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컴퓨터 하드웨어

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목차

1. 개요

컴퓨터 하드웨어는 컴퓨터 시스템의 물리적 구성 요소를 의미하며, 17세기 기계식 계산기에서 시작하여 20세기 중반 폰 노이만 구조를 거쳐 현재의 개인용 컴퓨터, 메인프레임, 슈퍼컴퓨터에 이르기까지 발전해 왔다. 컴퓨터 아키텍처는 비용, 속도, 에너지 효율 등을 고려하여 설계되며, 명령어 집합 구조(ISA), 마이크로아키텍처, 냉각 시스템 등이 중요한 요소이다. 개인용 컴퓨터는 마더보드, CPU, RAM, 저장 장치, 주변 장치 등으로 구성되며, 메인프레임, 미니 컴퓨터, 슈퍼컴퓨터는 특정 목적이나 성능을 위해 특화된 시스템이다. 컴퓨터 하드웨어의 재활용은 환경 보호와 자원 재활용을 위해 중요하며, 유해 물질 처리와 재사용 가능한 부품 분리가 필요하다.

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컴퓨터 하드웨어
개요
컴퓨터 하드웨어 구성 요소
일반적인 컴퓨터 하드웨어 구성 요소 다이어그램
핵심 구성 요소
중앙 처리 장치 (CPU)컴퓨터의 두뇌 역할을 하는 핵심 장치.
주기억장치 (RAM)프로그램과 데이터를 임시로 저장하는 장치.
저장 장치HDD, SSD와 같은 데이터를 영구적으로 저장하는 장치.
마더보드모든 컴퓨터 구성 요소를 연결하는 메인 보드.
그래픽 처리 장치 (GPU)그래픽 처리 및 화면 출력을 담당하는 장치.
전원 공급 장치컴퓨터 구성 요소에 전력을 공급하는 장치.
입력 장치
키보드문자와 명령을 입력하는 장치.
마우스커서를 제어하고 명령을 입력하는 데 사용되는 장치.
터치스크린화면을 통해 직접 입력하는 장치.
스캐너인쇄된 문서를 디지털 형식으로 변환하는 장치.
마이크소리를 디지털 신호로 변환하는 장치.
출력 장치
모니터시각 정보를 표시하는 장치.
프린터문서를 인쇄하는 장치.
스피커소리를 출력하는 장치.
헤드폰개인적으로 소리를 출력하는 장치.
기타 장치
네트워크 장치NIC, Wi-Fi 어댑터와 같은 네트워크 연결을 위한 장치.
저장 장치 (보조)USB 플래시 드라이브, 외장 하드 드라이브와 같은 이동식 저장 장치.
광학 드라이브CD, DVD, Blu-ray 디스크를 읽고 쓰는 장치.
하드웨어 분류
주요 하드웨어기본적인 컴퓨터 기능을 수행하는 필수적인 장치들.
주변 장치컴퓨터에 연결하여 기능을 확장하는 장치들.
하드웨어의 발전
초기 컴퓨터진공관을 사용한 대형 컴퓨터에서 트랜지스터, 집적 회로로 발전.
현대 컴퓨터고성능 프로세서, 대용량 저장 장치, 고해상도 디스플레이를 사용.
관련 개념
펌웨어하드웨어에 내장된 소프트웨어로 하드웨어 제어를 담당.
드라이버운영 체제와 하드웨어 간의 통신을 담당하는 소프트웨어.
소프트웨어하드웨어 위에서 실행되는 프로그램.
기타 정보
하드웨어 수명하드웨어는 시간이 지남에 따라 노후화되며, 새로운 기술로 대체됨.
유지 보수하드웨어의 수명을 연장하고 최적의 성능을 유지하기 위한 유지 보수 필요.

2. 역사

컴퓨터 하드웨어의 역사는 고대 주판에서부터 시작되어 17세기 블레즈 파스칼과 고트프리트 빌헬름 라이프니츠의 기계식 계산기, 19세기 찰스 배비지의 차분기관과 해석기관으로 이어진다. 20세기 초 앨런 튜링의 튜링 기계와 조지 부울의 부울 대수는 현대 컴퓨터의 이론적 기반을 마련했다.

이후 릴레이와 진공관 기술 발전을 바탕으로 최초의 컴퓨터들이 만들어졌다. 벨 연구소의 조지 스티비츠와 하버드 대학교의 하워드 에이컨은 MARK I을 설계했다.

