크기와 용량만큼이나 다양한 하드디스크의 세계

[라맥스1]

하드디스크의 역사는 약 60년 가량으로 거슬러 올라간다. 1956년, IBM이 내놓은 RAMAC(Random Access Method of Accounting and Control)이 그 조상이다. 지름 24인치 플래터 50장으로 4.8MB의 저장공간이 제공됐다. 60년이 지난 지금 100만 배 이상 용량이 커진 것은 물론, 그 크기도 엄청나게 줄어들었다. 건물 내부를 가득 채웠던 하드디스크는 이제 손바닥만한 크기가 되었다.

  
▲ 최초의 하드디스크로 불리는 IBM의 RAMAC. (출처-위키백과)

다양한 형태의 저장장치가 있지만 하드디스크는 여전히 대용량 주요 저장장치로써 활약 중이다. 용량 대비 가격이 높고 대용량 데이터를 마음껏 담아둘 수 있기 때문이다.

씨게이트의 대표를 보냈던 빌 왓킨스는 2006년 11월, CNN과의 인터뷰에서 “솔직해집시다. 우리는 세상을 바꾸는게 아니다. 그저 사람들이 쓸모 없는 소프트웨어를 더 사고, 야동을 더 많이 볼 수 있게 도와주는 제품을 만들 뿐”이라고 말하며 하드디스크의 정체성을 확실히 정의한 바 있다. 콘텐츠 용량이 급속도로 커지는 상황에서 가격대 용량비가 떨어지는 SSD보다는 하드디스크가 더 유리한 측면이 있다.

 
▲ 빌 왓킨스 씨게이트 전 CEO는 하드디스크에 대한 정의를 솔직하게 내려줬다.

정체성이야 어찌되었건 하드디스크는 지금 이 순간에도 꾸준히 용량을 늘리며 진화를 거듭하고 있다. SSD의 등장으로 입지가 불안해 보이지만 사실, 하드디스크는 일반 시장 외에도 데이터센터나 전자제품 등 보이지 않는 곳에서 열심히 활약 중이었다. 그렇다면, 우리의 삶을 윤택하게 만드는 하드디스크에 중요한 것은 무엇일까? 그리고 어떤 제품들이 있는지 알아보는 자리를 마련했다.

● 하드디스크의 성능을 결정짓는 요인은?
하드디스크에서 성능을 결정짓는 몇 가지 요소가 있는데, 크게 보면 플래터 기록밀도와 모터의 회전속도, 버퍼의 크기다. 이를 만족하는 고성능 하드디스크는 말 그대로 적은 플래터를 쓰면서 용량이 높아야 하고 빠른 회전속도를 통해 데이터 접근 속도를 줄여야 한다. 덩달아 데이터를 여유롭게 미리 담아두는 버퍼 용량도 크면 클수록 좋겠다.

먼저 플래터에 대해 알아보자. 플래터는 하드디스크 내의 핵심 부품 중 하나로 데이터를 담는 그릇이라고 보면 된다. CD 같은 원반 형태로 자성을 가진 금속 판이다.

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▲ 하드디스크 내부 모습. 둥근 원판이 플래터다. (출처-위키백과)

플래터의 기록밀도가 왜 높아야 하는가? 이유는 간단하다. 기록밀도가 높아지면 용량은 자연스럽게 늘면서 같은 데이터를 읽고 쓰더라도 헤드의 움직임을 줄이는 게 가능하다. 하드디스크가 느린 것은 헤드의 이동 거리에 의한 것도 크다. 플래터 회전속도가 빠르면서 기록밀도가 높다면 그만큼 하드디스크의 성능은 향상된다.

과거 플래터는 수평기록방식(LMR)을 사용했다. 데이터를 수평으로 배열하는 방식이다. 단순히 플래터 위에 데이터를 넣으면 되기에 개발 자체는 쉽지만 밀도를 높이는데 한계가 있다. 그래서 과거 수평기록방식 하드디스크 중 고용량 제품은 플래터를 4~6장 올려 구현하는 경우도 있었다. 최근에는 대부분 하드디스크는 수직기록방식(PMR)을 쓴다. 데이터를 플래터 표면에 수직 배열하는 것으로 더 많은 데이터를 담는다. 당연히 기록밀도를 높일 수 있다. 헤드의 구조가 복잡해지는 단점이 있지만 최근 기술은 이를 어느 정도 해결해주고 있다.

