[논문]하드디스크 드라이브의 슬라이더 구동정지 기간 및 검색조건 변화에 따른 입자 발생 경향

박희성; 황정호; 좌성훈

doi:10.22634/ksme-b.2000.24.8.1056

문제 정의

본 논문에서는 HDD의 구동직후와 구동 중에서 입지가 발생하는 원인에 관하여 연구하였다. HDD를 5분에서 3~4 개월 동안 power-off 시킨 뉘에 구동을 시작하여 입자 발생경향을 측정하였으며 power-off 기간(rest time)과 입자발생 경향의상관관계.

가설 설정

(3) 슬라이더가 부상하고 있는 위치와 입자 발생과는 연관이 잆으며, 슬라이더가 부상하고 있는 상태에서 움직임이 활발할수록 많은 입자가 발생하는 것으.코 생각된다.

제안 방법

실험장치는 내부 공기가 CPC로 샘플링 되는 만큼의 공기를 드라이브 내부로 공급해 주기위한 HEPA(High Efficiency Particulate Air) 필터, 청정공기가 적절히 유입되는지를 점검하기 위한 유량계, HDD, CPC 및 PC로 구성하였다. HDD 내부공기의 샘플링 프료브는 내경 3mm인 파이프를 사용하였■으며, HDD 내부 유동의 속도가 작아서 입자의 샘플링 효과가 높고 슬라이더와 디스크 표면의 접촉이 발생하는 디스크의 랜딩존(landing zone)에 수직으로 삽입하였다. 샘플링 프로브와 청정공기 유입부분은 Fig.
HDD(8.4 GB, 4 heads)의 커버에 내부 유동 셈플링을 위한 구멍과 청징 공기를 공급하는 부분을 가공하였고, 내부공기순환필터 (recirculation filter)믈 제거하여 입자가 필터에 의해 손실되지 않고 최대한 샘플링 될 수 있게 하였다. 입자 개수 즉정기는 TSI CPC (Condensation Particle Counter) 3022A 모델로, 샘플링 유량 0.
연구하였다. HDD를 5분에서 3~4 개월 동안 power-off 시킨 뉘에 구동을 시작하여 입자 발생경향을 측정하였으며 power-off 기간(rest time)과 입자발생 경향의상관관계. 루부터 입자 발생원인이 슬라이더와 디스■크 사이의 징지마찰(stiction)로 인한 것임을 예측하였다.
2의 랜딩존에 위치한다. HDD의 구동 정지시간(rest time, power-off time)을 5분, 30분, 1시간, 4시간, 18 시간 및 3~4 개월로 변화시켜가며 구동시켰을 때 입자가 발생하는 경향올 측정하였다. 또한 슬라이더가 디스크 실린더 0번, 4000번, 8000번, 12260번의 위치(Fig.
로 접촉의 가능성은 높아질 것으로 생각된다. 따라서 슬라이더의 움직임과 입자외 발생 경향과의 관계를 규명하기 위해 슬라이더를 Fig. 2의 실린더 번호를 이동하는 상태로 유지 시켰을때와 슬라이더를 랜덤하게 디스크 표면의 데이터 영역을 읽기/쓰기를 수행시켰을 때의 입자 발생 경향을 구하였다.
루부터 입자 발생원인이 슬라이더와 디스■크 사이의 징지마찰(stiction)로 인한 것임을 예측하였다. 또한 PC믈 사용하여 슬라이더를 디스크의 반경방향 인정부분 및 진체 영역을 몇 가지 조건으로 검색하여 각 검색조건에 따라 발생하는 입자의 개수를 즉정하였다. 그 결과 HDD 구동 중의 입자 발생경향은 슬라이더의 김색조건과 상관관계가 있으며, 슬라이더가 디스크 표면올 정상석으로 부상하는 상태에서도 입자가 발생함올 밝혔다.
HDD의 구동 정지시간(rest time, power-off time)을 5분, 30분, 1시간, 4시간, 18 시간 및 3~4 개월로 변화시켜가며 구동시켰을 때 입자가 발생하는 경향올 측정하였다. 또한 슬라이더가 디스크 실린더 0번, 4000번, 8000번, 12260번의 위치(Fig. 2 참조)에서 부상할 때, 디스크 표면올 부분적으로 검색할 떼, 77.리고 랜덤 검색할 때 발생된 입자의 개수를 측정하였다.
같은 순서로 진행하였다. 먼저 HDD를 정지시킨 상태에서 외부의 청정한 공기를 HDD 내로 유입시키면서 CPC 루 배경 입자 오염도(background level)를 모니터링하였다. 배경 오염도가 츅정된 입자의 개수에 비해 미세한 정도가 되면 HDD를 구동시키고 CPC로 입자 개수를 측정하며, 측징이 끝나면, 다시 배경오염도를 측징하여 발생한 입자 개수와 비교한 후 데이터의 신뢰싱을 평가하였디.
먼저 HDD를 정지시킨 상태에서 외부의 청정한 공기를 HDD 내로 유입시키면서 CPC 루 배경 입자 오염도(background level)를 모니터링하였다. 배경 오염도가 츅정된 입자의 개수에 비해 미세한 정도가 되면 HDD를 구동시키고 CPC로 입자 개수를 측정하며, 측징이 끝나면, 다시 배경오염도를 측징하여 발생한 입자 개수와 비교한 후 데이터의 신뢰싱을 평가하였디..
변- 실험에서는 정지마찰을 증가시키기 위해 HDD의 power-off 기간을 5분, 30분, 1시간, 4시간, 18 시간 그리고 3~4 개월로 변화하였다. 각 싱지시간이 지나면 HDD를 구동시켜 슬라이더가 실린더 0번에 위치할 때 발생되는 입자의 누적 개수를 Fig.
본 실험은 슬라이디가 랜딩존에 머무르는 시간 변화와 디스크 반경방향으로의 슬라이더 부상 위치 변화 및 슬라이더가 디스크 표면의 데이터영역을 김색하는 모드를 변화시켜 가며, 입자의 발생 경향을 측정하여 입자가 발생하는 원인을 예측하였다. 실험의 정확성을 검증하기 위해 HDD를 구동하지 않은 상태에서 내부공기를 샘플링하여 측정한 배경오염도는 0.
3에서 볼 수 있다. 슬라이더가 OD에서 부상하는 동안에 입자가 발생되는 원인욘 슬라이더와 디스크 표면의 간헐적인 접촉 떼문이라고 생각되는데, 이러한 접촉이 슬라이더의 움직임과 슬라이더가 부상하는 위치에 따라 어떠한 관계가 있는지를 규명하기 위해 구동 상태에서 입자 발생 경향을 그래主로 표시하고 슬라이더의 부상 위치 변화에 따른 입자의 발생경향과 서로 비교하였다.
1에 나타낸 바와 같고, 실험환경은 Class 100, 온도 28 ℃, 습도 40 %의 클린부스 (clean booth) 이다. 실험장치는 내부 공기가 CPC로 샘플링 되는 만큼의 공기를 드라이브 내부로 공급해 주기위한 HEPA(High Efficiency Particulate Air) 필터, 청정공기가 적절히 유입되는지를 점검하기 위한 유량계, HDD, CPC 및 PC로 구성하였다. HDD 내부공기의 샘플링 프료브는 내경 3mm인 파이프를 사용하였■으며, HDD 내부 유동의 속도가 작아서 입자의 샘플링 효과가 높고 슬라이더와 디스크 표면의 접촉이 발생하는 디스크의 랜딩존(landing zone)에 수직으로 삽입하였다.

