🧬 DNA로 컴퓨터를 만들 수 있다고?

컴퓨터라고 하면 보통 무엇이 떠오르나요?

CPU, 반도체, 메모리, 그리고 수많은 전자회로.

하지만 2026년 9월, 국제학술지 Nature에는 조금 이상한 컴퓨터가 등장했습니다.

실리콘 칩도 없고, 트랜지스터도 없습니다.

대신 필요한 것은 DNA 가닥과 물, 그리고 약간의 열입니다.

아일랜드 메이누스대학교 연구진이 공개한 Scaffolded DNA Computer(SDC)는 DNA 분자들이 서로 붙고 떨어지는 성질을 이용해 덧셈·곱셈·나눗셈 같은 계산을 수행했습니다. 연구진은 10종의 프로그램을 구현했고, 25비트 숫자의 덧셈처럼 100비트 규모에 해당하는 계산도 실험했습니다.

그렇다면 궁금해집니다.

생명의 설계도인 DNA가
어떻게 컴퓨터의 부품이 될 수 있을까요?

비밀은 DNA가 단순히 유전정보를 저장하는 물질이 아니라,

원하는 규칙대로 서로 결합하도록 ‘프로그래밍’할 수 있는 분자라는 데 있습니다.

---

💻 컴퓨터의 본질은 꼭 전기가 아니다

우리가 사용하는 컴퓨터에서는 모든 정보가 기본적으로 0과 1로 표현됩니다.

그리고 수많은 트랜지스터가 전기가 흐르는지, 흐르지 않는지를 조절하면서 논리 연산을 수행합니다.

하지만 컴퓨터의 본질을 조금 더 단순하게 생각하면 이야기가 달라집니다.

컴퓨터란 결국

정보를 입력하고 → 일정한 규칙에 따라 처리하고 → 결과를 출력하는 장치입니다.

그 과정이 반드시 전자로 이루어져야 할 이유는 없습니다.

실제로 DNA 컴퓨팅에서는 전류 대신 분자들의 화학적 결합과 반응을 이용합니다. DNA 기반 바이오컴퓨팅 회로는 스위치, 논리 게이트, 증폭기, 심지어 인공신경망과 비슷한 기능까지 구현할 수 있습니다.

즉,

전자 대신 분자가 계산하는 컴퓨터인 셈입니다.

---

🧬 DNA는 왜 계산에 사용할 수 있을까?

DNA는 네 종류의 염기로 이루어져 있습니다.

A(아데닌), T(티민), C(사이토신), G(구아닌).

그리고 여기에는 아주 중요한 규칙이 있습니다.

A는 T와,

C는 G와 선택적으로 결합합니다.

생명체에게는 유전정보를 정확하게 복제하기 위한 규칙이지만,

공학자의 시선으로 보면 이것은 매우 유용한 분자 인식 시스템입니다.

예를 들어 특정 DNA 서열을

A라는 입력

이라고 정하고,

그 DNA가 다른 특정 서열과 만났을 때만 결합하도록 설계한다면,

우리는 사실상

“A가 들어오면 B를 출력한다.”

라는 논리 규칙을 분자 수준에서 구현할 수 있습니다.

어떤 DNA는 입력값이 되고,

어떤 DNA는 연산 규칙이 되며,

특정하게 만들어진 DNA 구조는 계산 결과가 됩니다.

이런 방식으로 DNA는 단순한 생명정보 저장장치를 넘어 프로그래밍 가능한 화학 물질이 될 수 있습니다.

---

🧪 DNA 컴퓨터는 사실 30년도 넘은 아이디어다

DNA로 계산한다는 생각은 최근 갑자기 등장한 것이 아닙니다.

현대 DNA 컴퓨팅의 대표적인 출발점은 1994년입니다.

미국 USC의 컴퓨터과학자 레너드 애들먼(Leonard Adleman)은 Science에 놀라운 실험 결과를 발표했습니다.

그는 컴퓨터가 풀어야 할 그래프 문제의 정보를 짧은 DNA 서열로 바꾸고,

DNA를 합성하고 서로 결합시키고 증폭한 뒤,

조건에 맞지 않는 DNA를 제거해 정답을 찾아냈습니다.

즉 컴퓨터 프로그램을 실행한 장소가

실리콘 칩 안이 아니라 시험관 속이었던 것입니다.

당시 실험은 작은 문제를 푸는 수준이었고 실험 과정도 복잡했습니다.

하지만 중요한 사실 하나를 증명했습니다.

DNA도 정보를 표현하고 계산을 수행할 수 있다.

이 실험을 계기로 ‘DNA computing’이라는 연구 분야가 본격적으로 발전하기 시작했습니다.