수직기록방식 도입으로 최근 하드디스크는 플래터당 1TB 이상을 달성하게 됐다. 최근 출시되는 8TB급 하드디스크는 1.25TB 플래터 6장을 쓴다.

일부 제품에는 중복기록방식(SMR)을 도입하기도 했다. 기록밀도를 높이는 것 외에 기록 용량 자체를 늘리기 위해 개발된 기술 중 하나다. 흔히 플래터 위에는 데이터를 트랙 단위로 기록하는데, SMR은 트랙 일부를 겹쳐 기록하는 것으로 용량을 늘렸다. 데이터 트랙과 트랙 사이에 공간이 있는데, 이를 최대한 활용해 용량을 늘린 것이다. 최근에는 가열 자기기록 기술(HAMR)을 적용해 플래터 밀도를 높이려는 시도가 이뤄지고 있다.

이렇게 기록밀도를 높여도 플래터당 기록밀도에는 한계가 있다. 용량을 확보하려면 결국 여러 장의 플래터를 쓸 수 밖에 없는데, 너무 많아지면 고속 회전에 의한 발열과 소음, 오작동의 위험이 높아진다.

그 다음 중요한 것은 회전속도다. 앞서 하드디스크는 플래터를 회전시켜 데이터를 읽고 쓴다고 언급한 바 있다. 이 회전속도가 빨라야 반응속도가 개선되고 데이터를 빨리 읽고 쓸 수 있다. 대부분 하드디스크는 5400~7200RPM(분당 회전속도)의 속도를 갖고, 일부 기업용 제품군에는 1만~1만 5000RPM의 속도로 회전하는 초고속 하드디스크도 있다.

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  ▲ 기록밀도와 회전속도, 캐시메모리 등을 최적화하는게 하드디스크의 핵심이다.

회전속도가 빠르면 좋은데 문제는 물리적 장치이니 속도가 빨라지면서 진동에 의한 플래터 안정성 저하라는 문제에 직면한다. 헤드와 플래터는 일정한 거리를 유지하며 데이터를 읽고 쓰는데, 진동에 의해 플래터가 헤드에 닿으면 하드디스크는 손상을 입는다. 현재 기술로는 이를 극복하는데 한계가 있다. 이에 헤드와 기록밀도(용량)를 조정, 안정성 확보에 주력한 제품이 많다. 초고속 하드디스크에 TB단위 고용량 하드디스크가 없는 점이 이를 잘 보여준다. 가격대비 경쟁력이 SSD에 비하면 떨어진 점도 무시할 수 없게 됐다.

마지막으로 버퍼 메모리를 살펴 볼 차례. 이름 그대로 버퍼 메모리는 하드디스크에 읽고 쓰이는 데이터들을 임시로 저장하는 공간이다. CPU와 메모리에 비하면 하드디스크는 매우 느린 처리속도를 갖는데, 이를 극복하기 위해 데이터를 미리 담아두는 버퍼 메모리를 둔다. 특히 작은 데이터를 다수 처리할 때에는 버퍼 메모리는 효과적이다. 그러나 대용량 파일은 플래터의 기록밀도와 회전속도에 의한 접근속도와 연관이 깊어 큰 의미가 없다. 버퍼 메모리 용량을 늘리면 하드디스크 제조 단가가 상승해 경쟁력이 떨어지는 것도 고려해야 한다.

이미 SSD가 주 저장장치로 부상한 만큼, 하드디스크는 대용량 저장장치로 보조적 역할로 한 발 물러선 느낌이 강하다. 하지만 데이터를 저장하는 공간이니 안정성은 필수. 때문에 다양한 보호 기술이 적용되어 있으며, 소비자는 사용환경과 목적 등에 따라 하드디스크를 선택하면 된다.

● 사용환경, 목적에 따라 구분되는 하드디스크
하드디스크는 크게 기업용과 개인용으로 구분할 수 있다. 여기에 세부적으로 사용환경이나 목적에 따라 다양한 제품으로 나뉘게 된다. 우리가 흔히 접하는 데스크톱 하드디스크부터 노트북이나 외장 하드디스크에 쓰이는 노트북용 하드디스크, 기업의 혹독한 환경에 맞춘 서버용 하드디스크 등이 그렇다. 모두 사용 환경에 따라 기능이나 성능 모두 다르기 때문에 구매 환경에 맞는 제품을 선택하는게 좋다.

