헤드 충돌
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1. 개요
헤드 충돌은 하드 디스크 드라이브(HDD)의 판독/기록 헤드가 플래터 표면에 물리적으로 충돌하는 현상이다. 먼지, 충격, 진동 등으로 인해 발생하며, 자기 저장층 손상 및 데이터 손실을 초래한다. 헤드 충돌은 헤드 완전 접촉형, 헤드 흡착형, 플래터 축 불량 등의 유형으로 나뉘며, 과거에는 노트북에서 흔히 발생했지만, 현재는 자유 낙하 센서, 능동형 하드 드라이브 보호 기술, 그리고 SSD의 보급으로 인해 발생 빈도가 줄어들었다.
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| 헤드 충돌 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 유형 | 디스크 드라이브 장애 |
| 원인 | 먼지 또는 오염 물질 충격 노후화 |
| 영향 | 데이터 손실 디스크 드라이브 손상 |
| 세부 사항 | |
| 설명 | 하드 디스크 드라이브의 읽기-쓰기 헤드가 플래터 표면에 접촉하는 현상 |
| 추가 설명 | 헤드와 플래터 사이의 간격은 매우 좁기 때문에 작은 먼지 입자나 충격으로도 발생 가능 |
| 복구 | 전문 데이터 복구 서비스 이용 클린룸 환경 필요 |
| 예방 | |
| 방법 | 하드 디스크 드라이브에 충격 주지 않기 깨끗한 환경에서 사용 정기적인 백업 |
2. 헤드 상세
헤드는 하드 디스크 드라이브 플래터 표면 위를 떠다니며 데이터를 읽고 쓴다. 1990년대 중반 코너 페리페럴스에서 제조한 일부 드라이브는 얇은 액체 층을 사용하기도 했지만,[6] 일반적으로 헤드는 플래터 표면에 갇힌 얇은 공기막 위를 이동한다.[1] 헤드와 플래터 사이의 거리는 비행 높이라고 부르며, 매우 미세하다.
플래터 표면은 윤활제 역할을 하는 테플론과 같은 물질과 그 아래 스퍼터링된 탄소층으로 보호된다.[7] 이 층들은 자기층(데이터 저장 영역)을 보호하는 역할을 한다.[2] 디스크 읽기 및 쓰기 헤드는 박막 기술을 사용하여 만들어지며, 보호층을 긁을 수 있을 정도로 단단하다.[7]
2. 1. 헤드 충돌의 원인
먼지나 기타 이물질, 과도한 충격이나 진동(예: 작동 중인 드라이브를 실수로 떨어뜨리는 경우) 등으로 인해 헤드가 디스크에 부딪혀 헤드 충돌이 발생할 수 있다. 헤드 충돌 발생 시, 자기 저장 층이 파괴되고 헤드가 손상될 수 있다.[7] 손상된 영역의 미세 입자가 다른 영역으로 떨어져 더 많은 헤드 충돌을 일으키고, 심각한 데이터 손실과 드라이브 손상을 초래한다. 일부 최신 하드 디스크에는 자유 낙하 센서가 통합되어 실수로 드라이브를 떨어뜨려 발생하는 헤드 충돌을 방지한다.[2]3. RPM에 따른 차이
대부분의 최신 드라이브는 분당 5,400~15,000 RPM 사이의 속도로 회전하기 때문에 자기 코팅에 가해지는 손상은 광범위할 수 있다. 7,200 RPM에서 플래터의 가장자리는 시속 120km/h 이상으로 이동하며, 충돌된 헤드가 플래터 표면을 끌면서 읽기/쓰기 헤드는 일반적으로 과열되어 헤드가 식을 때까지 드라이브 또는 적어도 일부를 사용할 수 없게 된다.[1]
4. 과거의 헤드
구형 드라이브는 일반적으로 훨씬 더 느리게 회전했으며, 매체 표면 위를 더 높이 비행하는 더 큰 헤드를 가지고 있었다. 그러나 많은 경우에 매체가 탈착식 카트리지 또는 팩에 보관되었고 공기 여과가 비교적 조악했기 때문에, 헤드 충돌은 상당히 빈번했고 언제나 비쌌다.[1]
5. 노트북 컴퓨터와 헤드 충돌
노트북 컴퓨터는 고정된 기계보다 떨어뜨리거나 흔들릴 가능성이 높아 헤드 충돌이 자주 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 갑작스러운 움직임이 감지될 때 헤드를 디스크에서 안전한 거리에 "주차"시키는 보호 기술이 개발되었다.
IBM은 2003년 씽크패드 노트북 라인에 능동형 하드 디스크 보호 소프트웨어와 센서를 도입했으며,[3] 윈도우 7이 출시된 2009년경에는 이 기술이 일반화되었다.[4] 이 드라이브들은 갑작스러운 전원 손실 시에도 "자동 주차"되도록 설계되어 헤드 충돌 발생률을 줄였다.
