가격 대비 용량은 HDD, 속도와 내구성은 SSD
[문화뉴스 MHN 김종민 기자] 오늘날 개인의 디지털 저장소로 주로 활용되는 것은 크게 HDD와 SSD다. 과거 플로피 디스크 등도 유행했지만, 오늘날 소프트웨어에서 보이는 '저장' 버튼에서만 그 흔적이 남았다. 역사적으로 경쟁해온 여러 저장 매체 중, 현재까지 시장에서 살아남은 HDD와 SSD의 원리와 전망을 살펴본다.
■ HDD는 자기적 원리, SSD는 전기적인 원리
우선 HDD는 자기적인 방식을 이용하고 SSD는 전기적인 방식을 이용한다는 차이가 있다.
HDD는 하드디스크 드라이브(Hard Disk Drive)의 약자로, 과거 유행했던 LP판과 축음기의 동작과 유사하다. LP판이 돌아가면, 축음기의 바늘이 LP판에 새겨진 진동 정보를 전달해 음악이 재생된다. 마찬가지로 HDD도 정보를 저장하는 '플래터'와 정보를 찾는 '헤드'로 구성되어 있으며, 헤드가 플래터를 탐색한다. 탐색 후 플래터의 정보를 컴퓨터에 전달하거나 컴퓨터가 보내는 신호를 플래터에 저장한다.
이때 플래터는 자성 물질로 되어 있어, 플래터 내부의 작은 자석이 정렬되어 있으면 1, 정렬되어 있지 않아 자기 신호를 받을 수 없는 경우를 0으로 표현한다. 0과 1은 디지털 신호다. 헤드는 이 0과 1의 디지털 신호를 자기적으로 읽거나 쓰게 되는 것이다.
SSD는 'Solid State Drive'의 약자다. 고체 상태 저장소라는 뜻으로, 여기서 말하는 고체는 반도체다. 반도체의 트랜지스터의 전기적 성질을 이용한다. 트랜지스터는 전류를 흐르게 하거나 차단하는 '스위치' 역할을 한다. 전기 신호가 가해지면 SSD 셀에는 전자가 저장되게 되고, 이를 기준으로 전류를 통제함으로써 디지털 신호를 표현하는 것이다. 이러한 기술은 이미 USB 등에서 상용화됐다. 따라서 SSD를 일종의 대용량 USB로 볼 수 있다.
■ HDD의 한계와 SSD의 발전
HDD는 돌아가는 디스크에서 헤드가 정보를 찾기 때문에, 디스크를 돌리는 것에 의한 문제가 발생한다. 컴퓨터나 노트북에서 발생하는 '위잉'거리는 소음도 주로 HDD가 원인이다. 헤드가 정보를 찾기 위해 디스크를 돌리기 때문에 정보에 접근하는 시간도 오래 걸리고, 열도 발생한다.
HDD는 디스크 조각 모음을 정기적으로 해줘야 하는 번거로움이 있다. 정보가 여기저기 흩어져 있는 경우, 디스크를 여러번 돌리는 과정에서 시간이 낭비되기 때문이다. 조각난 정보들을 한 곳에 모아, 디스크의 한쪽으로 배열하면 헤드가 정보를 찾는 데 걸리는 시간이 단축된다.
또 HDD는 직접 돌린다는 점에서 내구도가 취약하다. 진동이나 충격이 발생하면 디스크를 돌리기 어려워진다. 헤드가 디스크를 읽기 때문에, 플래터 표면에 먼지가 묻거나 흠집이 발생하면 손상될 수 있다는 단점도 있다.
이러한 HDD의 특성 때문에, SSD는 HDD의 대안이자 차세대 저장 매체로 주목 받았다.
정보를 쓰고 읽는 속도는 SSD가 빠르다. 전기적인 신호를 이용하므로 디스크를 돌리는 등의 번거로움이 없다. 초창기 SSD는 HDD보다 읽고 쓰는 속도가 느렸지만, 지금은 대폭 향상된 상황이다. 과거 USB에 동영상 전송할 때는 시간이 오래 걸렸던 것을 기억하는 사람이 있을 것이다.
SSD의 경우 '조각 모음'을 할 필요가 없다. 분산된 파일들을 읽으려면 직접 돌려야하는 HDD와 달리, 전체 파일을 한 번에 읽을 수 있다. 이러한 이유로, 수많은 프로그램을 동시에 실행해야 하는 컴퓨터 부팅용 드라이브에 SSD가 많이 사용돼 왔다. 가격이 저렴한 HDD를 보조 저장매체로, 부팅용 저용량 매체를 SSD로 쓴 것이다. 현재는 SSD 성능이 발전해, 점차 보조 저장매체까지 SSD를 쓰는 컴퓨터가 보급되고 있다.
아직까지 HDD의 경우 가격대비 용량 면에서 SSD보다 다소 우위에 있으나, 전문가들은 수 년안에 SSD와 HDD의 가격 격차가 줄어들고, SSD 용량도 HDD에 근접할 것으로 내다본다. 그렇게 되면 HDD는 역사 속으로 점차 사라질 것이다.
■ SSD와 낸드플래시
SK하이닉스가 지난 10월 20일 인텔의 '낸드플래시 사업부'를 인수해서 이슈가 되었다. 이 낸드플래시가 바로 SSD에 사용되는 부품이다. 낸드플래시에 정보를 저장할 수 있는 단위를 '셀'이라고 한다. 낸드플래시가 많은 정보를 저장하기 위해서는 단위 면적당 포함된 셀을 최대화해야 한다. 문제는 셀을 너무 많이 집적시키면, 양자역학적 원리에 의해 오작동이 심해지고 부품의 수명에도 악영향을 미친다.
이러한 문제에 대응해, 낸드플래시는 3차원으로 구현된다. 평면 기판이 아니라 '건물'을 세우는 방식이다. 면적을 최대한 활용하기 위해 건물에 층을 더 올리는 것이다. 이와 같은 방식으로 간섭도 피하고 셀 개수도 늘릴 수 있다. 이러한 기술이 점차 고도화되면서 SSD 용량은 증가하고, 가격은 내려가게 될 것으로 보인다.
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[MHN테크] SSD와 HDD 차이점 원리 비교 분석
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