2. 1. 초기 컴퓨팅 기기

초기 컴퓨팅 기기는 고대 주판보다 복잡했으며 17세기로 거슬러 올라간다. 프랑스 수학자 블레즈 파스칼은 덧셈과 뺄셈을 할 수 있는 기어 기반 장치를 설계하여 약 50대를 판매했다. 1676년 고트프리트 빌헬름 라이프니츠는 나눗셈과 곱셈도 할 수 있는 계산기를 발명했다. 당시 제작 기술의 한계와 설계 결함으로 인해 라이프니츠의 계산기는 기능이 그다지 좋지 않았지만, 유사한 장치(라이프니츠 휠)는 1970년대까지 사용되었다. 19세기에는 영국인 찰스 배비지가 천문학적 목적으로 다항식을 계산하는 기계 장치인 차분기관을 발명했다. 배비지는 범용 컴퓨터도 설계했지만 실제로 제작되지는 않았다. 이 설계의 많은 부분은 최초의 컴퓨터에 통합되었는데, 펀치 카드(입력과 출력), 메모리, 중앙 처리 장치와 유사한 산술 연산 장치, 어셈블리어와 유사한 원시적인 프로그래밍 언어가 포함되었다.

1936년, 앨런 튜링은 어떤 유형의 컴퓨터도 모델링할 수 있는 튜링 기계를 개발하여 어떤 컴퓨터도 결정 문제를 해결할 수 없다는 것을 증명했다. 튜링 기계는 전달받은 소프트웨어 명령어에 따라 어떤 튜링 기계(컴퓨터 모델)의 동작도 모방할 수 있는 일종의 프로그램 내장 방식 컴퓨터였다. 컴퓨터 프로그램의 저장은 현대 컴퓨터 작동의 핵심이며 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어를 연결하는 부분이다. 19세기 중반, 수학자 조지 부울은 각 명제가 참 또는 거짓인 논리 시스템인 부울 대수를 발명했다. 부울 대수는 현재 현대 컴퓨터 하드웨어를 구성하는 집적 회로의 트랜지스터 및 기타 구성 요소를 모델링하는 회로의 기초가 된다. 1945년 튜링은 자동 계산 기관 설계를 완료했지만, 실제로 제작되지는 않았다.

폰 노이만 구조 개략도


이 무렵 릴레이와 진공관의 기술 발전으로 최초의 컴퓨터가 건설될 수 있었다. 배비지의 설계를 기반으로 벨 연구소의 조지 스티비츠와 하버드 대학교의 하워드 에이컨이 MARK I을 설계했다. 1945년 수학자 존 폰 노이만은 펜실베이니아 대학교의 ENIAC 프로젝트에서 작업하면서 대부분의 현대 컴퓨터의 기본이 된 폰 노이만 구조를 고안했다. 폰 노이만의 설계는 데이터와 프로그램을 모두 저장하는 중앙 집중식 메모리, 메모리에 대한 우선 접근 권한을 가진 중앙 처리 장치(CPU) 및 입출력 장치를 특징으로 했다. 폰 노이만은 데이터를 전송하기 위해 단일 버스를 사용했는데, 이는 프로그램과 데이터를 서로 인접하게 배치함으로써 저장 문제에 대한 그의 해결책이 시스템이 동시에 둘 다를 가져오려고 할 때 폰 노이만 병목 현상을 발생시켜 시스템 성능을 저하시키는 것을 의미한다.

2. 2. 폰 노이만 구조의 등장



모든 현대 컴퓨터의 템플릿은 헝가리 수학자 폰 노이만이 1945년에 발표한 논문에 자세히 설명된 폰 노이만 구조이다. 이 논문에서는 산술 논리 장치와 프로세서 레지스터로 구성된 처리 장치, 명령 레지스터와 프로그램 카운터를 포함하는 제어 장치, 데이터와 명령을 모두 저장하는 메모리, 외부 대용량 스토리지, 입출력 메커니즘으로 세분화된 전자 디지털 컴퓨터의 설계 아키텍처를 설명한다.[31] 이 용어의 의미는 명령어 페치(fetch)와 데이터 작업이 공통 버스를 공유하기 때문에 동시에 발생할 수 없는 저장된 프로그램 컴퓨터를 의미하도록 발전했다. 이를 "폰 노이만 병목"이라고 하며 종종 시스템 성능을 제한한다.[32]

