HDD 신뢰성과 수명의 변화 - 기술적 진보로 디스크 사용 수명 연장

요즘 누가 HDD를 사용 하냐~ 생각 하는 분들도 계실 겁니다.
유튜브나 웹사이트, 학업용이나 게임용으로만 사용하는 컴퓨터 환경에서는 M.2 SSD 용량을 아무리 많아 봐야 4T 이상 사용할 일이 없기 때문에 저장용 추가 HDD 를 사용하지 않는 사용자들이 대부분 입니다. 
하지만, 생산과 편집, 개발 환경을 사용하는 작업자들에게 HDD는 아직 대체하기 어려운 저장 매체 입니다. 

HDD는 지난 수십 년 동안 저장 매체로서의 역할을 해왔으며, 용량과 속도 뿐만 아니라 신뢰성과 수명에 대한 연구가 지속적으로 이루어져 왔습니다. 
예전에는 기업과 개인 사용자들은 HDD의 평균 수명을 5년으로 간주하고 디스크 교체 주기를 설정해 왔습니다.
제 환경에서도 과거에는 사용 시작 후 5년까지만 실사용 디스크로 사용하고, 이후에는 새로운 디스크로 교체하는 방식이 일반적이었습니다. 메인 사용 5년 수명은 넘긴 기존 디스크들은 3차 백업 서버에서 활용되었으며, 이 서버는 32베이로 구성되어 언제든지 고장 나도 무방한 백업 시스템 단계에서 디스크 수명 테스트를 수행하는 역할을 했습니다. 디스크 수명과 관리에 대한 직접적인 데이터가 필요했기 때문 입니다.

최근 7년 이상 사용된 HDD들이 여전히 정상적으로 작동하고 있으며, 이는 HDD 기술 발전과 제조 공정의 개선 덕분으로 분석 됩니다. 특히, 수명 테스트 서버로 이동한 디스크들이 7년이 넘어도 고장 나지 않고 있으며, 하루 종일 전원이 켜져 있는 21대의 6TB HDD들이 여전히 매우 양호한 상태를 유지하고 있습니다. 

 

HDD의 신뢰성은 일반적으로 MTBF(Mean Time Between Failures, 평균 고장 간격)와 AFR(Annualized Failure Rate, 연간 고장률)로 평가 합니다.
 

MTBF: 제조업체가 예측하는 HDD의 평균 고장 간격으로, 일반적으로 수백만 시간 단위

AFR: 일정 기간 동안의 고장률을 백분율로 나타낸 값으로, 기업용 HDD의 경우 0.5%~2% 범위에 속함

 

HDD의 상태를 평가하는 주요 방법 중 하나는 SMART(Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology) 데이터를 활용하는 것 입니다. 
 

Reallocated Sectors Count: 불량 섹터가 새롭게 할당된 횟수

Power-On Hours (POH): HDD가 켜져 있던 총 시간

Spin Retry Count: 스핀업 재시도 횟수

Read Error Rate 및 Seek Error Rate: 데이터 읽기 및 탐색 오류율

SMART 지표 값을를 통해 HDD의 실제 수명을 예측하고, 장기간 사용 가능한지 평가할 수 있습니다.

과거에는 HDD의 평균 수명이 5년으로 잡았고, 실제로도 메인 디스크로 매일 사용되는 저장용 디스크의 경우 5년 차부터 디스크 오류나 고장률이 급격히 증가했습니다. 하지만, 최근 데이터에서는 7년 이상 사용된 HDD의 고장률이 과거보다 낮아지고 있습니다.

 

 

HDD 제조업체들은 지난 10년 동안 플래터와 헤드 소재의 내구성을 강화 하는 소재 개선과 베어링/모터 품질 개선, ECC 오류 정정 기술, 펌웨어 최적화 등의 다양한 기술적 개선이 이뤄져 왔습니다. 또한 Helium-filled HDD(헬륨 충전 HDD)와 같은 신기술이 보편화 되면서, 마찰과 열 발생이 줄어들어 장시간 사용에도 안정적인 제품을 생산하고 있습니다. 

 

저장 데이터 장기 보존을 필요로 하는 사용자들 환경과 인식도 많이 개선돼, 시스템의 일정한 온도와 진동이 적은 환경 구성에 신경쓰게 된 것도 수명 연장에 도움이 되고 있습니다. (개인용 HDD의 경우 전원 사이클(켜짐/꺼짐)이 많으면 기계적 스트레스가 증가하여 수명이 단축됩니다.)

데이터 센터들에서의 통계 자료를 보면, HDD 연간 고장률 (AFR) 변화 수치는 7년 이상 사용된 HDD 연간 고장률이 1% 이하로 유지되고 있습니다. 

 

제조사	모델	사용 연수	AFR (%)
Seagate	ST6000DX000	7년	0.85%
HGST	HUH721010ALE600	7년	0.67%
Western Digital	WD60EFRX	7년	1.20%

 

다만, 이 자료는 6T 모델에 한정된 데이터 입니다. Backblaze 에서 제공하는 통계에서는 HDD 모델과 제조사에 따라 고장률이 다르게 나타 납니다. 
하지만 전반적으로 볼때, 데이터 센터들에서의 HDD들중 개인 사용자들이 사용중인 모델들의 경우 사용 수명이 늘어나고 있습니다.

사용자가 직접 관리하는 HDD의 경우에도 7년 이상 정상적으로 작동하는 사례가 늘어나고 있습니다.

 

HDD의 신뢰성과 수명은 예전에 비해 향상돼 왔고, 5년이 아닌 7년 이상 사용이 가능한 사례가 증가하는 경향이 확인되고 있습니다.

HDD 사용 수명이 늘어 나는 것은 사용자들에게도 좋은 일 입니다. 신뢰 수명을 5년에서 7년으로 변경 하는 것 만으로도 많은 디스크를 사용하는 환경에서는 매년 수십 만원을 절약할 수 있습니다.
SMART 데이터를 지속적으로 모니터일 하면서 관리하고, 최소 2중 백업이 갖춰진 환경에서는 디스크 신뢰 수명을 7년 이상으로 정해도 무방하다 생각 됩니다.