하드디스크를 대체하는 고속의 보조기억장치 - SSD(Solid State Drive)

PC를 구성하고 있는 여러 가지 장치 중에서 가장 핵심적인 역할을 담당하고 있는 3가지 요소가 바로 CPU(중앙처리장치)와 램(주기억장치), 그리고 하드디스크(보조기억장치, Hard Disk Drive: HDD)다. 따라서 위 3개 장치의 성능이 곧 PC의 전반적인 성능을 좌우한다고 해도 과언이 아니다.

다만 CPU와 램의 동작 속도가 하루가 다르게 향상되고 있는 반면, 하드디스크의 속도는 발전 속도가 훨씬 더딘 편이었다. CPU나 램은 내부의 미세 회로 사이를 오가는 전자의 움직임 만으로 데이터 처리를 하는 반도체 재질이기 때문에 고속으로 동작이 가능하지만 하드디스크는 플래터(platter)라고 하는 자기디스크를 물리적으로 회전시키며 데이터를 읽거나 저장한다. 자기디스크를 아무리 빨리 회전시킨다 해도 반도체의 처리 속도는 따라갈 수 없다.

하드디스크의 한계를 극복하기 위해 등장한 SSD

문제는 이런 하드디스크의 느린 속도가 다른 장치들의 발목을 잡는다는 점이다. 아무리 CPU와 램이 빨라지더라도 이들에게 데이터를 공급하는 하드디스크의 속도가 느리다면 PC의 전반적인 속도가 저하되는 것은 당연하다. 때문에 많은 업체들은 자기디스크의 회전속도를 높이거나 PC와 하드디스크 사이를 연결하는 인터페이스(interface)의 데이터 전송 속도를 높이는 등, 하드디스크의 속도를 높이기 위해 많은 노력을 해왔다. 다만, 그럼에도 불구하고 물리적인 디스크의 회전이 필요하다는 기본적인 동작 원리는 변함이 없기 때문에 하드디스크의 속도 향상에는 분명한 한계를 보이고 있었다. 게다가 디스크의 회전속도가 빨라질수록 소음이나 전력 소모량은 급속도로 높아진다.

이러한 이유 때문에 하드디스크를 대신할 대안으로서 제시된 것이 바로 'SSD(Solid State Drive)'다. SSD는 용도나 외관, 설치 방법 등은 하드디스크와 유사하지만 내부적으로 차이가 있는데, SSD는 하드디스크와 달리 자기디스크가 아닌 반도체 메모리를 내장하고 있다. 이러한 특성 덕분에 SSD는 하드디스크보다 빠른 속도로 데이터의 읽기나 쓰기가 가능하다. 그리고 물리적으로 움직이는 부품이 없기 때문에 작동 소음이 없으며 전력소모도 적다. 이런 특성 덕분에 휴대용 컴퓨터에 SSD를 사용하면 배터리 유지시간을 늘릴 수 있다는 이점이 있다.

자기디스크 대신 반도체를 이용해 데이터를 저장하는 것이 특징

SSD의 내부 구조는 PC와 연결되는 인터페이스(연결 포트 등)와 데이터 저장용 메모리, 그리고 인터페이스와 메모리 사이의 데이터 교환 작업을 제어하는 컨트롤러(controller) 및 외부 장치와 SSD간의 처리 속도 차이를 줄여주는 버퍼(buffer)메모리로 구성되어 있다. 이 중에 주목해야 할 것이 데이터 저장용 메모리다. SSD 제품에 따라서 저장매체로 일반 램(RAM)을 탑재한 모델과 플래시메모리(flash memory)를 탑재한 모델로 나뉜다.

램 기반의 SSD는 매우 압도적인 속도를 발휘하는데, 이를 탑재한 PC는 전원을 켠 후 2~3초 만에 윈도우 운영체제의 부팅을 끝낼 수 있을 정도다. 다만, 램은 전원이 꺼지면 저장 데이터가 모두 사라지기 때문에 PC의 전원을 끈 상태에서도 SSD에 지속적으로 전원을 공급해주는 전용 배터리를 필수적으로 갖춰야 한다. 만약 PC가 꺼진 상태에서 SSD에 연결된 배터리마저 방전된다면 모든 데이터가 지워진다. 이런 단점 때문에 램 기반의 SSD는 그다지 사용되지 않는다.

따라서 일반적인 SSD라고 한다면 플래시메모리 기반의 모델을 지칭한다. 플래시메모리는 전원이 꺼지더라도 기록된 데이터가 보존 되기 때문에 기존의 하드디스크와 같은 감각으로 사용이 가능하여 편리하다. 그리고 속도 면에서는 램 기반의 SSD에 비해 느리긴 하지만 하드디스크에 비하면 빠르다. 플래시메모리 기반의 SSD를 장착한 PC는 하드디스크를 장착한 동급 사양의 PC에 비해 최소 2배 이상 빠른 운영체제 부팅 속도나 프로그램 실행 속도를 기대할 수 있다는 것이 2011년 현재의 일반적인 평가다.