1945년 수학자 존 폰 노이만은 펜실베이니아 대학교의 ENIAC 프로젝트에서 작업하면서 대부분의 현대 컴퓨터의 기본이 된 폰 노이만 구조를 고안했다.[31] 폰 노이만의 설계는 데이터와 프로그램을 모두 저장하는 중앙 집중식 메모리, 메모리에 대한 우선 접근 권한을 가진 중앙 처리 장치(CPU) 및 입출력 장치를 특징으로 했다. 폰 노이만은 데이터를 전송하기 위해 단일 버스를 사용했는데, 이는 프로그램과 데이터를 서로 인접하게 배치함으로써 저장 문제에 대한 그의 해결책이 시스템이 동시에 둘 다를 가져오려고 할 때 폰 노이만 병목 현상을 발생시켜 시스템 성능을 저하시키는 것을 의미한다.[32]

3. 컴퓨터 아키텍처



현대 컴퓨터의 기본 구조는 1945년 헝가리 수학자 폰 노이만이 발표한 폰 노이만 구조이다. 이 구조는 산술 논리 장치와 프로세서 레지스터로 구성된 중앙 처리 장치(CPU), 명령 레지스터와 프로그램 카운터를 포함하는 제어 장치, 데이터와 명령을 저장하는 주기억장치(메모리), 외부 대용량 스토리지, 입출력 장치로 구성된다.[31] 명령어와 데이터를 같은 버스로 처리하여 동시에 처리할 수 없는 "폰 노이만 병목" 현상이 발생해 성능이 제한되기도 한다.[32]

컴퓨터 아키텍처는 비용, 속도, 가용성, 에너지 효율 등 다양한 목표 사이에서 균형을 이루어야 한다. 설계자는 하드웨어 요구 사항, 컴파일러, 집적 회로 설계 등 컴퓨팅의 여러 측면을 이해해야 한다.[1] 경쟁 심화로 비용 절감이 중요해졌고, 제조 기술 발전으로 부품 비용이 감소하기도 했다.[2][3]

3. 1. 명령어 집합 구조 (ISA)

가장 일반적인 명령어 집합 구조(ISA)는 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어 간의 인터페이스이며, 1945년 폰 노이만이 고안한 것을 기반으로 한다.[1] 계산 장치와 입출력 시스템은 많은 다이어그램에서 분리되어 있지만, 일반적으로 하드웨어는 공유되며 계산 장치의 비트는 계산 모드인지 입출력 모드인지를 나타낸다.[1] 일반적인 ISA 유형에는 CISC(복잡 명령어 집합 컴퓨터), RISC(축소 명령어 집합 컴퓨터), 벡터 연산 및 하이브리드 모드가 있다.[1] CISC는 더 큰 표현식 집합을 사용하여 기계가 사용해야 하는 명령어 수를 최소화한다.[2] 일반적으로 사용되는 명령어는 소수에 불과하다는 인식을 바탕으로, RISC는 단순성을 위해 명령어 집합을 축소하여 더 많은 레지스터를 포함할 수 있게 한다.[3] 1980년대 RISC 발명 이후, 파이프라이닝과 캐싱을 사용하여 성능을 향상시킨 RISC 기반 아키텍처는 특히 전력 사용량이나 공간(예: 휴대 전화)에 제한이 있는 애플리케이션에서 CISC 아키텍처를 대체했다. 1986년부터 2003년까지 하드웨어 성능 향상의 연간 비율은 50%를 초과하여 태블릿 및 휴대폰과 같은 새로운 컴퓨팅 장치 개발을 가능하게 했다.[4] 트랜지스터 밀도와 함께 DRAM 메모리뿐만 아니라 플래시 및 자기 디스크 저장 장치도 기하급수적으로 더욱 소형화되고 저렴해졌다. 21세기에 들어 성능 향상 속도는 둔화되었다.[5]

21세기 성능 향상은 병렬 처리 활용 증가에 의해 주도되었다.[6] 애플리케이션은 동일한 함수가 여러 데이터 영역에서 실행되는 데이터 병렬 처리와 상호 작용이 제한적인 다양한 작업을 동시에 수행하는 작업 병렬 처리의 두 가지 방식으로 병렬 처리될 수 있다.[6] 이러한 병렬 처리 형태는 명령어 수준 병렬 처리(예: 명령어 파이프라이닝)와 같은 다양한 하드웨어 전략, 데이터 병렬 처리를 구현할 수 있는 벡터 아키텍처 및 그래픽 처리 장치(GPU)(작업 수준 병렬 처리를 구현하는 스레드 수준 병렬 처리 및 요청 수준 병렬 처리 포함)에 의해 수용된다.[6]