---

⚡ 그런데 2026년 DNA 컴퓨터는 무엇이 달라졌을까?

30년 넘게 연구가 진행됐지만 DNA 컴퓨터에는 큰 문제가 있었습니다.

분자들은 컴퓨터 칩의 트랜지스터처럼 항상 정확하게 움직이지 않습니다.

엉뚱한 DNA끼리 붙기도 하고,

반응이 중간에서 멈추기도 하며,

계산이 복잡해질수록 오류가 쌓이기 쉽습니다.

그래서 많은 분자컴퓨터는

반응 속도를 세밀하게 조절하거나 별도의 오류 수정 장치가 필요했습니다.

2026년 연구진은 여기서 발상을 바꿨습니다.

오류를 계속 잡아내는 대신, 애초에 정답이 가장 안정적인 상태가 되도록 만들면 어떨까?

이 아이디어에서 나온 것이 Scaffolded DNA Computer(SDC)입니다.

---

🧩 DNA 조각들이 경쟁하면서 정답을 만든다

SDC에는 길게 이어진 하나의 DNA 가닥이 있습니다.

이것을 scaffold, 즉 ‘발판’이라고 생각하면 됩니다.

그리고 주변에는 수많은 작은 DNA 조각들이 존재합니다.

이 작은 DNA 조각들을 연구진은 계산 규칙에 맞도록 설계합니다.

DNA 조각들은 발판 위의 특정 위치를 차지하기 위해 서로 경쟁합니다.

잘못된 조합도 일시적으로 만들어질 수 있지만,

연구진은 올바른 계산 결과가 만들어졌을 때 전체 구조가 에너지적으로 가장 안정적이 되도록 DNA를 설계했습니다.

그래서 시간이 지나면 시스템은 자연스럽게

불안정한 상태 → 더 안정적인 상태 → 정답 구조

방향으로 움직입니다.

Nature는 이를 쉽게

“energetically downhill”, 즉 에너지적으로 내리막길을 따라가는 계산이라고 설명했습니다.

공을 산꼭대기에 놓으면 별도의 명령 없이도 아래로 굴러가는 것과 비슷합니다.

DNA 컴퓨터에서는 그 가장 낮은 곳을 ‘정답’이 되도록 설계한 것입니다.

---

➕ 실제로 무슨 계산까지 했을까?

이 시스템은 단순히

DNA가 붙었다, 떨어졌다

정도를 보여준 실험이 아니었습니다.

연구진은 SDC를 이용해 10개의 서로 다른 프로그램을 실행했습니다.

그중에는

• 숫자에 3을 곱하는 계산
• 숫자를 2로 나누는 계산
• 8비트 parity 검사
• 25비트 숫자의 덧셈

등이 포함됐습니다.

특히 연구진은 25비트 덧셈을 100비트 규모의 분자 계산으로 구현했습니다.

또 작은 계산은 1분 이내에 완료될 수 있었고, 같은 시스템을 입력값을 바꿔가며 여러 차례 다시 사용하는 것도 가능했습니다.

수십 년 전 DNA 컴퓨팅 실험과 비교하면

계산 복잡도, 재사용성, 오류 대응 방식에서 상당한 발전이 이루어진 셈입니다.

---

🧫 그럼 시험관 하나가 컴퓨터인 걸까?

어느 정도는 그렇습니다.

다만 우리가 사용하는 노트북처럼

화면과 키보드가 붙어 있는 컴퓨터를 떠올리면 안 됩니다.

SDC에서 실제 ‘컴퓨터’ 역할을 하는 것은

물속에 들어 있는 수많은 DNA 분자들의 집합입니다.

연구자는 어떤 DNA 조각을 넣을지 결정해 프로그램과 입력값을 설정합니다.

그다음 일정한 온도 조건을 만들어주면 DNA들은 서로 결합하고 재배열되면서 계산을 진행합니다. 메이누스대학교는 이 시스템이 지속적인 전력 공급 없이 작동하며, 반응을 시작하기 위해 약간의 열을 이용한다고 설명합니다.

그리고 마지막에 어떤 DNA 구조가 만들어졌는지를 분석하면

그것이 바로 계산 결과가 됩니다.

즉 우리가 아는 컴퓨터와

입력 → 계산 → 출력

이라는 논리는 같지만,

그 과정을 담당하는 물질이 완전히 다른 것입니다.

---

🚀 그런데 DNA 컴퓨터가 빠른 이유는 뭘까?

DNA 컴퓨팅이 주목받는 가장 큰 이유 중 하나는 병렬성입니다.

일반적인 컴퓨터에서는 CPU가 수많은 연산을 빠른 속도로 차례차례 처리하거나 여러 코어가 나눠 처리합니다.

