[뉴스줌인] HDD에 UFS 메모리를 더하다, WD 옵티낸드 아키텍처

[IT동아 남시현 기자] IT동아 편집부에는 하루에만 수십 건을 넘는 보도자료가 온다. 대부분 새로운 제품, 혹은 서비스 출시 관련 소식이다. IT동아는 이 중에 독자들에게 도움이 될 만한 것 몇 개를 추려 기사화한다. 다만, 기업에서 보내준 보도자료 원문에는 전문 용어, 혹은 해당 기업에서만 쓰는 독자적인 용어가 다수 포함되기 마련이다. 이런 용어에 익숙하지 않은 독자를 위해 IT동아는 보도자료를 해설하는 기획 기사인 '뉴스줌인'을 준비했다.

출처: 웨스턴디지털(2021년 09월 01일) 제목: 웨스턴디지털, 신규 옵티낸드(OptiNAND) 스토리지 아키텍처 발표 요약: 웨스턴디지털이 지난달 31일 개최된 ‘HDD 리이매진(HDD Reimagine)’ 이벤트에서 ‘옵티낸드(OptiNAND)’ 기술 기반 스토리지 아키텍처를 공개했다. 옵티낸드 아키텍처는 HDD와 iNAND 임베디드 플래시 드라이브를 통합한 것으로, TSA(Triple-Stage Actuator)와 헬리오씰(HelioSeal) 기술을 활용해 플래터 한 장당 용량이 최대 2.2TB로 확장된다.

해설: 신규 옵티낸드 기반 드라이브는 iNAND 플래시 메모리로 옮겨진 데이터를 활용해 ‘트랙 밀도’가 증가해 용량이 향상되며, 드라이브 최적화로 지연 시간 및 인접 트랙 간섭 빈도수 감소, 쓰기 캐시 활성화 상태에서의 쓰기 캐시 플러시 필요성 감소 등으로 성능이 향상된다. 또한 비상 전원 오프(EPO) 상태에서 50배 많은 데이터를 보존한다.

웨스턴디지털이 공개한 옵티낸드 스토리지 아키텍처는 기존 하드디스크에 UFS(Universal Flash Storage) 메모리인 iNAND를 결합한 새로운 형태의 하드디스크다. 옵티낸드를 설명하기에 앞서 하드디스크가 동작하는 방식에 대한 이해가 필요하다.

하드디스크는 내부에 ‘플래터’라는 비금속 원판이 삽입돼있고, 고속으로 회전하는 플래터 위에 ‘헤더’가 움직이며 정보를 읽고 기록한다. 헤더가 움직이며 데이터를 저장하는 공간은 트랙(Track)이라고 부르며, 1인치에 확보된 트랙의 밀도를 트랙 밀도라고 한다. 하드디스크의 저장 공간을 늘리기 위해서는 플래터 한 장에서 인식할 수 있는 데이터의 총량을 늘리기 위해 트랙 밀도를 높이거나, 또는 플래터를 추가해야 한다. 현재 최대 용량의 HDD는 9장의 플래터를 기반으로 최대 20TB까지 구현돼있다.

웨스턴디지털은 트랙 밀도를 높이기 위해 하드디스크 내부에 헬륨을 봉합하는 ‘헬리오씰’ 기술과 ‘TSA’ 기술을 모두 적용하고 있다. 헬륨은 공기 밀도의 1/7에 불과한 가벼운 기체로, 하드디스크 내부에 채우면 그만큼 난기류가 줄어들어 플래터의 숫자는 늘리고 두께는 더 얇게 할 수 있다. 또한, 회전에 필요한 전력 소모량과 진동이 줄어들어 안정성도 향상된다. 이렇게 확보된 용량은 TSA 기술이 적용된 액추에이터로 제어된다. HDD에는 플래터의 데이터를 읽기 위한 헤더를 움직이는 액추에이터가 있는데, 웨스턴디지털인 이 액추에이터에 세 개의 피벗(Pivot) 장치를 추가해 정밀도를 끌어올렸다.

헬리오씰과 TSA가 하드디스크의 기계적 기능과 관련된 기술이라면, 이번에 공개된 옵티낸드 스토리지 아키텍처는 전자적 기능을 강화하는 기술이다. 하드디스크는 읽기 및 쓰기 속도를 위해 별도의 버퍼 메모리를 탑재하는데, 이 메모리를 스마트폰, 노트북 등에 쓰이는 UFS로 대체해 속도를 끌어올렸다. 메모리 성능이 향상되면 그만큼 데이터 처리량이 늘어나고, 자연스럽게 트랙 밀도도 향상된다.

성능 면에서는 지연 시간이 빨라지고, 플래터에서 정보를 읽을 때 트랙이 간섭하는 빈도가 줄어든다. 또한, 데이터가 빠르게 처리되므로 임시로 거쳐 가는 데이터로부터 남은 캐시를 비울 필요성도 줄어들어 성능이 향상된다. 이외에도 갑작스럽게 전원이 꺼지는 상태에서도 내부의 UFS 메모리가 이전보다 50배 많은 더 많은 데이터를 임시로 보관하므로 데이터 손실률이 줄어든다. 웨스턴디지털은 해당 기술을 활용해 향후 5년에서 10년 사이의 하드디스크 저장 공간이 최대 50TB까지 확장될 것으로 예상하고 있다.

글 / IT동아 남시현 (sh@itdonga.com)