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SSHD가 못다한 꿈 이뤄줄까? 인텔 옵테인 메모리 32GBHDD에 날개 달아줄 최고의 서포터, 무한 잠재력 지닌 옵테인메모리
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승인 2017.05.15  19:07:12
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PC 저장장치는 계속 진화해 왔다. 1956년, 약 5MB 가량을 저장할 수 있었던 1.2톤의 하드디스크를 시작으로 60년 가량이 지난 현재는 당시보다 200만 배 이상 많은 10TB 용량을 다룰 정도가 되었다. 크기는 획기적으로 줄었음은 물론, 속도 또한 비약적으로 빨라졌다. 그러나 더 빠른 컴퓨팅 환경을 갈구했던 이들은 약 10년 전 본격적인 상용화를 시작한 SSD(Solid State Drive)로 다시 발전해 지금에 이르고 있다. 용량은 줄었지만 속도는 하드디스크의 3~5배 가량으로 빨라져 답답한 애플리케이션 처리 속도를 크게 개선하는데 성공했다.

저장장치는 현재 자기 디스크(플래터)를 빠르게 회전시켜 데이터를 읽고 쓰는 하드디스크와 낸드플래시라는 반도체에 데이터를 읽고 쓰는 SSD로 양분된 상태다. 전자는 성능은 떨어지지만 저장 공간과 가격적인 면에서 이점이 있으며, 후자는 뛰어난 성능을 갖췄지만 공간과 가격적인 점에서 불리한 모습을 보여주고 있다. 때문에 어느 한쪽이 압도적인 시장 점유를 하는 것이 아니라 어느 정도 상호보완적인 모습을 취하면서 동반 성장하는 중이다.

현재 많은 PC 사용자들은 두 장치를 혼합 사용하는 형태를 취하고 있다. 적은 용량의 SSD로 운영체제와 약간의 애플리케이션, 게임 정도를 설치하고 하드디스크에는 대용량 파일들을 설치하고 있다. 예로 고해상도 사진이나 영상, 설치파일 등이 대표적이다.

문제는 현재의 애플리케이션 용량이 소용량 SSD에 설치하기에 버거울 정도로 덩치가 커졌다는 점에 있다. 게임만 하더라도 과거의 수 GB 용량을 벗어나 수십 GB 용량이 필요할 정도가 되었다. AAA급 게임의 설치 용량은 평균 40~60GB를 상회하고 게임에 따라 100GB에 달하는 설치 공간을 요구하는 것도 심심치 않게 보인다. 현재 주력인 240~480GB의 SSD로도 운영체제와 애플리케이션, 게임 2~3개만 설치하면 용량이 0에 가까워지는 상황을 목격하게 된다.

그렇다고 SSD의 용량을 키우자니 가격이 문제다. 1TB 가량의 SSD는 6~8TB 하드디스크를 구매할 수 있을 정도의 높은 가격에 형성되어 있다. 성능을 따지자니 가격과 용량이 울고, 반대로 접근하자니 성능이 운다. 진퇴양난이라는 표현이 딱 어울린다.

이를 극복하기 위해 하드디스크 업계는 많은 노력을 기울였다. 대표적인 것이 SSHD. 하드디스크에 SSD를 결합해 속도와 용량이라는 두 마리 토끼를 잡자는 것이었다. 물론 적은 용량의 낸드플래시 공간과 SATA 6Gbps 인터페이스의 대역폭 한계로 인해 전체적으로는 아쉽다는 평이었지만 성능과 기술적 완성도는 가능성이 충분하다는 평을 받았다. 그리고, 최근 공개된 인텔 옵테인(Optane)은 이런 SSHD의 완성형을 꿈꾸고 있다.

   
 

인텔 옵테인 메모리 시리즈 32GB

용 량

32GB

인터페이스

NVMe / PCI-Express x2, x4 (M.2)

읽기 속도

무작위 최대 24만 IOPS

쓰기 속도

무작위 최대 6만 5000 IOPS

컨트롤러

불명

메모리 타입

3D 크로스포인트(XPOINT)

TBW / 보증

약 180TB / 5년

가격

미정

제품 문의

인텔 (http://www.intel.co.kr)

여느 M.2 SSD와 다르지 않은 디자인

인텔 옵테인 메모리의 디자인은 여느 M.2 기반 SSD들과 다르지 않다. 대신 모듈의 구성이 단순하다는 것이 차이점이라면 차이점이다. 타 SSD는 낸드플래시 모듈 구성이 용량에 따라 여럿 탑재되는 경향이 있는데, 리뷰에 쓰인 제품(32GB)은 단 2개의 모듈만 탑재된 상태다.

