QR코드를 명확하고 확실하게 읽을 수 있습니다.

수납력도 인상적이다. 이 접근 방식을 사용하면 2TB 이상의 데이터가 A4 용지 한 장의 영역에 들어갈 수 있습니다. 기존 스토리지 시스템과 달리 이러한 세라믹 데이터 매체는 영구적으로 그대로 유지될 수 있으며 저장된 정보를 유지하는 데 에너지가 필요하지 않습니다.

장기 데이터 보존에 대한 새로운 접근 방식

Alexander Kirnbauer는 “우리는 정보화 시대에 살고 있지만 놀라울 정도로 수명이 짧은 미디어에 지식을 저장합니다.”라고 말합니다. 자기 및 전자 저장 장치는 특히 지속적인 전원, 냉각 및 유지 관리 없이 단 몇 년만 지나면 데이터가 손실되는 경우가 많습니다. 반면, 고대 문명은 지식을 돌에 새겨 수천 년 동안 보존할 수 있었습니다.

“세라믹 저장 매체를 통해 우리는 오늘날에도 여전히 읽을 수 있는 비문을 읽을 수 있는 고대 문화와 유사한 접근 방식을 추구하고 있습니다.”라고 Kirnbauer는 말합니다. “우리는 시간이 지나도 견딜 수 있고 미래 세대가 완전히 접근할 수 있는 안정적이고 불활성인 자료에 정보를 기록합니다.”

또 다른 주요 장점은 에너지 효율성입니다. 상당한 전력과 냉각이 필요한 최신 데이터 센터와 달리 세라믹 기반 스토리지는 지속적인 에너지 투입 없이 정보를 보존할 수 있어 환경에 미치는 영향을 줄이는 데 도움이 됩니다.

기네스 기록 및 향후 응용 분야

기록적인 QR 코드와 전자 현미경 판독을 포함한 검증 프로세스는 TU Wien과 Cerabyte가 증인 앞에서 공동으로 수행했습니다. 비엔나 대학교는 독립적인 검증기관 역할을 했습니다. TU Wien은 USTEM 센터에 고해상도 전자 현미경과 함께 첨단 재료 과학 시설을 제공했습니다. 그 결과는 이제 기네스에 의해 공식적으로 인정되었으며, 새로운 QR 코드의 크기는 이전 기록 보유자 크기의 37%에 불과했습니다.

“현재 확인된 세계 기록은 매우 유망한 개발의 시작일 뿐입니다.”라고 Alexander Kirnbauer는 말합니다. “우리는 이제 다른 재료를 사용하고 기록 속도를 높이며 확장 가능한 제조 공정을 개발하여 세라믹 데이터 저장 장치가 실험실뿐만 아니라 산업 응용 분야에서도 사용될 수 있도록 하는 것을 목표로 하고 있습니다. 동시에 단순한 QR 코드를 훨씬 넘어서는 더 복잡한 데이터 구조를 어떻게 견고하고 신속하며 에너지 효율적으로 세라믹 박막에 기록하고 안정적으로 읽을 수 있는지 조사하고 있습니다.”

이 작업은 최소한의 에너지 사용으로 정보를 장기간 안전하게 보존할 수 있는 데이터 스토리지의 보다 지속 가능한 미래를 지향합니다.