메모리의 종류나 제품 형태에 따른 SSD의 종류

플래시메모리 기반의 SSD도 내부에 탑재된 플래시메모리의 종류에 따라 2가지로 나뉜다. SLC(Single Level Cell) 방식과 MLC(Multi Level Cell) 방식이 그것인데, SLC 방식 플래시 메모리는 1개의 기억소자당 1비트의 데이터를 저장하며 MLC 방식은 1개의 기억소자당 2비트 이상의 데이터를 저장한다. SLC 방식이 안정성이나 데이터 처리 속도가 우수하지만 가격은 같은 용량의 MLC 방식에 비해 가격이 2배 이상 비싸다.

SSD의 보급이 막 시작되던 2007년 전후에 나온 SSD 제품, 그 중에서도 MLC 방식의 SSD 중 상당수는 처리 속도가 상당히 느려서 하드디스크와 그다지 차이가 없다는 평을 듣기도 했다. 그래서 한때는 SSD를 사고자 한다면 비싼 가격을 감수하더라도 반드시 SLC 방식의 제품을 골라야 한다는 이야기가 돌기도 했다. 하지만 지속적인 기술 개발과 제품 개선이 이어지면서 2011년 현재 판매되고 있는 MLC 방식 SSD는 SLC 방식 제품에 크게 뒤지지 않는 처리 속도를 기대할 수 있다. 무엇보다 가격이 훨씬 저렴하다는 장점이 있어서 시중에 판매되는 대부분의 SSD는 MLC 방식이 주류를 이루게 되었다.

SSD는 제품의 형태에 따라서 분류되기도 한다. 하드디스크와 마찬가지로 제품의 크기에 따라 초소형 PC용 1.8인치, 노트북용 2.5인치, 데스크탑용 3.5인치 크기의 제품으로 나눠지는데 2011년 현재는 2.5인치 크기의 제품이 가장 많이 팔리고 있다. 2.5인치 크기의 SSD는 노트북뿐 아니라 데스크탑에도 설치가 가능하다.

그리고 같은 크기의 SSD라도 메인보드와의 접속 방식에 따라 IDE 포트를 갖춘 제품과 SATA 포트를 갖춘 것으로 나뉘기도 한다. IDE 포트는 2005년을 즈음하여 이후 PC에서 거의 쓰이지 않게 되었으므로 일부를 제외하면 시중에 나와있는 대부분의 SSD는 SATA 포트를 갖춘 제품들이다. 따라서 SATA 포트를 갖춘 노트북이나 데스트탑이라면 SSD의 장착에 문제가 없다.

그 외에 노트북 측면에 있는 PCMCIA나 익스프레스 카드 확장 슬롯, 혹은 데스크탑용 메인보드에 있는 PCI나 PCI 익스프레스 슬롯을 통해 설치하는 SSD도 존재하며 일부 PC 제품의 경우 메인보드 기판에 직접 부착되는 형태의 SSD를 탑재하기도 하는데, 이러한 형태의 SSD는 SATA 방식의 일반적인 SSD에 비하면 사용되는 경우가 훨씬 적다.

하드디스크의 10배에 달하는 가격이 SSD 보급의 걸림돌

지금까지 설명한 것처럼 SSD는 기존 하드디스크의 단점을 대부분 개선했기 때문에 언젠가는 하드디스크를 대체하여 PC용 보조저장장치 표준이 될 것으로 기대되고 있다. 다만 문제는 가격이다. 2011년 3월 현재, 250GB 용량의 하드디스크는 4~5만 원 정도에 팔리고 있지만 같은 용량의 SSD는 최소한 40 ~ 50만 원 정도를 줘야 살 수 있다. 아무리 성능이 좋아도 가격이 10배라면 선 듯 구매하기가 쉽지 않기 때문에 플래시메모리의 가격이 상당 부분 하락된 후에야 대중화 될 것으로 전망된다.

참고로 하드디스크이면서도 SSD처럼 플래시 메모리를 함께 갖춘 이른바 '하이브리드(Hybrid: 혼합, 복합) 하드디스크' 라는 제품도 있다. 하이브리드 하드디스크는 2007년에 삼성전자와 씨게이트를 통해 처음 출시되었는데, 대부분의 데이터는 자기디스크에 저장하면서 운영체계의 시스템 파일이나 자주 사용하는 프로그램의 실행파일 등을 플래시 메모리에 담는 방식으로 작동한다. 하이브리드 하드디스크는 기존 하드디스크에 비해 속도는 빠르면서 가격은 SSD에 비해 저렴하다는 것이 장점이었으나 출시 제품의 수가 많지 않은데다 가격이나 성능, 그리고 시장에서의 포지션이 모호하다는 지적을 받아 그다지 많이 보급되지 않았다.

글 / IT동아 김영우(pengo@itdonga.com)