   
M.2 2280 규격을 따르는 인텔 옵테인 메모리

규격은 2280, 80mm 길이를 제공한다. 때문에 대부분 메인보드에 사용 가능할 것으로 예상된다. 하지만 일부 초소형 플랫폼은 장착이 어려울 수 있으므로 사전에 확인은 필요하다. 이와 별개로 인텔은 2242(42mm) 길이의 옵테인 메모리를 투입할 예정이므로 참고하자.

옵테인 메모리는 NVMe 기반 또는 PCI-Express x2 또는 x4 레인으로 구성되는 M.2 슬롯에 대응한다. 그러나 처음부터 대응 플랫폼이 정해져 있으므로 이것만 확인하면 사용에 어려움은 없다.

   

▲ 옵테인 기술을 쓰려면 인텔 7세대 코어 프로세서와
200 시리즈 칩셋 메인보드가 있어야 한다

해당 기술을 활용하려면 2가지 준비물이 필요하다. 기본적으로 카비레이크(Kaby Lake) 기술 기반의 7세대 인텔 코어 i3/i5/i7 프로세서와 인텔 200 시리즈 칩셋이 탑재된 메인보드다. 둘 중 하나만 충족된다 하더라도 기술은 사용 불가하다. 예로 스카이레이크 기반 프로세서에 인텔 200 시리즈 메인보드를 조합했거나, 카비레이크 프로세서에 인텔 100 시리즈 메인보드를 조합한 경우다. 이 때 모두 옵테인 기술을 쓸 수 없다.

7세대 코어 프로세서가 준비됐다는 가정 하에 옵테인에 대응하는 메인보드 칩셋은 B250부터 Q250, H270, Q270, Z270이다. 7세대 코어 i3 프로세서에 한해서 C236 칩셋 메인보드가 추가된다. 일반 조립 시장에서는 Q와 C는 구하기 어려우니 실제로는 B250, H270, Z270 칩셋 메인보드를 준비하면 옵테인 사용을 위한 준비가 끝난다.

   
▲ 7세대 코어 프로세서와 200 시리즈 칩셋 메인보드라면
옵테인을 M.2에 연결해 사용하면 된다

이후 메인보드에서도 확인이 필요하다. M.2 슬롯 2개를 제공하는 일부 메인보드는 슬롯 둘 중 하나만 옵테인에 대응하기도 한다. 대부분 1번 슬롯이 옵테인 기술을 쓸 수 있는 상태로 제공된다.

   
하드웨어 외에도 소프트웨어와 펌웨어 등도 준비되어야 옵테인을 제대로 쓸 수 있다

옵테인 기술은 인텔 SRT(Smart Response Technology) 15.5가 준비되어 있어야 한다. 메인보드 또한 바이오스에 이에 대응하는 버전이 설치되어야 완전한 준비가 끝난다. 하드웨어와 소프트웨어의 준비가 모두 마무리되면 옵테인을 완전히 쓸 수 있는 환경이 꾸며진다. 이는 옵테인 메모리가 타 저장장치에 RAID 구성되는 형태를 띄고 있어서다.

이 기술은 저장장치를 RAID로 묶고 소프트웨어로 이를 인지시켜 사용하는 방식을 쓴다. SSHD는 기본적으로 하드디스크에 물리적으로 SSD 역할을 하는 낸드플래시가 수줍게 붙어 있는 방식이라면 옵테인은 상대적으로 느린 저장장치에 물리적인 고속 저장장치를 붙여 캐시로 쓰는 방식을 택했다.

SSD가 아니라면... 인텔 옵테인, 너의 정체는?

