정확히 7개월 전 오늘, 나는 이 글(링크)로 SSD 제조사들이 하드디스크로부터 저장장치 헤게모니를 빼앗아오기 위해 어떤 전략으로 접근하고 있는지 간략히 정리했었다. 그러나 모든 작전은 초안대로 실행되지 않는 법이다. 그들의 전략이 맞아 떨어졌다면 이미 우리는 하드디스크라는 존재를 박물관에서나 볼수 있어야 한다. 그러나 여전히 하드디스크는 잘 팔리고 있으며 -물론 새로 사는 컴퓨터에 저장장치를 단 하나만 다는 경우, “1테라 하드 살까 128기가 SSD 살까?” 를 사람들이 고민하게 되었단 것 자체가 큰 변화이긴 하다만- 여전히 가격대 용량비가 SSD보다 높다.

도대체 왜일까. 이미 수년 전 하드디스크의 기록밀도가 한계에 도달했단 말이 나돈 것 같은데. 매년 물리적인 한계가 일이년씩 뒤로 퇴각하는 무어의 법칙처럼, 지난 수십년간 잔여 매장량은 절대불변의 “30년”이던 석유처럼 하드디스크도 어떤 마법에 걸린 것은 아닐까. 혹시 시게이트가 주운 것은 외계인? 어쩐지 그들 로고의 바라쿠다나 아이언울프, 스카이호크 모두 지구의 생명체가 아닌 것 같긴 했다. 진작에 알아봤어야 했는데…

이 글에서는 SSD의 남하를 저지하기 위한 하드디스크 진영의 처절한 몸부림을 다룰 것이다. 사실 컴퓨터에 그리 해박한 사람이 아니더라도 이 전쟁의 승패가 이미 기울었다는 것쯤은 감 잡았을 이들이 많을 줄로 안다. 하드디스크의 기록밀도가 선형적으로 증가한다면 반도체의 집적도는 기하급수적으로 증가하기에 언젠가는 하드디스크가 가격대 용량비로도 SSD를 따라잡을 수 없는 시기가 도래할 것이다. 싱귤러리티 이전까지의 시간은 어쩌면 그리 많지 않을지 모른다. 그리하여 이것은, 이미 정해진 최후를 최대한 삐딱하게라도 맞으려는 하드디스크 진영을 엿본 내 마지막 정찰보고서. 훗날 하드디스크 없는 세상에 살거든 이 글을 기억해달라.

1. 질소 포장을 다시 생각하다

본론으로 들어가기 전 하드디스크라는 장치의 기본구조를 살펴보도록 하자. 회전하는 스핀들 모터, 그 위에 얹힌 금속성 디스크, 자기력으로 디스크의 특정 부분을 자화시켜 데이터를 읽고 쓰는 헤드, 그리고 (당연히, 자기장으로 모든 것을 소통하기에) 외부의 자기장을 차폐하는 금속제 하우징. 여기서 플래터와 하우징의 재질만 제외하면 전반적인 특성은 플로피디스크의 그것과 완전히 같다. 기본적으로 자기기록 방식의 저장장치인 둘을 가르는 것은 '단단하냐' (hard) 혹은 '팔랑거리냐' (floppy) 는 것. '하드'디스크라는 이름은 이러한 이 장치의 물성에 기인한다.

회전하는 플래터 위에 아주 얇은 높이로 부상한 헤드가 데이터를 읽고 쓰는 구조. 아주 얇다는 표현만으론 부족한 것이 플래터와 헤드의 간격은 오늘날 수십-수백 나노미터 수준이기 때문. 흔히 전투기가 지상 1cm 고도를 비행하는 것과 같다고 비유된다. 플래터의 편평도는 또 어떻고? 헤드의 나노미터급 저공비행을 가능케 하려면 수십 나노미터 수준의 요철조차 용납되어선 안 된다. 오늘날 플래터에 구현된 편평도는 플래터를 인천공항 크기로 확대했을 때 그 활주로가 평평한 정도와 같다고 한다. 반도체가 수십-십수 나노미터의 선폭을 갖는 세상이라고 하드디스크를 마냥 깔볼 수 없는 이유다.