솔리드 스테이트 드라이브(SSD)는 헤드나 디스크가 없어 헤드 충돌 문제가 발생하지 않는다. SSD가 대중화되면서 현대 노트북에서는 헤드 충돌 문제가 거의 사라졌다.
6. 헤드 충돌의 유형 및 원인
헤드 충돌에는 여러 유형과 원인이 있다. 디스크 읽기 및 쓰기 헤드는 보호층을 긁을 수 있을 정도로 단단한 재료를 포함하는 박막 기술을 사용하여 만들어진다. 헤드 충돌은 헤드가 플래터에 충분한 압력을 가하여 자기 저장층을 긁는 힘에 의해 시작될 수 있다.[7]
헤드는 일반적으로 플래터 표면에 갇힌 얇은 공기막 위를 이동하며,[1] 헤드와 플래터 사이의 거리를 비행 높이라고 한다. 플래터의 최상층은 윤활제 역할을 하는 테플론 유사 물질로 만들어졌고, 그 아래에는 스퍼터링된 탄소 층이 있다. 이 두 층은 자기층(데이터 저장 영역)을 읽기-쓰기 헤드의 우발적인 접촉으로부터 보호한다.[2]
하드 디스크 드라이브 내부의 플래터(기록 매체의 원반) 표면 바로 위에 떠 있는 헤드에서 데이터를 읽고 쓴다. 그러나 이 틈새에 먼지 등이 들어가면 헤드 및 자성면에 흠집이 생기기 시작하고, 마찰력에 의해 헤드가 튀어올라 더 큰 흠집이 생길 수 있다. 최악의 경우 헤드가 날아가 버릴 수도 있다. 또한 자성면에 도포된 윤활제(라이너)의 열화가 원인이 되는 경우도 있다.
헤드에 강한 충격이 가해졌을 경우 헤드가 자성면에서 튀어 오르는 등 헤드의 높이가 불안정해져 원반에 흠집을 내는 경우가 있다.
6. 1. 헤드 완전 접촉형
헤드 완전 접촉형은 헤드가 원반에 직접 접촉하는 상태를 말한다. 이는 강한 충격, 먼지, 습도 이상 등으로 인해 발생할 수 있다. 특히 디스크 팩과 같이 탈착식 디스크에서는 먼지가 유입되기 쉬워 헤드 완전 접촉형 문제가 자주 발생한다. 이러한 경우, 자성면과 헤드 모두 손상될 가능성이 높아 데이터 복구가 매우 어렵다.[2]먼지나 기타 이물질, 과도한 충격이나 진동(예: 작동 중인 드라이브를 실수로 떨어뜨리는 경우)은 헤드가 디스크에 부딪히게 할 수 있다. 이로 인해 헤드가 접촉하는 영역의 얇은 자기 코팅이 파괴되고 헤드도 손상될 수 있다. 초기 충돌 이후 손상된 영역의 미세 입자가 다른 영역으로 퍼져나가 더 많은 헤드 충돌을 일으키고, 심각한 손상과 데이터 손실을 초래하여 드라이브를 사용할 수 없게 만들 수 있다.
6. 2. 헤드 흡착형
헤드가 원반에 흡착되는 상태이다. 드라이브 시작 시에 발생한다. 이 상태가 되면 하드 디스크에서 모터 구동음이 나지 않는다. 경년 열화, 오랫동안 전원을 켜지 않은 오래된 하드 디스크 드라이브 등에서 발생한다. 이때, 옆 방향으로 충격을 가하면 복구되는 경우가 있지만, 이미 자기면이 열화되어 일시적인 조치에 불과하다. 이 경우, 즉시 다른 드라이브나 DVD 등의 미디어에 데이터를 백업해야 한다.6. 3. 플래터 축 불량
원반 모터 축이 어긋나 드라이브 내에서 이상 기류가 발생하여 헤드를 휘감아 회전하는 상태이다. 초기 증상으로 모터 구동음이 평소보다 커진다. 또한 읽기 및 쓰기를 반복하므로 컴퓨터가 느려진 것처럼 느껴진다. 일반적으로 베어링의 경년 열화 때문에 발생한다. 최근에는 유체 베어링이 채용되어 경년 열화 문제는 거의 해결되었다.7. 헤드 충돌 방지 기술
현대 하드 디스크는 헤드 충돌을 방지하기 위한 여러 기술을 적용하고 있다. 헤드는 플래터 표면에 갇힌 얇은 공기막 위를 이동하며,[1] 이 거리를 비행 높이라고 한다. 플래터의 최상층은 윤활제 역할을 하는 테플론 유사 물질과 스퍼터링된 탄소층으로 구성되어 자기층을 보호한다.[2]
하지만 먼지, 충격, 진동 등으로 인해 헤드가 디스크에 부딪히면 자기 코팅이 파괴되고, 손상된 입자가 다른 영역으로 퍼져 더 큰 손상을 유발할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 자유 낙하 센서나 능동형 하드 드라이브 보호와 같은 기술이 개발되었다.