인텔 옵테인 메모리는 여느 SSD와는 다른 구성을 갖는다. 일단 용량만 보더라도 평범하지 않음을 알 수 있다. 사실 이 기술은 자체적으로 저장공간이 되는 것이 아니라 다른 저장장치, 예로 SSD나 하드디스크 등과 호흡을 맞추는 보조 형태의 역할을 담당한다. 캐시 메모리라고 보는 것이 이해가 빠르다. 느린 주 저장장치보다 빠른 캐시 메모리를 자주 쓰는 애플리케이션 실행 파일을 불러오는데 활용, 더 빠른 컴퓨팅 성능 체감이 가능하도록 유도하는 방식이다.

   
옵테인의 뿌리는 지난 2015년에 공개한 크로스포인트 기술에 있다

옵테인은 인텔이 지난 2015년에 제안한 3D 크로스포인트(XPoint) 기술에 기반한다. 지난 2012년, 마이크론과 손을 잡고 개발한 메모리 기술로 휘발성 장치인 RAM(Random Access Memory)과 비휘발성 메모리인 낸드플래시의 중간에 있다. 기본적으로 비휘발성이지만 빠른 접근 속도와 메모리 성능을 바탕으로 전체적인 컴퓨팅 성능을 높일 수 있다.

인텔은 이 기술을 설명할 때, 쓰기 내구성과 속도가 플래시 메모리 대비 최대 1000배 가량 빠르고, 지연속도는 NVMe(Non-Volatile Memory express) 기반 SSD와 DRAM 사이를 자랑한다고 했다. 그리고 M.2 인터페이스 외에도 PCI-Express와 DIMM 방식으로도 선보일 예정이라는 점도 강조했다. 궁극적으로 옵테인은 RAM을 대체하기 위한 장치를 목표로 하고 있다.

   
새로운 메모리라는 점을 강조하지만 아직 제약은 있다

하지만 현재로는 제약이 많다. 우선 사용 가능한 플랫폼이 7세대 코어 프로세서와 인텔 200 시리즈 칩셋 메인보드에 기반한다. 이제 세대교체 중인 프로세서 플랫폼에서만 최신 기술을 경험할 수 있다. 때문에 옵테인이 영역을 확대하기에는 상당한 시간이 필요해 보인다.

아직까지 사용처가 한정적인 점도 그렇다. 우선 인텔은 옵테인 메모리를 기존 저장장치의 속도 한계를 끌어 올려주는 조력자 정도로 설정해 놓았다. 그러니까 저장공간을 유지하면서 컴퓨터 속도를 가속하는 것에 초점을 맞췄다는 이야기다. 그러므로 사용처는 SSD보다 하드디스크에 맞춰져 있다고 보는 것이 맞겠다. 저장공간은 부족하지만 속도는 현재로도 충분한 SSD에 다시 반도체 기반의 저장장치를 조력자로 붙일 이유는 없다.

   
현재 인텔 옵테인 메모리는 16GB와 32GB 두 가지가 존재한다

용량만 보더라도 옵테인 메모리 기술의 사용처가 정해진다. 현재 시장에서는 16GB와 32GB로만 구성되어 있다. 운영체제 하나 설치하기 어려운 용량이다. 보조로 쓴다고 하더라도 턱없이 부족한 용량이라 하겠다.

그렇다면 앞서 설명한 것처럼 기존 저장장치에 보조 역할로 활용한다면? 충분한 용량이 될 수 있다. 마치 SSHD의 SSD 캐시처럼 말이다. 이 캐시는 속도가 느려 전체적인 체감 성능 향상에 한계가 있었지만 M.2 인터페이스를 따르는 옵테인이라면 그런 제약도 사라진다. 자주 쓰이는 애플리케이션과 운영체제 관련 파일들을 담아두기만 하더라도 체감속도는 비약적으로 향상된다.

성능 측정

인텔 옵테인 메모리의 성능과 가능성에 대해서 알아볼 차례다. 이를 위해 SSD와 하드디스크를 모두 준비했다. 옵테인은 자체적으로 저장장치의 역할을 하지 못하고 각 저장장치와 결합되는 형태를 취한다. 앞서 언급한 것처럼 SSHD의 형태라고 이해하는 것이 빠르다. 이런 결합이 어떤 시너지 효과를 주는지 여부에 초점을 맞추는 것이 바람직해 보인다.