3. 2. 마이크로아키텍처

컴퓨터 아키텍처는 비용, 속도, 가용성, 에너지 효율성 등 서로 다른 목표 사이에서 우선순위를 정해야 한다. 설계자는 하드웨어 요구 사항과 컴파일러에서 집적 회로 설계에 이르기까지 다양한 컴퓨팅 분야를 잘 이해해야 한다.[1] 비용은 제조업체가 경쟁업체보다 더 저렴한 비용으로 제품을 판매해야 하는 중요한 제약 조건이며, 이윤 마진도 감소했다.[2] 성능이 향상되지 않더라도, 개선된 제조 기술 덕분에 품질 보증 단계에서 불량품이 줄어들어 부품 비용이 감소했다.[3]

마이크로아키텍처는 컴퓨터 구성(computer organization)이라고도 하며, CPU, 메모리, 메모리 상호 연결 설계와 같은 상위 수준의 하드웨어 문제를 가리킨다.[4] 메모리 계층 구조는 접근 속도가 빠르고 더 비싼 메모리가 CPU에 더 가까이 있고, 느리고 저렴한 대용량 저장 메모리는 더 멀리 있도록 한다.[5] 메모리는 일반적으로 프로그램과 데이터를 분리하여 공격자가 프로그램을 변경하는 것을 막기 위해 분리된다.[6] 대부분의 컴퓨터는 가상 메모리를 사용하여 프로그램 주소 지정을 단순화하고, 운영 체제를 통해 가상 메모리를 한정된 물리 메모리의 여러 영역에 매핑한다.[7]

3. 3. 냉각

컴퓨터 프로세서는 열을 발생시키며, 과도한 열은 성능에 영향을 미치고 부품을 손상시킬 수 있다. 많은 컴퓨터 칩은 과열을 방지하기 위해 자동으로 성능을 제한한다. 컴퓨터는 일반적으로 CPU와 GPU를 위한 공랭 또는 수랭 쿨러, RAM과 같은 다른 부품을 위한 방열판과 같이 과도한 열을 발산하기 위한 메커니즘을 갖추고 있다. 컴퓨터 케이스는 컴퓨터의 열 발산을 돕기 위해 환기되는 경우가 많다.[3] 데이터센터는 일반적으로 전체 센터의 작동 온도를 안전하게 유지하기 위해 더 정교한 냉각 솔루션을 사용한다. 공랭 시스템은 소규모 또는 오래된 데이터센터에서 더 일반적이지만, 액체 냉각 침지(각 컴퓨터가 냉각액으로 둘러싸여 있음)와 칩 직접 냉각(냉각액이 각 컴퓨터 칩으로 직접 향하게 됨)은 더 비쌀 수 있지만 더 효율적이다.[4] 대부분의 컴퓨터는 냉각 시스템보다 더 강력하게 설계되었지만, 지속적인 작동은 냉각 시스템의 용량을 초과할 수 없다. 컴퓨터가 뜨겁지 않을 때는 성능을 일시적으로 높일 수 있지만(오버클럭킹), 과도한 열로부터 하드웨어를 보호하기 위해 시스템은 필요에 따라 성능을 자동으로 낮추거나 프로세서를 종료한다. 프로세서는 비활성 상태일 때 열을 줄이기 위해 꺼지거나 저전력 모드로 들어가기도 한다. 전력 공급과 열 발산은 하드웨어 설계에서 가장 어려운 측면이며, 21세기 초부터 더 작고 빠른 칩 개발의 제한 요소가 되어 왔다. 성능 향상에는 에너지 사용량과 냉각 요구량의 상응하는 증가가 필요하다.

4. 컴퓨터 하드웨어 시스템 유형

컴퓨터 하드웨어 시스템은 다양한 유형으로 나뉜다. 각 시스템은 특정한 목적과 성능을 가지고 있으며, 사용자의 필요에 따라 선택된다.


  • 개인용 컴퓨터(PC): 일반 사용자에게 가장 친숙한 형태로, 다양한 작업에 활용된다.
  • 메인프레임: 매우 큰 규모의 컴퓨터로, 정부나 대기업에서 대량의 데이터를 처리하는 데 사용된다.
  • 미니컴퓨터: 메인프레임보다 작고 저렴하며, 특정 목적을 위해 사용되는 컴퓨터이다. 1960년대 중반에 개발되어 IBM 및 직접적인 경쟁업체의 메인프레임[35] 및 중형 컴퓨터보다 훨씬 저렴한 가격으로 판매되었다.[33][34]
  • 슈퍼컴퓨터: 매우 빠른 속도로 복잡한 계산을 수행하는 데 특화된 컴퓨터이다. 2021년 11월 기준 TOP500 슈퍼컴퓨터 목록에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터는 일본의 후가쿠이다.[9][10][11]

4. 1. 개인용 컴퓨터 (PC)

개인용 컴퓨터는 다용도성과 비교적 저렴한 가격으로 인해 가장 일반적인 유형의 컴퓨터 중 하나이다.