하지만 시험관 안에는

수십억 개 이상의 DNA 분자가 동시에 존재할 수 있습니다.

각각의 분자가 동시에 반응한다면,

엄청나게 많은 후보를 한꺼번에 탐색하는 방식의 계산이 가능해집니다.

DNA 컴퓨팅 연구가 복잡한 조합 문제나 최적화 문제에서 오래전부터 주목받았던 이유입니다. 애들먼의 초기 실험 역시 다양한 경로를 DNA 분자들로 동시에 생성한 뒤 조건에 맞는 결과를 골라내는 방식을 사용했습니다.

다만 여기에는 중요한 함정이 있습니다.

병렬 계산을 많이 할 수 있다는 것과 모든 계산에서 기존 컴퓨터보다 빠르다는 것은 전혀 다른 이야기입니다.

---

🐢 그렇다면 내 노트북보다 빠른가?

아닙니다.

현재 DNA 컴퓨터를

“실리콘 컴퓨터를 곧 대체할 초고속 컴퓨터”

라고 이해하면 지나친 해석입니다.

DNA의 결합과 분리는 화학반응입니다.

전자신호가 회로를 이동하는 것처럼 빠르게 작동하지 않습니다.

2026년 SDC 연구에서도 간단한 계산은 빠르게 끝났지만, 시스템을 크게 확장할수록 계산 시간이 길어졌습니다.

게다가 DNA를 합성하고,

정확한 시료를 준비하고,

계산 결과를 읽어내는 과정에도 실험장비와 시간이 필요합니다.

따라서 지금 단계에서 DNA 컴퓨터와 CPU를 단순히

“누가 더 빠른가?”

로 비교하는 것은 큰 의미가 없습니다.

DNA 컴퓨터의 장점은 다른 곳에 있습니다.

---

🔬 DNA 컴퓨터가 진짜 빛날 곳은 따로 있다

DNA 분자로 컴퓨터를 만든다는 아이디어의 가장 흥미로운 부분은

컴퓨터가 생명체와 같은 공간에서 작동할 수 있다는 점입니다.

실리콘 칩을 세포 안에 집어넣기는 어렵습니다.

하지만 DNA는 세포가 원래부터 사용하는 물질입니다.

그래서 연구자들은 장기적으로 DNA 회로를 이용해

특정 질병 관련 분자들이 동시에 존재하는지 확인하고,

조건이 맞으면 치료 물질을 방출하는 등의 분자 수준 의사결정 시스템을 연구하고 있습니다.

2025년 Nature Reviews Bioengineering의 리뷰에서도 DNA 회로가 논리 게이트와 신호 증폭, 신경망 형태의 계산을 수행할 수 있으며 의료·바이오 응용 가능성이 연구되고 있다고 정리했습니다.

예를 들어 미래에는

암세포에서만 나타나는 여러 신호를 동시에 확인하고
모든 조건이 맞을 때만 약물을 작동시키는 ‘분자 컴퓨터’

같은 시스템도 생각해볼 수 있습니다.

아직 연구 단계지만,

DNA 컴퓨터가 스마트폰을 대신하기보다 몸속에서 작동하는 컴퓨터가 될 가능성이 오히려 더 흥미로운 이유입니다.

---

💾 DNA 저장장치와 DNA 컴퓨터는 같은 걸까?

여기서 자주 혼동되는 개념이 하나 있습니다.

DNA 데이터 저장(DNA data storage)과
DNA 컴퓨팅(DNA computing)은 관련은 있지만 같은 기술은 아닙니다.

DNA 저장은 디지털 정보를 A·T·C·G 서열로 바꿔

사진, 문서, 영상 같은 정보를 DNA에 기록해 보관하는 기술입니다.

반면 DNA 컴퓨팅은

DNA 분자의 결합과 반응 자체를 이용해 논리 연산과 계산을 수행하는 기술입니다.

쉽게 비유하면

DNA 저장은 하드디스크에 가깝고,

DNA 컴퓨팅은 CPU에 가깝습니다.

최근에는 두 기술을 결합해

저장된 정보를 DNA 상태에서 바로 계산하는 near-memory computing 같은 방향도 연구되고 있습니다.

결국 DNA라는 하나의 물질이

정보를 저장하면서 동시에 계산까지 수행할 가능성이 있는 것입니다.

---

🌱 그러면 전기를 거의 쓰지 않는 친환경 컴퓨터가 될까?

가능성은 있지만, 아직 그렇게 단정할 단계는 아닙니다.

분자컴퓨터 자체는 실리콘 칩처럼 지속적으로 전류를 흘려 계산할 필요가 없습니다.