   
 
<테스트 사양>
- CPU : 인텔 코어 i7 7700K
- 메인보드 : 슈퍼오 C7Z270-CG
- RAM : 크루셜 DDR4-2400 32GB (8GB x 4)
- 저장장치 : 인텔 730 시리즈 SSD 240GB + 도시바 1TB HDD (DT01ACA100)
- 그래픽카드 : 엔비디아 지포스 GTX 1080 파운더스 에디션
- 파워서플라이 : 시소닉 SS-1200XP 1,200W
- 운영체제 : 윈도10 프로 64비트
- 드라이버 : 지포스 382.05 게임 레디 드라이버

Crystal Disk Mark / 무작위 읽기 테스트 (QD32)

먼저 4K 무작위 읽기 테스트를 진행했다. 애플리케이션은 Crystal Disk Mark를 썼다. 저용량 파일을 불러오는 성능에 대한 실력을 가늠할 수 있는 부분이다. 인터페이스가 다른 각각의 저장장치가 옵테인을 만나 어떤 시너지 효과를 주는지의 여부도 확인 가능하다.

먼저 옵테인과 조합하지 않은 상태에서의 성능을 보면 1TB 하드디스크는 140.2MB/s, 240GB SSD는 310.4MB/s의 읽기 속도를 기록했다. 초당입출력(IOPS)로 환산하면 하드디스크는 3만 5890 IOPS, SSD는 7만 9460 IOPS 수준의 성능을 보여준다. 여기까지는 여느 장치들과 전혀 다를 것 없는 수치라 할 수 있다.

그렇다면 옵테인을 만났을 때의 성능은? 먼저 하드디스크는 966.8MB/s를 SSD는 963.1MB/s에 달하는 성능을 보였다. 이 정도만 해도 M.2 기반의 SSD와 비교해도 아쉽지 않은 성능이다. 일반 하드디스크와 비교하면 약 7배, SSD와 비교하면 약 3배 가량 앞서는 수치다. 초당입출력으로 환산해도 SATA 기반 SSD는 가뿐히 앞선다.

   
 
Crystal Disk Mark / 무작위 쓰기 테스트 (QD32)

그렇다면 쓰기 성능은 어느 정도일까? 동일한 테스트 애플리케이션을 활용해 각 장비들의 무작위 쓰기 성능을 측정했다. 그 결과, 읽기와 크게 다른 모습을 볼 수 있었다. 약간의 성능 향상이 있는 경우도 있었지만 오히려 그 반대인 것도 있었다.

먼저 하드디스크는 옵테인 기술의 덕을 크게 본 것으로 나타났다. 기본 상태에서의 쓰기 속도는 93.4MB/s 정도지만 옵테인을 만나면 158.7MB/s로 껑충 뛰었다. 쓰기에서도 성능 향상이 뚜렷하게 존재함을 의미한다.

반면, SSD는 성능 하락이 있었다. 일반 SSD 상태에서의 무작위 쓰기 속도는 208.3BMB/s 였으나 옵테인을 만나니 169.3MB/s로 줄었다. 단순히 SSD를 구매한 소비자가 옵테인 메모리를 조합하면 오히려 손해라는 결론에 도달하게 된다.

그러나 이 같은 결과를 통해 확인할 수 있는 부분은 있다. 어떤 저장장치와 호흡을 맞추더라도 전송 속도는 옵테인 메모리에 묶인다는 점이다. 옵테인 메모리 기술이 저장장치와 메모리 사이의 가교 역할을 한다는 점을 감안하면 어쩔 수 없는 결과이리라. 실제로 하드디스크와 SSD 모두 옵테인과 조합했을 때의 성능이 비슷하게 나온 점이 이를 방증한다.

   
 
PCMark 8 – Home

PCMark 8의 Home Accelerated 항목을 테스트해 얻은 결과를 정리했다. Crystal Disk Mark와 동일하게 하드디스크와 SSD, 각기 저장장치에 옵테인을 구성한 총 4개의 장비의 성능을 측정했다. 실제 환경에서 각 구성이 얼마나 성능에 영향을 주는지 가늠하는 척도 중 하나라 하겠다.

먼저 하드디스크와 SSD는 각각 4318점과 4612점을 기록했다. 전체적으로 성능은 양호한 모습을 보였다. 약간의 차이는 있지만 실제 구동되는 환경에서의 성능만 놓고 보면 큰 차이는 없다. 여기에서 구동 환경은 데이터 로딩 같은 요소를 제외한 부분을 말한다.