개인용 하드디스크는 데스크톱 PC 작동 환경에 맞춰 설계된다. 일반적으로 하루 8시간, 주 5일 가량 가동된다는 가정 하에 설계된다. 때문에 가정용으로 적합하지만 이를 혹독한 환경에 적용하기엔 무리가 따른다. 진동이나 발열, 장시간 가동 신뢰성 측면 때문이다.

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▲ 최근 하드디스크 제조사는 사용 환경에 따라 다양한 관련 제품을 배치하고 있다.

기업용은 일반 데스크톱 PC용 하드디스크와 동일한 용량이라 하더라도 탑재되는 기술이나 부품의 내구성 등에서 큰 차이를 보인다. 몇 시간 작동하고 멈추는 데스크톱 하드디스크와 달리, 기업은 하루 24시간을 쉬지 않고 1년 365일 작동시키는 혹독한 환경이기 때문이다. 이를 위해 기업용은 플래터 위와 아래 모두 모터로 고정시켜 고정한다거나 진동을 감지해 헤드와 플래터를 보호하는 기술도 탑재된다. 1~2개가 아닌 수십여 개의 하드디스크가 동시에 작동되는 환경도 고려되어 발열 대비도 착실하게 이뤄진다.

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▲ 하드디스크도 변화하는 시장에 따라 대응하는 중이다.

앞서 설명한 것처럼 하드디스크는 크게 가정용과 휴대용, 기업용 정도로 분류할 수 있다 했지만, 최근에는 기능이나 활용도가 다양해지면서 하드디스크도 더 세분화되는 추세다. 하드디스크의 용량과 SSD의 특징을 버무린 하이브리드 HDD나 네트워크 저장장치(NAS) 작동 환경에 맞춘 전용 하드디스크, 보안 감시 및 영상 녹화에 최적화한 하드디스크 등 다양하게 나뉜다.

● 필자가 꼽은 최적의 하드디스크
하드디스크는 용량은 물론이고 내가 어디에 쓰는지 어떤 목적을 갖고 있는지 여부를 확인해 골라야 한다. 이에 데스크톱이나 NAS, 서버 등 다양한 환경에 맞는 하드디스크를 하나씩 꼽아봤다. 필자가 추천한 제품이 무조건 정답은 아니다. 가격과 용량, 제품 성격 등을 꼼꼼히 따져봐야 좋은 제품을 고를 수 있다는 점 명심하자.

▶ 용량과 가격의 절묘한 만남, Seagate 2TB Barracuda ST2000DM001
Seagate 2TB Barracuda ST2000DM001은 용량대비 가격 만족도가 비교적 높은 대용량 하드디스크다. 2TB(2000GB)의 용량은 다양한 풀HD 및 4K 콘텐츠를 담아두기에 안성맞춤이다. 최근 사진이나 영상, 음악 등 콘텐츠들이 급속히 대용량화되면서 2TB 용량도 부족할 지경에 이르렀지만 그 이상의 용량을 갖춘 하드디스크 가격이 큰 균형을 이루지 않는 이상, 2TB 용량은 당분간 시장의 주류가 되지 않을까 전망해 본다.

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3.5인치 규격으로 데스크톱에 연결해 쓰는 이 하드디스크는 SATA 6Gbps 인터페이스에 대응하고 있다. 하위호환도 물론 이뤄진다. 플래터 회전 속도는 7200rpm로 데스크톱 하드디스크 중에서는 빠른 편이다. 캐시 메모리는 64MB가 탑재되는데, OptiCache 기술을 적용해 CPU가 처리한 데이터를 빠르게 주고 받을 수 있다. ARM 기반의 듀얼코어 프로세서를 품은 컨트롤러도 탑재했다.

▶ NAS를 위한 최적의 성능과 기술, WD 4TB Red WD40EFRX
네트워크에 항상 연결된 저장장치로 실내외 어디서든 연결에 필요한 데이터를 읽고 쓰는 NAS는 항시 돌아가는 환경 특성상 하드디스크의 내구성과 꾸준한 성능이 담보되어야 한다. WD 4TB Red WD40EFRX는 NAS 환경에 최적화한 하드디스크로 높은 신뢰도와 성능을 확보한 저장장치다.