고용량화의 가장 간단한 방법은 이런 플래터-헤드 층을 겹겹이 쌓는 것. 용량이 테라바이트 단위로 접어들면서 단일 플래터 구성의 하드디스크를 찾아보기는 거의 어렵게 되었고 3-4장의 플래터를 탑재하는 것이 보통이다. 그러나 아무리 쌓더라도 폼팩터 자체의 제약이 있어 5-6장 이상을 쌓기는 거의 불가능한데, 이를 방해하는 가장 큰 요인은 다름아닌 공기 자체의 저항. 하드디스크는 먼지로부터 완전히 차폐되어 있으나 (조금의 요철조차 용납할 수 없는 헤드의 저공비행을 상기하자) 대기 자체를 완전히 차단하지는 않아 공기가 드나들 수 있게 되어 있다.

깔끔하게 진공포장하지 않은 이유가 궁금하다고? 다시 비행기에 빙의해볼 시간. 알다시피 비행기는 공기가 없으면 뜰 수 없다. 마찬가지로 헤드를 플래터 표면에서 '떠' 있게 할 최소한의 양력을 발생시키기 위해 내부의 공기는 반드시 필요하다. 진공이 되는 순간 헤드와 플래터 사이를 가로막는 흐름이 발생하지 않게 되고, 둘 사이 극히 미세한 간격이 조금이라도 침범되어 둘이 조우하는 순간 여러분의 하드디스크는 수명을 다한다.

한편 대기의 대부분(78%)을 차지하는 것은 질소(N₂). 안타깝게도 질소는 분자량 28로 상당히 무거운 기체에 속한다. 설상가상 두번째로 많은 산소(O₂, 21%)의 분자량은 32로 질소보다도 무겁다. 따라서 공기저항을 줄이기 위해 이들보다 가벼운 기체를 채우려는 시도가 히타치에서 최초로 행해졌으며 가장 가벼운 비활성기체(원자량 2)인 헬륨(He)을 충전한 후 하드디스크 전체를 밀봉하는 '헬리오씰' (HelioSeal) 기술이 2011년 세상에 등장했다. 역사상 첫 4TB, 플래터 5장짜리 하드디스크가 탄생하는 순간이었다.

이듬해 히타치가 웨스턴디지털과 도시바에 분할 인수되며 이 기술은 웨스턴디지털(의 HGST 사업부)에 넘어갔고, 재차 그 이듬해인 2013년 HGST는 무려 7장의 플래터를 탑재한 6TB 하드디스크를 발표하며 신기록을 다시 썼다. 그러나 헬륨 아닌 플라즈마로 하드디스크 내부를 채우더라도 더이상 어찌할 수 없는 한계가 있으니 바로 3.5인치 폼팩터 자체의 협소한 공간. 아무리 충전재가 가벼워진들 이미 있는 공간을 알뜰히 쓰게 될 뿐이지 애초 없는 공간을 있게 할 수는 없는 것이다. 이에 4TB 이후 하드디스크의 용량은 다시 기나긴 정체를 겪게 되는데, 이를 해결하는 방법은 단 하나. 플래터의 장당 기록밀도를 높이는 것이었다. 공교롭게도 그 실마리는 웨스턴디지털의 영원한 라이벌, 시게이트로부터 나왔다.

2. 기왓장으로부터 배운 선조의 지혜

플래터의 기록밀도를 높이는 방법은 의외로 간단하다. 트랙 사이의 거리를 좁히면 되는 것. 불행하게도 오늘날 반도체가 양자역학적 이유로 회로선폭 미세화에 어려움을 겪고 있듯 하드디스크 업계 역시 '기존 방식대로의 미세화'는 무언가 물리적인 장벽에 부딪힌지 오래다. 헤드의 자기력에 의해 플래터의 특정 부분이 '자화된 상태' (자기 모멘트) 를 유지하기 위해서는 최소 기록단위가 어느 수준 이하로 면적이 작아서는 안 되고, 그보다 면적을 더 줄이려면 플래터 자체를 자기이방성이 더 큰 재질로 만들어야 하지만 이 경우 헤드가 갖는 기존 수준의 자기력으로는 자화가 불가능해지는 문제가 있기 때문.