7. 1. 자유 낙하 센서
일부 최신 하드 디스크에는 자유 낙하 센서가 통합되어 있어, 실수로 드라이브를 떨어뜨리는 경우 발생하는 헤드 충돌을 방지한다. 헤드 충돌은 노트북 컴퓨터에 하드 드라이브가 처음 탑재된 이후부터 자주 발생하는 문제였는데, 노트북 컴퓨터는 고정된 기계보다 떨어뜨리거나 흔들릴 가능성이 더 높기 때문이다. 이는 컴퓨터 낙하와 같은 갑작스러운 움직임이 감지될 때 헤드를 디스크에서 안전한 거리에 "주차"시키는 보호 기술의 개발로 이어졌다. 능동형 하드 디스크 보호 소프트웨어와 센서는 2003년 IBM이 씽크패드 노트북 라인에 도입하면서 노트북에 등장하기 시작했고,[3] 윈도우 7이 출시되면서 2009년경에 일반화되었다.[4] 이러한 드라이브는 갑작스러운 전원 손실 시에도 "자동 주차"되도록 설계되어 헤드 충돌 발생률을 줄였다.7. 2. 능동형 하드 드라이브 보호
IBM이 2003년 씽크패드 노트북 라인에 능동형 하드 디스크 보호 소프트웨어와 센서를 도입하면서 노트북에 등장하기 시작했고,[3] 윈도우 7이 출시되면서 2009년경에 일반화되었다.[4] 이 기술은 갑작스러운 움직임이나 충격을 감지하면 헤드를 즉시 파킹시켜 디스크와의 접촉을 방지한다. 이러한 드라이브는 갑작스러운 전원 손실 시에도 "자동 주차"되도록 설계되어 헤드 충돌 발생률을 줄였다.8. 헤드 충돌과 데이터 복구
헤드는 일반적으로 플래터 표면에 갇힌 얇은 공기 막 위에 떠 있다. 1990년대 중반 "Conner Peripherals"에서 제조한 일부 드라이브는 얇은 액체 층을 사용하기도 했다.[6] 헤드와 플래터 사이의 거리를 비행 높이라고 한다. 플래터 최상층은 테플론 같은 윤활제 역할을 하는 소재로 만들어졌고, 그 아래에는 스퍼터링된 탄소층이 있다. 이 두 층은 자기층(데이터 저장 영역)을 보호한다.[7]
디스크 읽기 및 쓰기 헤드는 박막 기술을 사용하여 만들어지며, 보호층을 긁을 수 있을 만큼 단단한 재료를 포함한다. 헤드 충돌은 헤드가 플래터에 강하게 압력을 가하여 자기 저장 층을 긁어낼 때 발생한다. 먼지, 이물질, 과도한 충격이나 진동 등으로 인해 헤드가 디스크에 부딪히면, 접촉 영역의 얇은 자기 코팅이 파괴되고 헤드도 손상될 수 있다. 손상된 영역의 미세 입자는 다른 영역으로 퍼져나가 더 많은 충돌을 일으켜 심각한 손상과 데이터 손실을 초래할 수 있다.
최근 일부 하드 디스크에는 자유 낙하 센서가 내장되어 실수로 드라이브를 떨어뜨릴 때 발생하는 헤드 충돌을 방지하기도 한다.
8. 1. 데이터 복구의 어려움
헤드 완전 접촉형 충돌은 헤드가 원반(플래터)에 직접 닿아 발생하는 현상이다. 강한 충격, 먼지, 습도 이상 등이 원인이며, 주로 탈착식 디스크 팩에서 먼지 유입으로 인해 발생한다. 이 경우 자성면과 헤드 모두 손상되어 데이터 복구는 거의 불가능하다.[6][7]헤드 흡착형 충돌은 드라이브 시작 시 헤드가 플래터에 붙어버리는 현상이다. 모터 구동음이 들리지 않으며, 주로 노후화되거나 오랫동안 사용하지 않은 하드 디스크에서 발생한다. 옆 방향으로 충격을 주면 일시적으로 복구될 수 있지만, 이미 자기면이 손상되었을 가능성이 높으므로 즉시 데이터를 백업해야 한다.
참조
[1]
서적
Popular Science
https://books.google[...]
Bonnier Corporation
1993-04
[2]
서적
Handbook of nanoscale optics and electronics
Academic Press
2010
[3]
웹사이트
IBM ThinkVantage Technologies: Hard Drive Active Protection System
https://www.anandtec[...]
2021-03-22
[4]
웹사이트
HP Notebook PCs - Use ProtectSmart to Prevent Hard Drive Damage
https://support.hp.c[...]
2020-12-28
[5]
웹사이트
【データ復旧のプロに聞く ストレージ運用のコツ】イマドキのHDDの復旧方法。制御と対話、そして復元率とは? - PC Watch
https://pc.watch.imp[...]
2023-11-03
[6]
서적
Popular Science
https://books.google[...]
Bonnier Corporation
1993-04
[7]
서적
Handbook of nanoscale optics and electronics
Academic Press
2010
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