[리뷰] FireballPlus AS - 2. QDT

QDT(Quiet Drive Technology)

참고 : 퀀텀사의 QDT 화이트페이퍼

왜 조용해야 하는가

최근들어서 하드디스크 드라이브는 단지 사무환경에서 뿐만이 아니라 많은 가정의 영역에서도 사용된다. 셋탑박스를 비롯한 각종 기기들이 거실로, 안방으로 그 자리를 확산하는 것과 같이, 하드디스크 역시 그 영역을 이와 같이 확산하고 있다. 이것은 사용자들에게 보다 조용한 하드디스크를 요구하도록 만드는 가장 큰 원인이다. 뿐만 아니라 작업환경에서의 소음도 이제는 그 자체로써 사용자들의 건강에 영향을 미친다는 이유 때문에 조용하다는 것만으로도 사용자에게 큰 가치를 부여할 수 있다. 기계적인 면에서도 소음을 발생시키지 않는다는 것은 곧 그 기계가 부드럽게 동작하고 있으며, 기계적인 구조가 잘 맞아떨어져 있다는 것을 의미한다.

결국, 사용자의 입장에 있어서는 보다 조용한 하드디스크를 원하게 되며, 따라서 소음을 발생시키지 않는 제품에 보다 높은 가치를 부여하게 되는것이다.

소음의 측정과 사람의 가청영역

대개 어떤 물체에서 방사되는 음향적인 에너지를 측정하기 위해서는 그 음의 강도(sound power)를 측정하게 된다. 이것은 음의 '압력'을 계산해서 표현하는 것이다. 대개 이의 단위는 데시벨(dB)로 표현되는데, 이것은 선형적인 수치가 아니라 대수적인 수치관계를 가지는 것이기 때문에 데시벨의 수치와 실제적인 음의 강도가 정비례하지 않는다. 대략적으로 3dB이 증가하면 음의 강도는 두배정도 증가한다. 사람의 감각에 있어서 2~3dB의 차이가 생겨야지만 인지할 수 있는 수준이며, 9dB 정도면 두배정도 큰 소리라고 느끼게 된다.

그러나 dB로 나타나는 수치가 모두 사람이 느끼는 소음의 강도라고 생각한다는 것은 어렵다. 소음의 측정은 거리에 대단히 민감하다. 어떠한 소음의 측정원이 소음의 발생원으로부터 멀어지면 측정되는 소음은 점차적으로 감소한다. 물론 원 소음의 크기는 계속 일정하게 유지되고 있다. 결국 이는 기기 자체의 특성과 환경에 상당부분 의존하게 된다.

비록 특정한 기기에서 만들어지는 음파의 출력이 약하더라도, 이들 출력이 특정 주파수에 집중되어 있으면 이것은 사용자가 들을 수 있는 수준이 될 것이며, 고주파수가 그러하게 될 경우 이것은 대단히 성가신것이 될 수 있다. 이들 주파수는 'pure tune'이라고 불린다. 아래의 일러스트는 두가지의 음향 패턴을 보여주고 있다. 양쪽은 모두 음의 강도가 같지만 한쪽은 두드러지는 톤을 가지고 있기 때문에 더 큰 소음을 내는 것으로 들린다.

두가지의 음향 패턴.
둘 모두 같은 음강도를 갖고 있지만, 아래쪽이 더 크게 들린다.
Copyright (C) by Quantum

같은 맥락에서, 사람은 모든 주파수의 음역을 듣지 못한다. 이러한 이유로 인해서 두가지 상이한 주파수를 가지는 잡음이 같은 음파강도를 가진다 하더라도, 한쪽이 사람의 귀가 보다 잘 들을 수 있는 영역의 주파수에 집중되어 있다면 이것이 더 큰 소리로 들리게 된다. 이것은 많은 사람들이 성인의 목소리에는 그다지 큰 반응을 보이지 않으면서 아기의 울음소리에는 큰 반응을 보이는가에 대한 이유를 설명해준다.

이러한 음파의 인식에 관한 문제를 해결하기 위해서 가중치를 두는 방법이 사용된다. 이는 사람이 인식가능한 영역에 따라서 그에 다한 가중치를 부여하는 방법이다. 그래서, 기기들의 소음은 '가중치가 부여된 음파의 강도'로 이야기된다. 이것은 특정 기기로부터 발생하는 소음이 사람의 가청영역에 의해 구분되어서 그 값이 계산되는 것이다.

하드디스크의 소음과 QDT

하드디스크 드라이브 소음의 주원인은 스핀들 모터와 헤드 액츄에이터의 움직임이다. 모터의 베어링 뿐만 아니라 스팬들 속도를 조절하는 회로의 스핀들 드라이버가 가지는 주파수 역시 드라이브의 소음 특성에 중요한 영향을 끼친다. 또한, 드라이브의 검색시간이 짧을수록 액츄에이터 모터의 움직임은 많아지며, 이는 곧 코일과 액츄에이터 암의 스위칭이 잦아진다는 것을 의미하므로 시끄러워지는 원이닝 된다. 그래서 하드디스크 드라이브가 데이터의 전송을 하고 있지 않을 경우(idle상태)의 소음은 스핀들 모터의 소음이라고 할 수 있으며, 데이터 검색시의 소음은 여기에 액츄에이터의 움직임으로 일어나는 소음을 합친 것이다.

하드디스크의 각각의 컴포넌트는 모두 각각의 공명 주파수를 가지고 있다. 예를 들어서, 만약 어떤 디스크 드라이브의 데이터 검색 과정에서 상부 커버의 공명주파수와 동일한 주파수를 만들어내었다면, 이때, 이 드라이브가 만들어내는 소음은 대단히 커질 수 있다. 한편, 마찬가지 방법으로, 만약 액츄에이터의 움직임이 만들어내는 진동의 주파수가 다른 컴포넌트들과 상이할 경우에는 검색속도가 빨라져도 소음이 줄어들 수도 있는 것이다.

퀀텀사의 QDT(Quitet Drive Technology)는 소음을 최대한 억제하기 위해서 개발된 기술이며, 두가지 관점에서 하드디스크의 소음을 억제한다.

우선, 첫번째는 음의 품질이다. 디스크 드라이브 내부의 각각의 컴포넌트들과 드라이브 자체가 인간의 귀에 들려서 신경쓰이게 할 수 있는 돌출되는 음파를 최대한 제거하도록 디자인되었다. 전체적으로는 소음이 존재하지만 인간의 가청주파수 영역 바깥부분으로 그 소음을 밀어내고 또한 소음의 발생을 평준화시킴으로써, '소음이 발생되지 않게'하는 것이 아니라 '사람의 귀에 들리지 않도록 하는 것'을 목적으로 한다.

전체적인 구조의 최적화로 소음을 '들리지 않게' 하였다면, 각각의 컴포넌트들이 데시벨 단위로 소음을 최소화하는 것으로 선택되었다는 것도 QDT의 일부분이다. 개개의 컴포넌트들이 방사하는 소음의 정도가 대단히 낮다는 것은 전체적으로도 이러한 소음의 발생이 매우 적음을 의미한다. 동압유체베어링의 선택은 이러한 목적을 가지고 있다.