  • 데스크톱 개인용 컴퓨터는 모니터, 키보드, 마우스 및 컴퓨터 케이스를 가지고 있다. 컴퓨터 케이스에는 마더보드, 고정식 또는 탈착식 디스크 드라이브(데이터 저장용), 전원 공급 장치가 들어 있으며, 모뎀이나 네트워크 인터페이스와 같은 기타 주변 장치가 포함될 수도 있다. 일부 데스크톱 컴퓨터 모델은 모니터와 키보드를 프로세서와 전원 공급 장치와 같은 케이스에 통합하기도 한다.
  • 랩톱은 휴대성을 위해 설계되었지만 데스크톱 PC와 유사하게 작동한다.[5] 비슷한 가격의 데스크톱 컴퓨터보다 전력 소비가 낮거나 크기가 작은 구성 요소를 사용하여 성능이 낮을 수 있다.[6] 랩톱에는 키보드, 디스플레이 및 프로세서가 하나의 케이스에 포함되어 있다. 케이스의 접이식 상단 덮개에 있는 모니터는 휴대를 위해 닫을 수 있으며, 화면과 키보드를 보호한다. 마우스 대신 랩톱에는 터치패드 또는 포인팅 스틱이 있을 수 있다.
  • 태블릿은 주 입력 장치로 터치 스크린을 사용하는 휴대용 컴퓨터이다. 태블릿은 일반적으로 랩톱보다 무게가 적고 크기가 작다. 일부 태블릿에는 접이식 키보드가 포함되어 있거나 별도의 외장 키보드에 연결할 수 있다. 일부 랩톱 컴퓨터 모델에는 분리 가능한 키보드가 있어 시스템을 터치 스크린 태블릿으로 구성할 수 있다. 이러한 컴퓨터는 때때로 2-in-1 분리형 랩톱 또는 태블릿-랩톱 하이브리드라고 한다.[7]
  • 휴대전화는 더 큰 컴퓨터보다 기능은 적지만 배터리 수명이 길고 무게가 가볍도록 설계되었다. 다양한 하드웨어 아키텍처를 가지고 있으며, 종종 안테나, 마이크, 카메라, GPS 장치 및 스피커를 포함한다. 전원 및 데이터 연결은 휴대전화마다 다르다.[8]

4. 1. 1. 구성 요소

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① 디스플레이

② 메인보드

③ CPU (마이크로프로세서)

④ 램

⑤ 확장 카드

⑥ 전원 공급 장치

⑦ 광 디스크 장치

⑧ 하드 디스크

⑨ 컴퓨터 자판

⑩ 마우스

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추가적으로 하드웨어는 외부 부품들을 포함한다. 아래 항목들은 표준적이며 입출력을 위해 흔히 사용된다.

개인용 컴퓨터의 기본 하드웨어 구성 요소: 모니터, 마더보드, CPU, RAM, 확장 카드 2개, 전원 공급 장치, 광학 디스크 드라이브, 하드 디스크 드라이브, 키보드, 마우스


사용자 조립 컴퓨터 내부: 하단의 전원 공급 장치는 자체 냉각 팬을 가지고 있음

4. 2. 메인프레임 컴퓨터

메인프레임 컴퓨터는 일반적으로 방 하나를 가득 채울 정도로 크고, 개인용 컴퓨터보다 수백 배 또는 수천 배나 비싸다. 이들은 정부와 대기업을 위해 많은 양의 계산을 수행하도록 설계되었다.

IBM 시스템 z9 메인프레임

4. 3. 미니 컴퓨터

1960년대와 1970년대에 점점 더 많은 부서에서 공정 제어 및 실험실 자동화와 같은 특정 목적을 위해 더 저렴하고 전용 시스템을 사용하기 시작했다. 미니컴퓨터는 1960년대 중반에[33][34] 개발되어 IBM 및 직접적인 경쟁업체의 메인프레임[35] 및 중형 컴퓨터보다 훨씬 저렴한 가격으로 판매된 소형 컴퓨터의 한 종류이다.

