[이데일리 강민구 기자] 한국과학기술원(KAIST) 연구진이 머리카락보다 수만 배 작은 DNA로 계산과 기억을 동시에 수행하는 ‘2나노 반도체보다 작은 초미세 분자 컴퓨터’를 선보였다.

KAIST는 최영재 공학생물학대학원 교수 연구팀이 DNA를 기반으로 한 바이오 트랜지스터를 개발하고, 이를 통해 계산과 정보 저장을 동시에 수행하는 새로운 분자 회로를 구현했다고 22일 밝혔다.

최근 반도체 공정이 2나노미터(nm, 10억분의 1미터) 수준에 도달하면서 초미세화 기술이 물리적 한계에 가까워지고 있다. 이에 따라 학계에서는 기존 실리콘 기반 기술을 넘어, 분자 수준에서 정보를 처리하는 새로운 컴퓨팅 방식에 대한 연구가 진행되고 있다.

DNA는 특정 염기끼리만 짝을 이루는 성질(상보적 염기 결합)을 이용해 원하는 반응만 정확하게 일어나도록 설계할 수 있다. 염기 간 간격이 0.34나노미터에 불과해 차세대 초고집적 정보 처리 소재로 주목받아 왔다. 그러나 기존 DNA 기반 회로는 반응이 한 번 일어나면 소모되는 ‘일회성’ 특성으로 정보 연속 처리나 복잡한 계산에는 한계가 있었다.

연구팀은 이를 극복하기 위해 입력 신호에 따라 DNA 분자가 서로 결합하거나 분리되면서 배열이 바뀌고, 그 상태가 유지되도록 설계했다. 그 결과, 변화된 분자 상태 자체가 정보를 저장하는 역할을 하고, 이후 연산에도 활용할 수 있게 됐다.

연구는 반도체의 핵심 소자인 트랜지스터의 기능을 DNA 수준에서 구현했다는 점에서 의미가 있다. 단순한 화학 반응을 넘어, 분자가 스스로 정보를 처리하고 기억하는 ‘지능형 바이오 시스템’의 기반을 마련했다는 평가다.

최영재 교수는 “DNA를 활용한 ‘분자 컴퓨터’의 구현 가능성을 한 단계 끌어올린 사례”라며 “바이오 컴퓨팅과 의료 기술 분야 전반에 새로운 방향을 제시할 수 있을 것”이라고 말했다.

연구 결과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 지난 1일자로 게재됐다.