결국 현재의 기술 수준에서는 기록면적을 줄이거나 자기이방성이 더 큰 신소재를 이용하는 것 중 어느 쪽이든, 결과적으로 자기 모멘트가 작아져 데이터의 보존이 극히 불안정해지며, 특히 실온(25℃)수준의 열에너지로도 자기 모멘트가 변성될 수 있어 저장장치로써 기능을 상실하게 된다. 풀리지 않을 것만 같던 이 딜레마는 엉뚱하게도 조상의 유서깊은 건축문화로부터 풀릴 실마리가 나오기 시작했다. 기와(shingle)가 바로 그것. 백문이 불여일견, 아래 그림을 보자.

단지 기존 방식에서 '이레이즈 밴드를 없애고 트랙을 더 촘촘히 깔았다' 로 해석했다면 -그러면 얼마나 좋았겠냐만- 그것은 오산. 위 그림만 보면 아주 직관적으로 모든 설명이 필요없는 기분이 들겠지만 사실은 좀 더 복잡하다. 트랙이 저 정도로까지 상호간의 마진을 두지 않은 이상 개별 트랙에 데이터를 쓰고 지우는 행위 모두가 인접한 트랙에 영향을 미칠 수 있게 되었기 때문.

따라서 기와 자기 기록(SMR, Shingled Magnetic Recording) 방식을 채택한 하드디스크의 경우 복수의 트랙을 '밴드' 단위로 묶고, 특정 트랙을 갱신해야 할 경우 해당 트랙이 속한 밴드 전체를 주기억장치에 복사한 후 주기억장치 내에서 갱신하여 -> 다시 해당 밴드 전체를 되쓰는, 상대적으로 복잡한 절차를 거치게 된다. 이에 관해서는 아래 슬라이드를 보면 이해가 쉬울 것이다.

이로써 하드디스크 업계는 (정확히는, 시게이트는) 기존 기록방식에서 재차 2배 가까이 기록밀도를 높일 수 있게 되었다. 현재 상용화된 수준은 6-7장의 플래터로 10TB를 구현하는 것이니 기존보다 1.4-1.6배 가량 높아진 듯싶다. 시장 상황에 따라 최대 14TB까진 등장할 수 있을지도. 그러나 명심해야 할 것은 '2배'라는 숫자가 결코 안정적인 마진이 아니란 것. 경쟁 상대는 '매년' 2배씩 기록밀도를 높이는 ("황의 법칙") 반도체라는 사실을 상기하자. 쉿, KT 회장님 귀가 간지러우실 것 같다. 누차 언급했지만 종국적으론 하드디스크 진영이 지는 전쟁이다. 난데없지만 케인즈의 명언이 생각나는 순간. "In a long run, we are all dead."

3. 최후에 가장 밝게 타는 불꽃

이래도 죽고 저래도 죽는다면 죽기 전까지 누릴 것 다 누리고 화려하게 살다 가는 게 제일 아닐까. 그래서인지 오늘날 하드디스크 시장은 전례없이 복잡다단해지고 컬러풀해진 양상을 보인다. SSD가 초고속/고가 제품에서부터 하드디스크와 자웅을 겨루는 저급까지 다양한 스펙트럼을 갖췄듯 하드디스크 역시 서버용, OS용, NAS용, CCTV용, 콜드데이터용 등으로 어느 때보다 넓은 라인업을 짠 상태. 여기서 우리가 주목할 부분은 가장 빠른 SSD가 아니다. 이미 하드디스크가 따라잡을 수 없는 -가격으로든, 성능으로든 '자릿수'가 다른- 영역에 계신 분을 우리가 논해 무엇하리오. 외려 가장 느린 SSD와 가장 빠른 하드디스크의 경쟁, 그리고 같은 '하드디스크' 진영 내에서 가장 빠른 것과 가장 느린 것의 차이를 알아보는 편이 더 생산적일 것.