2026년 SDC 역시 지속적인 전력 공급 없이 분자들이 열역학적으로 안정된 상태를 찾아가면서 계산하도록 설계됐습니다.

하지만 DNA를 합성하고,

시료를 가열·냉각하고,

결과를 분석하는 장비에는 여전히 에너지와 비용이 필요합니다.

따라서 현재 기술을 곧바로

“전기를 거의 쓰지 않는 친환경 컴퓨터”

라고 부르는 것은 이릅니다.

정확하게 표현하면,

낮은 에너지로 계산할 수 있는 새로운 컴퓨팅 방식의 가능성을 보여준 연구에 가깝습니다.

---

⚠️ 그렇다면 왜 아직 DNA 노트북이 없을까?

넘어야 할 산은 많습니다.

가장 먼저 속도입니다.

전자회로와 비교하면 많은 분자반응은 여전히 느립니다.

두 번째는 입출력 문제입니다.

전자컴퓨터에서는 결과를 화면에 바로 표시할 수 있지만,

DNA 컴퓨터의 결과를 읽으려면 분자 상태를 분석해야 합니다.

세 번째는 DNA 합성 비용입니다.

원하는 서열의 DNA를 대량으로 만들어내려면 비용과 시간이 듭니다.

네 번째는 오류와 확장성입니다.

계산 규모가 커질수록 원하지 않는 DNA 결합이 늘어나고, 시스템을 안정적으로 제어하기 어려워질 수 있습니다. DNA 컴퓨팅과 DNA 저장 분야의 최근 리뷰들도 이러한 합성·판독·신뢰성·확장 문제를 주요 과제로 꼽습니다.

그래서 현재의 DNA 컴퓨터는

PC를 대체할 완성품이라기보다

전혀 다른 방식으로 계산할 수 있다는 것을 증명하는 연구 플랫폼에 가깝습니다.

---

🔮 미래의 컴퓨터는 꼭 실리콘일까?

우리는 오랫동안

컴퓨터 = 반도체

라고 생각해 왔습니다.

하지만 사실 컴퓨터라는 것은 특정 물질의 이름이 아닙니다.

정보를 표현하고, 규칙에 따라 변화시키고, 결과를 만들어낼 수 있다면 무엇이든 계산의 매체가 될 수 있습니다.

실리콘에서는 전자가 움직이고,

양자컴퓨터에서는 양자 상태가 변하고,

DNA 컴퓨터에서는 분자들이 서로 결합합니다.

1994년에는 시험관 속 DNA로 작은 수학 문제를 푸는 것만으로도 놀라운 일이었습니다.

그리고 30여 년 뒤인 2026년에는 DNA 분자들이 스스로 안정적인 상태를 찾아가면서 덧셈과 곱셈을 수행하는 단계까지 발전했습니다.

아직 책상 위의 컴퓨터를 DNA가 대신할 가능성은 멀어 보입니다.

하지만 언젠가는

데이터센터가 아니라 세포 안에서,

실리콘 칩이 아니라 분자 안에서,

계산이 이루어지는 컴퓨터를 만나게 될지도 모릅니다.

---

🧪 왜그럴LAB 한 줄 정리

DNA 컴퓨터는 DNA에 단순히 0과 1을 저장하는 장치가 아닙니다. A·T·C·G가 선택적으로 결합하는 성질을 이용해 DNA 분자 자체가 정보와 규칙을 표현하고, 서로 반응하면서 실제 계산을 수행하도록 만든 ‘분자 컴퓨터’입니다.

2026년에는 DNA 분자가 에너지적으로 가장 안정적인 상태를 스스로 찾아가며

덧셈·곱셈·나눗셈 같은 계산까지 수행하는 시스템이 실제로 공개됐습니다.

컴퓨터의 미래가 반드시 더 작은 실리콘 칩만을 의미하는 것은 아닐지도 모릅니다.

어쩌면 다음 컴퓨터의 일부는 살아 있는 생명체가 수십억 년 동안 사용해온 분자로 만들어질 수도 있습니다.

---

📚 참고자료

• Stérin, T. et al., A thermodynamically favoured molecular computer, Nature, 2026.09.16.
• Maynooth University, MU researchers build world-first DNA computer, published in Nature, 2026.09.16.
• Nature, Molecular computation that rolls energetically downhill, 2026.09.16.
• Adleman, L. M., Molecular Computation of Solutions to Combinatorial Problems, Science, 1994.11.11.
• Yang, S. et al., DNA as a universal chemical substrate for computing and data storage, Nature Reviews Chemistry, 2024.02.09.
• Jia, S. et al., DNA-based biocomputing circuits and their biomedical applications, Nature Reviews Bioengineering, 2025.04.11.