4. 4. 슈퍼 컴퓨터

슈퍼컴퓨터는 표면적으로는 메인프레임과 유사하지만 극도로 까다로운 계산 작업을 위해 고안되었다. 2021년 11월 기준 TOP500 슈퍼컴퓨터 목록에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터는 일본의 후가쿠로, LINPACK 벤치마크 점수는 415PFLOPS로, 두 번째로 빠른 미국의 서밋을 약 294PFLOPS 앞섰다.[9][10][11]

슈퍼컴퓨터라는 용어는 특정 기술을 지칭하는 것이 아니다. 오히려 특정 시간에 사용 가능한 가장 빠른 계산을 나타낸다. 2011년 중반에 가장 빠른 슈퍼컴퓨터는 초당 1페타플롭, 즉 1조(1015 또는 1,000조) 부동 소수점 연산을 초과하는 속도를 자랑했다. 슈퍼컴퓨터는 빠르지만 비용이 매우 높기 때문에 일반적으로 대규모 조직에서 대규모 데이터 세트와 관련된 계산량이 많은 작업을 실행하는 데 사용된다. 슈퍼컴퓨터는 일반적으로 군사 및 과학 응용 프로그램을 실행한다. 비용이 많이 들지만 엄청난 양의 데이터를 분석해야 하는 상용 애플리케이션에도 사용되고 있다. 예를 들어, 대형 은행은 슈퍼컴퓨터를 사용하여 다양한 투자 전략의 위험과 수익을 계산하고, 의료 기관은 슈퍼컴퓨터를 사용하여 환자 데이터의 거대한 데이터베이스를 분석하여 국가에 발생하는 다양한 질병과 문제에 대한 최적의 치료법을 결정한다.

슈퍼컴퓨터는 수억 달러의 비용이 들 수 있다. 이들은 부동 소수점 연산과 완료하는 데 매우 긴 시간(예: 수주)이 걸리는 일괄 처리 프로그램을 실행하여 성능을 극대화하도록 설계되었다. 병렬 프로그램 간의 통신이 필요하기 때문에 내부 네트워크의 속도를 우선시해야 한다.

5. 컴퓨터 하드웨어 재활용

컴퓨터 부품에는 납, 수은, 니켈, 카드뮴과 같은 유해 물질이 포함되어 있어, 오래되거나 사용하지 않는 부품을 재활용하려는 움직임이 커지고 있다.[16] EPA에 따르면, 이러한 전자 폐기물은 적절하게 처리되지 않으면 환경에 해로운 영향을 미친다. 하드웨어 제조에는 에너지가 필요하며, 부품을 재활용하면 대기 오염, 수질 오염뿐만 아니라 온실 가스 배출량도 줄일 수 있다.[17] 무단으로 컴퓨터 장비를 폐기하는 것은 사실상 불법이며, 법률에 따라 정부가 승인한 시설을 통해 컴퓨터를 재활용하는 것이 의무화되어 있다.

컴퓨터 하드웨어에 사용되는 주석, 규소, 철, 알루미늄, 다양한 플라스틱 등의 재료는 재활용을 통해 회수하여 향후 생산에 사용할 수 있다. 또한 부품에는 구리, 금, 탄탈륨,[18][19] 은, 백금, 팔라듐, 납과 같은 재활용에 적합한 귀중한 재료도 포함되어 있다.[20][21] 이러한 재료들을 재사용하면 새로운 시스템을 구축하는 비용을 줄일 수 있다.

5. 1. 재활용 방법

컴퓨터 부품에는 유해 물질이 포함되어 있어, 오래되거나 사용하지 않는 부품을 재활용하려는 움직임이 커지고 있다.[16] 컴퓨터 하드웨어에는 납, 수은, 니켈, 카드뮴과 같은 위험한 화학 물질이 포함되어 있다. EPA에 따르면, 이러한 전자 폐기물은 적절하게 처리되지 않으면 환경에 해로운 영향을 미친다. 하드웨어 제조에는 에너지가 필요하며, 부품을 재활용하면 대기 오염, 수질 오염뿐만 아니라 온실 가스 배출량도 줄일 수 있다.[17] 무단으로 컴퓨터 장비를 폐기하는 것은 사실상 불법이다. 법률에 따라 정부가 승인한 시설을 통해 컴퓨터를 재활용하는 것이 의무화되어 있다. 재사용 가능한 특정 부품을 분리하면 컴퓨터 재활용을 더욱 쉽게 할 수 있다. 예를 들어, RAM, DVD 드라이브, 그래픽 카드, 하드 드라이브 또는 SSD 및 기타 유사한 탈착식 부품은 재사용할 수 있다.