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4TB(4000GB) 용량을 가진 이 제품은 SATA 6Gbps 인터페이스로 어디서든 쓸 수 있는 장점이 있다. 데스크톱에서도 충분히 사용 가능하지만 가격대 용량이라는 측면에서 접근하면 추천할 제품은 아니다. 어디까지나 24/7 환경에 걸맞는 하드디스크라는 점을 인지하자. 플래터 회전 속도는 WD가 개발한 인텔리파워(InteliPower) 기술이 적용되어 있다. 상황에 따라 가변으로 회전수를 바꾸는 기술로 이를 활용하면 전력과 성능의 균형을 어느 정도 맞출 수 있다. 캐시는 64MB로 여느 하드디스크와 큰 차이를 보이지 않는다.

NAS에 최적화되어 있으니 안정성은 충분하다. 로드/언로드 주기가 60만 회에 달하고, 장치 신뢰도를 나타내는 MTBF(Mean Time Between Failure)는 100만 시간이다. 이는 기존 WD Red에 비하면 35% 증가한 것인데, NASware를 탑재해 이뤄낸 결과다.

▶ 고장나도 걱정마세요! Seagate 4TB Surveillance HDD Rescue ST4000VX002
아무리 신뢰성 높은 하드디스크라 하더라도 문제는 있다. 바로 데이터 소실이 그것. 반도체로 구성된 SSD와 달리 물리적 장비들이 빠르게 회전하는 하드디스크는 충격과 진동에 의한 기기 손상이 발생할 가능성이 상대적으로 높다. 당연히 고장 났을 때 소실되는 데이터를 되살릴 방법이 없다. Seagate 4TB Surveillance HDD Rescue ST4000VX002는 자체 안정성을 높인 것도 있지만 문제가 생겼을 때 안심하고 데이터를 복구해주는 서비스도 제공되어 주목 받고 있다.

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SATA 6Gbps 인터페이스를 쓰는 이 하드디스크는 다수의 카메라가 기록하는 영상을 담는 NVR 시스템에 초점을 맞췄다. 이 제품은 최대 32대 카메라를 지원한다. 얼핏 기업용 하드디스크와 다를게 없어 보이지만 항시 작동하는 24/7 설계와 내구성, 신뢰도 등에 특화되었다 보면 된다. 회전 속도는 5900rpm이고 캐시 메모리는 64MB다.

중요한 것은 하드디스크를 쓰다 문제가 발생했을 때다. Rescue 서비스는 이럴 때 빛을 발한다. 망가진 하드디스크는 같은 제품으로 교체해주는 것은 물론, 그 안에 담긴 데이터는 별도의 외장 하드디스크에 담아 같이 제공한다. 복구는 씨게이트에서 자체 진행하는데, 90% 이상 복구율을 보장하는 점이 특징이다.

▶ 다 필요 없고 최고의 용량! HGST 8TB Ultrastar He8 HUH728080ALE600
일반적으로 부담 없이 접근 가능한 가성비 좋은 하드디스크 용량은 2~4TB 사이로 본다. 7~14만 원대 정도에 거래되는 제품군인데, 사실 가격을 뒤로하고 용량 하나로만 접근하면 이보다 더 높은 제품은 얼마든지 있다. 가격대 용량비는 떨어지지만 여러 하드디스크를 연결해 쓰지 않고 1개로 여유롭게 구성한다거나, 엄청난 대용량 시스템을 구축할 때 쓰인다.

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HGST 8TB Ultrastar He8 HUH728080ALE600는 8TB(8000GB)라는 엄청난 저장공간을 제공하는 대용량 하드디스크다. 일반 데스크톱 시장에서는 이 용량이 현재 최고라 보면 된다. 2TB 하드디스크 4개를 연결해야 구성되는 용량이 1/4로 줄면서 더 많은 저장공간을 확보할 여력이 생긴다.

이 제품은 SATA 6Gbps 인터페이스를 쓴다. 플래터 회전 수는 7200rpm, 용량이 크기 때문에 캐시 메모리도 128MB로 늘렸다. 1.25TB 플래터 7장이 3.5형 하드디스크에 촘촘히 쌓여 있다는 점이 놀랍다.

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테크니컬라이터 강형석

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