여기에 옵테인이 더해지니 성능은 소폭 상승하는 모습이다. 하드디스크는 4479점으로 SSD는 4688점으로 각각 상승했다. 큰 폭까지는 아니지만 옵테인 메모리 조합으로 약간의 성능 향상을 경험할 수 있다는 점에 주목하자.

   
 
PCMark 8 - Storage

PCMark 8의 저장장치 항목만 따로 측정한 결과를 보자. 앞서 진행한 Home Accelerated 항목과 마찬가지로 각각의 저장장치에 옵테인을 구성함으로써 얻는 성능 향상이 존재한다. 하지만 이미 충분한 속도를 제공하는 SSD+옵테인의 조합은 큰 시너지를 내지 못하는 모습이다. 반면, 하드디스크+옵테인의 조합은 비교적 의미 있는 수준의 성능 향상이 있다.

종합적으로 보면 옵테인 메모리는 빠른 읽기 속도를 앞세워 전반적인 성능 향상을 꾀한다. 그러나 상대적으로 쓰기 속도는 뒤쳐지기 때문에 데이터 입력이 많은 환경에서는 극적인 성능 향상을 느끼지 못할 가능성도 존재한다. 반대로 보면 읽기 위주의 환경에서는 무시할 수 없는 성능을 낸다는 것이다.

   
 
윈도 운영체제 부팅 시간

마지막으로 각 저장장치 조합에 따른 윈도 운영체제 부팅 시간을 측정했다. 기준은 전원을 켠 이후부터 윈도 로그인 화면까지 진입하는 순간까지다. 참고로 첫 설치 후 바로 측정이 시작되었기에 실사용이 시작되는 환경에서의 부팅 속도는 더 늦어질 수 있음을 참고하자.

먼저 옵테인이 없는 상태에서의 부팅 시간을 보자. 당연한 결과겠지만 하드디스크가 41.3초로 가장 늦고 SSD는 27.5초로 빠르다. 많은 PC 사용자들이 SSD를 선호하는 이유가 여기에 있다. 부팅 속도 외에도 전반적인 성능 향상을 가져다 주니 말이다.

이번에 옵테인을 각각 조합해 봤다. 그 결과, 하드디스크+옵테인은 33.1초로 8초 가량 단축되었다. 사용하면서 조금씩 느려지겠지만 이보다 더 느려질 하드디스크보다 의미 있는 수치를 기록했다. 반면, SSD는 약 0.6초 빨라지는 것에 그쳤다. 이는 SSD가 충분히 빠르기 때문으로 분석된다.

   
 
향후 활용 범위와 가능성에 기대를

테스트 결과, 옵테인 메모리는 SSD보다 하드디스크와의 결합에서 좋은 모습을 보여준다. 하지만 극적이라고 보기엔 한계가 있고 약간의 성능 향상을 가져온다. 아무리 M.2의 PCI-Express 레인을 활용한다고 하지만 옵테인과 저장장치를 거치는 과정에서 생기는 병목도 해결해야 할 과제 중 하나로 손꼽힌다. 지금 당장 제품을 놓고 보면 SSD와 하드디스크의 조합이 현명해 보일 수 있다.

   
 
그러나 가능성과 활용 범위를 따진다면 옵테인의 가능성은 엄청나다. 일단 SSD의 구매 비용에 어려움을 겪는다면 하드디스크에 옵테인을 결합, 성능 향상을 조금이나마 노려보는 것도 방법 중 하나다. 고부하 작업이 아닌 가벼운 애플리케이션 위주의 PC 활용 환경이어도 효과적일 가능성이 있다.

또 다른 시장은 엔터프라이즈다. 대규모 데이터가 오가는 환경에서는 옵테인 메모리의 작동 방식이 가격대 성능비로 최적이다. SSD를 대규모로 구입해 비용 부담을 안지 않아도 기존 하드디스크 시스템에 옵테인을 조합, 데이터 입출력의 효율을 높이는 것이 가능하다. PC 시스템도 위와 비슷한 환경이라면 도움이 되지 않을까 예상해 본다.

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