컴퓨터 하드웨어에 사용되는 많은 재료는 재활용을 통해 회수하여 향후 생산에 사용할 수 있다. 컴퓨터나 기타 전자 제품에 대량으로 존재하는 주석, 규소, 철, 알루미늄 및 다양한 플라스틱을 재사용하면 새로운 시스템을 구축하는 비용을 줄일 수 있다. 부품에는 종종 구리, 금, 탄탈륨,[18][19] 은, 백금, 팔라듐 및 납과 같은 재활용에 적합한 기타 귀중한 재료가 포함되어 있다.[20][21]

전자제품 재활용(E-cycling)은 컴퓨터 하드웨어의 재활용을 의미하며, 사용된 전자제품의 기증, 재사용, 파쇄 및 일반적인 수거를 포함한다. 일반적으로 이 용어는 사용되거나 버려진 전자 장비(전자폐기물(e-waste)이라고도 함)에 포함된 부품이나 금속을 수집, 중개, 분해, 수리 및 재활용하는 과정을 의미한다. 재활용 가능한 품목으로는 텔레비전, 컴퓨터, 전자레인지, 진공 청소기, 전화기 및 휴대전화, 스테레오, VCR 및 DVD 등 코드, 조명이 있거나 어떤 종류의 배터리를 사용하는 거의 모든 것이 포함되지만 이에 국한되지는 않는다.[26]

델(Dell)과 애플(Apple Inc.)과 같은 일부 회사는 자사 제품 또는 다른 제조사의 컴퓨터를 재활용한다. 그렇지 않은 경우, 컴퓨터는 병원, 학교, 대학교 등에 사용할 수 있도록 폐컴퓨터를 재활용 및 재생하는 단체인 컴퓨터 에이드 인터내셔널(Computer Aid International)에 기증할 수 있다.[27]

5. 2. 환경적 영향

컴퓨터 부품에는 유해 물질이 포함되어 있어, 오래되거나 사용하지 않는 부품을 재활용하려는 움직임이 커지고 있다.[16] 컴퓨터 하드웨어에는 납, 수은, 니켈, 카드뮴과 같은 위험한 화학 물질이 포함되어 있다. EPA에 따르면, 이러한 전자 폐기물은 적절하게 처리되지 않으면 환경에 해로운 영향을 미친다. 하드웨어 제조에는 에너지가 필요하며, 부품을 재활용하면 대기 오염, 수질 오염뿐만 아니라 온실 가스 배출량도 줄일 수 있다.[17] 무단으로 컴퓨터 장비를 폐기하는 것은 사실상 불법이며, 법률에 따라 정부가 승인한 시설을 통해 컴퓨터를 재활용하는 것이 의무화되어 있다. RAM, DVD 드라이브, 그래픽 카드, 하드 드라이브 또는 SSD 및 기타 유사한 탈착식 부품은 재사용할 수 있어, 특정 부품을 분리하면 컴퓨터 재활용을 더욱 쉽게 할 수 있다.

컴퓨터 하드웨어에 사용되는 많은 재료는 재활용을 통해 회수하여 향후 생산에 사용할 수 있다. 컴퓨터나 기타 전자 제품에 대량으로 존재하는 주석, 규소, 철, 알루미늄 및 다양한 플라스틱을 재사용하면 새로운 시스템을 구축하는 비용을 줄일 수 있다. 부품에는 종종 구리, 금, 탄탈륨,[18][19] 은, 백금, 팔라듐 및 납과 같은 재활용에 적합한 기타 귀중한 재료가 포함되어 있다.[20][21]

중앙 처리 장치에는 많은 유독 물질이 포함되어 있다. 금속판에는 납과 크롬이 포함되어 있고, 저항, 반도체, 적외선 검출기, 안정기, 케이블 및 와이어에는 카드뮴이 포함되어 있다. 컴퓨터의 회로 기판에는 수은과 크롬이 포함되어 있다.[22] 이러한 유형의 재료와 화학 물질을 부적절하게 폐기하면 환경에 위험해진다.

전자폐기물 부산물이 지하수로 스며들거나 소각되거나 재활용 과정에서 잘못 처리될 경우 피해를 야기한다. 이러한 독성 물질과 관련된 건강 문제에는 정신 발달 장애, 암, 폐, 간, 신장 손상 등이 포함된다.[23] 컴퓨터 부품에는 다이옥신, 폴리염화비페닐, 카드뮴, 크롬, 방사성 동위원소 및 수은과 같이 많은 유독 물질이 포함되어 있다. 회로 기판에는 상당량의 납-주석 솔더가 포함되어 있어 지하수로 스며들거나 소각으로 인해 대기오염을 유발할 가능성이 더 높다.[24]