웨스턴디지털의 경우 유서깊은 블루 라인업이 사실상 과거의 그린 위치로 격하되면서 블랙이 유일한 데스크탑 OS용 라인업으로 자리잡게 되었다. 블루는 5400rpm의 낮은 회전속도로 성능을 희생하는 대신 그만큼 발열과 소비전력을 줄인 것. OS용이 아닌 데이터 보관용이라는 점에서 레드/골드와 일맥상통하는 점이 있으나 이들이 항상 데이터 입출력을 반복하는 핫 데이터용 라인업이라면 블루(구 그린)는 한번 기록해두고 웬만해서는 갱신하지 않을 콜드 데이터용이라는 차이가 있다. 한편 레드는 NAS에 특화된 모델, 골드는 레드의 고용량/고급 버전으로 생각하면 쉽다. 마지막으로 퍼플은 CCTV등 24/7 쓰기에 최적화된 캐싱 알고리즘을 갖춰 감시(surveillance)장비 시장을 겨냥한 라인업이다.

시게이트의 라인업은 상대적으로 간결하다. 데스크탑용의 바라쿠다, NAS용의 아이언울프, 감시장비용의 스카이호크. 이렇듯 주요 제조사가 라인업을 세분화하고 컬러풀한 마케팅에 나서는 것은 하드디스크 업계가 느끼는 위기의식을 투영하는 것이다. 세상 위태로울 것 없어 보이는 애플을 보라. '라인업 미니멀리즘'의 극치를 보이지 않는가. (물론 최근 조금씩 여기서 이탈하는 것 같기는 하다만.) 반면 삼성은... 읍읍!

명확한 라인업 구분으로 '다 같은 하드디스크'라는 취급에서 애써 벗어나려는 제조사의 의도에 불구하고 SSD는 빠른 속도로 하드디스크만의 고유 영역을 잠식해 들어오고 있다. 반년 전 15.36TB 용량으로 '하드디스크 포함 현존 최대 용량의 저장장치' 타이틀을 빼앗아 버린 삼성의 PM1633a(링크), 지난달 플래시메모리 서밋 2016 행사에서 시게이트가 시연한 60TB의 SSD(링크) 등은 현존하는 기술로는 하드디스크가 도저히 따라잡을 수 없는 영역에 있기 때문. 그뿐인가. 페이스북은 자사 서버의 콜드데이터 백업용으로 Write Once, Read Many (WORM) 방식의 QLC SSD를 갖추고 있음을 밝혀 더 이상 데이터 보관용 저장장치 시장이 하드디스크 진영만의 성역이 아님을 알린 바 있다.

그러나 앞선 케인즈의 말을 다시 인용하자면, 우리 모두는 장기적으론 죽는다. 하드디스크와 SSD의 가격대 용량비가 교차하는 역사적인 싱귤러리티가 도래한들 그것은 몇년 후의 일이 될 것이고, 분명 우리 중 누군가는 당장 사용할 컴퓨터가 필요하다. 그에게 '장기적인 안목'으로 하드디스크를 사지 말고 기다리라고 조언하는 것만큼 무가치한 일이 있을까. 어쩌면 하드디스크라는 장치의 긴 생애주기의 황혼기를, 우리는 지금 보고 있는 것일지 모른다.

꺼지기 직전 가장 화려하게 타는 불꽃처럼, 당신이 하드디스크를 필요로 한다면 -반드시 하드디스크여야만 한다면- 지금이 구입하기 가장 좋은 시기라는 것 역시 부인할 수 없다. 이토록 직관적이고 명확하게 사용자의 니즈(needs)별로 라인업을 나눠 두지 않았는가. 게다가 귀여운 캐릭터까지. 분명한 건 지금 우리가 목도한 상황 모두가, 다시 없을 싱귤러리티의 징후라는 것이다.

'컴퓨터' 의 태동기부터 함께 해 온 유서깊은 장치 하드디스크. 거역할 수 없이 뚜벅뚜벅 다가오는 그들의 종말에 이 글을 바친다

작성자 : Dr.Lee