하드디스크 수명

[손님]

서론

PC제조에 있어서 HDD의 신뢰성은 PC 완제품 자체의 신뢰성에 지대한 영향을 미치고 있습니다. 그래서 HDD의 신뢰성은 성능, 가격등과 함께 가장 중요한 제품선택의 기준이 되어 왔습니다.

HDD의 신뢰성은 업계에서 공통적으로 적용되는 표준이 없어 업체별로 조금씩 다른 방법들이 사용되고 있습니다. 그 중 가장 일반적인 것이 MTBF(Mean Time Between Failure)와 ARR (Annual Return Rate) 입니다.

시중에 유통되는 HDD의 MTBF는 대략 500,000 시간 전후입니다.
이는 제품의 수명이 작동시간을 기준으로 약 50만 시간이라는 것을 의미합니다.
그러므로 하루에 PC를 9시간 사용할 경우
HDD의 수명은 약 152년 가량(이 수치는 사용환경에 따른 신뢰성의 변화가 고려되지 않았으며 확률 이론에 근거한 예측치 이므로 실제 제품의 수명은 이와 다를 수 도 있습니다).

그러면 어떻게 해서 이러한 수치가 나오게 되었는지 그 과정에 대해서 살펴보도록 하겠습니다.

산술적 계산에 의한 MTBF

이 방법은 주로 개발 초기에 사용되는 방법으로 HDD에 들어가는 각 부품들의 수명을 더하여 산출되는 수치입니다. 하지만 이 수치는 설계상의 오류, Software Bugs 혹은 제조상의 불량, 사용환경에 따른 신뢰성의 변화 등은 고려하지 않았기 때문에 Sample Test를 거치게 되면 통상 MTBF는 더 낮아지게 됩니다.

Sample Test에 의한 MTBF

이 과정은 통계적 기법을 사용하여 MTBF를 산출하여 목표 값에 달성되지 못할 경우 문제를 발취하여 개선하기 위한 것입니다. 이 방법은 설계상의 오류, Software Bugs 혹은 제조상의 불량 등이 고려되므로 산술적인 계산방법보다 낮은 수치가 나오며 어느 정도 현실치에 접근할 수 있습니다. 하지만 이 방법 역시 확률적인 가정에 의한 예측 값이므로 실제 사용상에서 제품수명을 정확하게 나타낼 수는 없습니다.

계산과정

1. Baseline Test(기본 성능 Test)가 완료된 Sample 480대를 일정온도 및 전압 조건에서 4시간 단위로 Power On/Off를 병행하면서 Test를 진행합니다.

2. Test 가 완료되면 특정한 계산식에 의해 MTBF가 결정되게 됩니다.

3. Test하고 있는 Sample중 발생된 고장 Sample은 Failure Analysis Group으로 송부되어 해당 Sample에 대한 고장분석을 거쳐 개발팀과 협의 하에 필요시 Design 및 Software를 개선합니다.

ORT (On-Going Reliability Test)

MTBF가 산출되어 양산이 시작된 이후에도 생산되는 제품들에 대한 Sample Test를 거쳐 제품의 신뢰성을 검증할 필요성이 있으며 이 과정이 ORT에 해당합니다. ORT에서는 120대의 Sample에 대해 72시간 동안 매일 실시되며 ORT에서의 MTBF는 아래의 식에 의해 계산됩니다.

이와 같이 계산된 MTBF가 개발단계에서 확정된 목표 값에 도달하지 못할 경우 원인분석을 거쳐 제조공정 개선, 부품업체에 대한 시정요청 등의 조치가 취해집니다.
ORT단계에서의 신뢰성 검증은 PC 조립업체의 요구에 의해 변경될 수 도 있습니다.

ARR (Annualized Return Rate)

MTBF는 양산이전에 신뢰성을 예측하는 척도가 되는 반면 ARR은 양산 후 일정 기간에 대한 제품의 반품되는 정도를 나타내므로 통계적 수치이지만 비교적 정확히 제품에 대한 신뢰성을 알 수 있습니다

참조문헌 : MIL-HDBK-781A, 1 - APR 1996 (HANDBOOK FOR RELIABILITY TEST METHODS, PLANS, AND ENVIRONMENTS FOR ENGINEERING, DEVELOPMENT,QUALIFICATION AND PRODUCTION)