성능/효과

(1) HDD의 구동 이후에 많은 입자가 발생되는데, HDD의 정지시간에 비례하여 발생되는 입자의 수가 증가한다.
(2) 슬라이더가 디스크 표변을 완전히 부상한 이후에도 입자가 발생하는데, 디스크 표면과의 간헐적인 접촉에 의한 마멸 입자가 발생되는 것으로 예측된다.
또한 PC믈 사용하여 슬라이더를 디스크의 반경방향 인정부분 및 진체 영역을 몇 가지 조건으로 검색하여 각 검색조건에 따라 발생하는 입자의 개수를 즉정하였다. 그 결과 HDD 구동 중의 입자 발생경향은 슬라이더의 김색조건과 상관관계가 있으며, 슬라이더가 디스크 표면올 정상석으로 부상하는 상태에서도 입자가 발생함올 밝혔다.
3은 HDD를 구동 시켰을 때 발생되는 입자를 측정한 결과의한 예이다. 매 60초 동안 측징된 입자의 개수를 시간평균하여 막대 그래프로 나타내었는데, 구동초기에만 많은 입자가 측정되었으며, 구동 직후에는 Park 등⑹의 결과와는 달리 입자 발생이 미미하였다. 이러한 원인은 저장용량이 100 MB(Park 둥但)와 84 GB(본 실험)로, HDD 내의 슬라이더와 미디어 인터페이스의 설계 차이 때문인 것,로 생각된다.
043 개/sec 의 입자가 측정되었다. 슬라이더가 움직이는 폭이 클 때 입자가 더 많이 발생된 경향올 보이며, 세 부분으로 나누었올 때는 입자의 발생 경향이 슬라이더가 OD에서 부상했을 때의 입자 발생 경향과 뚜렷하게 차이가 나타나지 않았다. 또한 슬라이더가 ID 쪽에서 움직일 때와 OD 쪽에서 읍직일떼도 입자 발생 경향에는 차이점이 크게 나타나지 않았다.
실험의 정확성을 검증하기 위해 HDD를 구동하지 않은 상태에서 내부공기를 샘플링하여 측정한 배경오염도는 0.001 개/sec 이하로-, 본 실험의 결과에는 거의 영향을 미치지 않았다.
이러한 결과로 보아 슬라이더가 움직이고 있는 상태에서의 발생하는 입자의 수는 슬라이더가 활발히 움직일수록 디스크 표면과 접촉가능성이 높아서 많은 입자가 발생뵌 것으로 생각된다.

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