컴퓨터 하드웨어 재활용은 유해 폐기물, 중금속 및 발암 물질을 대기, 매립지 또는 수로로 유입되는 것을 방지하기 때문에 환경 친화적인 것으로 간주된다. 전자 제품은 발생하는 총 폐기물의 작은 부분을 차지하지만 훨씬 더 위험하다. 가전제품의 지속 가능한 폐기물 처리를 강화하고 장려하기 위한 엄격한 법률이 있는데, 가장 주목할 만한 것은 유럽 연합의 폐전기전자제품 지침과 미국의 전국 컴퓨터 재활용 법이다.[25]

참조

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[2] 서적 PC hardware : a beginner's guide http://archive.org/d[...] New York; London : McGraw-Hill 2001
[3] 웹사이트 PC Cooling: The Importance of Keeping Your PC Cool https://www.intel.co[...] 2024-07-20
[4] 웹사이트 Data Center Cooling: What are the top concepts you need to know? https://gatewaymecha[...] 2021-08-11
[5] 서적 PC hardware : a beginner's guide https://archive.org/[...] Osborne/McGraw-Hill 2001-04-26
[6] 웹사이트 Desktop computer vs. Laptop computer https://www.computer[...] 2020-01-15
[7] 웹사이트 Best 2-in-1 Detachable Laptops 2020: The Best Tablet-Laptop Hybrids https://www.ign.com/[...] 2020-07-20
[8] 서적 Mobile Forensics: An Introduction from Indian Law Enforcement Perspective Springer 2009
[9] 서적 Accelerating energy innovation : insights from multiple sectors University of Chicago Press 2011
[10] 서적 The atme AVR microcontroller : MEGA and XMEGA in assembly and C Delmar Cengage Learning 2014
[11] 서적 Electronic technology, corporate strategy, and world transformation https://archive.org/[...] Quorum Books 1995
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[13] 웹사이트 13 Sextillion & Counting: The Long & Winding Road to the Most Frequently Manufactured Human Artifact in History https://www.computer[...] 2019-07-28
[14] 웹사이트 What Is a MOSFET? A Basic Definition https://www.tomshard[...] 2019-09-17
[15] 웹사이트 Computer Hardware Market Size, Trends and Global Forecast To 2032 https://www.thebusin[...] 2023-03-03
[16] 뉴스 How to recycle your old computer http://www.digitaltr[...] 2017-04-18
[17] 웹사이트 Newtech Recycling Specializes in Computer Disposal, Laptop Disposal, Desktop Disposal Mainframe Disposal and Server Disposal https://web.archive.[...] 2017-04-18
[18] 웹사이트 TANTALUM https://web.archive.[...] 2019-03-03
[19] 웹사이트 TANTALUM https://minerals.usg[...] 2019-03-03
[20] 웹사이트 Obsolete Computers, "Gold Mine," or High-Tech Trash? Resource Recovery from Recycling https://pubs.usgs.go[...] 2019-03-04
[21] 웹사이트 Electronic Devices a Rich Source of Precious Metals for Recyclers https://www.thebalan[...] 2019-03-04
[22] 뉴스 The Toxic Components of Computers and Monitors http://smallbusiness[...] 2017-04-26
[23] 웹사이트 What's Going On with Electronic Waste? – Electronics TakeBack Coalition http://www.electroni[...] 2017-04-26
[24] 웹사이트 What Happens to your Discarded Old Computer? https://computer.how[...] 2008-06-02
[25] 간행물 National Computer Recycling Act of 2005
[26] 웹사이트 Broad Overview of E-Waste Management Policies in the U.S. https://www.epa.gov/[...] 2020-01-17
[27] 뉴스 How can I safely recycle my old PCs? https://www.theguard[...] 2017-04-26
[28] 웹사이트 ハードウェアとは https://kotobank.jp/[...]
[29] 서적 PC hardware : a beginner's guide https://archive.org/[...] Osborne/McGraw-Hill
[30] 웹인용 Parts of computer http://windows.micro[...] Microsoft
[31] 보고서 First Draft of a Report on the EDVAC https://web.archive.[...] University of Pennsylvania 1945-06-30
[32] 웹인용 The Von Neumann bottleneck http://aws.linnbento[...]
[33] 서적 Accelerating energy innovation : insights from multiple sectors https://archive.org/[...] University of Chicago Press 2011
[34] 서적 The atme AVR microcontroller : MEGA and XMEGA in assembly and C Delmar Cengage Learning 2014
[35] 서적 Electronic technology, corporate strategy, and world transformation https://archive.org/[...] Quorum Books 1995


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