광디스크

광디스크(Optical disc, OD)란 빛의 반사를 이용하여 자료를 저장하고, 읽어내는 저장 매체다. 광학 디스크 드라이브(Optical Disc Drive, ODD)라고 부르기도 한다.

개요

일종의 미디어 개념으로서, 레이저 고 에너지 열을 이용하여 광디스크면에 특정한 변화를 주어 정보를 인식하는 장치이다. 디지털 방식으로는 음반인 컴팩트디스크가 대표적이고, 아날로그 방식으로는 비디오디스크인 레이저 디스크가 대표적이다. 이 외에도 CD-ROM(재생전용), WORM(추가기록형 디스크), ERASABLE(삭제 가능형 디스크) 등이 있다. 이것은 자기 기술과, 신세대 광기술의 응용을 통하여 탄생된 기억매체다. 기존에 사용하던 대표적인 자기 디스크인 플로피 디스크와 하드 디스크 만으로는 급속도로 늘어나는 자료량을 감당할 수 없었고, 이러한 시대적 요구에 부흥하고자 대량정보의 저장 및 취합 분석과 신속한 의사결정에 필연적인 요소인 광디스크가 등장하였다. 광디스크를 컴퓨터 기억장치로 사용하기 위해 기억매체로서의 광디스크 연구도 지속적으로 진행되어왔는데, 가장 먼저 WORM이 개발되었다. WORM은 한 번 입력하면 수정할 수 없는 디스크로, 이를 해결하고자 자유롭게 읽고, 수정할 수 있는 광자기 디스크가 개발되었따. 광자기 디스크는 레이저광을 사용하기 때문에 광디스크의 일종이라고 볼 수 있지만, 플로피디스크나 하드디스크 등과 같이 자력에 의한 기억방식을 사용한다.

특징

투명한 화학물질이 기록 층을 감싸고 있어 먼지나 오물이 묻는 것을 방지하기 떄문에 안전하고, 온도나 습도의 영향을 적게 받아 10년 이상 장기간 보관이 가능하다. 광디스크 1장의 직경은 13cm, 기억용량은 650MB로, 5.25인치 플로피 디스크의 1천장 분량, A4용지 200페이지의 책을 1500권 이상 수록할 수 있는 대용량 장치이다. 자기 드라이브에서는 디스크 표면과 헤드와의 간격이 0.25micron으로 거의 근접한 반면, 광디스크는 1mm 이상 떨어져 있어 헤드의 손상이 없다. 레이저로 초점을 맞추기 때문에 광비트를 기록하기 위해 필요한 기억영역이 자기 미디어보다 훨씬 적게 사용된다. 저장 밀도가 하드 드라이브 디스크 및 자기테이프 그리고 플로피 디스크의 100배이다. 현재 같은 용량의 하드디스크와 가격이 거의 비슷하지만, ERASABLE 광디스크는 플로피 디스크와 같이 미디어만 교환해주면 무한하게 사용할 수 있다. 그러나 처리 속도가 늦고, 가격이 비싸고, 표준화 및 호환성이 결여되었다는 단점이 있다. CD-ROM은 대용량이라는 장점이 있긴 하지만, 사용자에게 제공할 수 있는 혜택이 그뿐이다. 엑세스 타임이 하드디스크에 비해 현저하게 떨어지기 때문에 빠른 속도로 컴퓨터 주기억장치 사이를 오가며 데이터를 처리할 만한 능력은 전혀 기대할 수 없을 뿐 더러, 새롭게 생성된 정보를 저장하는 일조차 거부한다. CD-ROM은 매체 안에 담겨진 내용에 따라 가격이 엄청나게 차이가 나는데, 공개 소프트웨어가 들어있는 경우, 465달러부터 데이터베이스가 수록되어있는 것은 2,000달러를 호가한다. 국내업체에서 구입할 경우 30~50%의 마진과 약 30%의 관세가 부가적으로 따른다. 또한 WORM은 한 번 기록할 수 있는 ㄴ기능을 넣기 위해 고도의 레이저 기술이 요구되어 CD-ROM에 비해 훨씬 고가의 가격을 갖는다. CD-ROM은 1985년 11월 CD-ROM은 하이 시에라 포맷(High Sierra Format, HSFP)라는 ISO 9660 표준 포맷과 동일한 특수포맷을 함으로써 기억, 저장이 가능한 매체로 태어났다. 현재는 ISO 9660이라는 표준 규격이 마련되어 있어 호환성에 있어서는 제일 무난한 매체이다. 때문에 오랜 연륜만큼이나 두터운 사용자층을 확보하고 있다. WORM은 표준화가 안 되어 있어 경쟁기종들의 포맷들이 서로 달라 타기종이 데이터를 서로 교환할 수 없다. 광디스크는 드라이브마다 각기 다른 운영체제를 요구하는 특이성을 지니고 있어, 하드웨어는 물론 운영체제와 소프트웨어에 대한 호환성이 없다. 이렇게 광디스크는 자기디스크와 달리 호환성이 없기 때문에 하드웨어와 데이터를 직, 간접적으로 관리하는 많은 소프트웨어의 지원이 절대적으로 필요하다. 1차적으로 운영체제가 CD-ROM을 이용할 수 있는 논리적인 구조로 만들어주는 포맷작업을 해야하고, 2차적으로 파일 시스템에 대한 호환성을 유지하기 위하여 특별한 디바이스 드라이버 및 인터페이스 소프트웨어를 셋팅하여야 한다. 이와 같은 Setup 으로 하드웨어의 설치작업을 완료하고, 광디스크 사용 환경을 설정해주는 단계로 소프트웨어를 설치해야 한다. 즉, CD-ROM은 제조 공정에서의 하이 시에라 포맷과 시스템 프로그램 내의 사용 환경의 설정, 그리고 확장 소프트웨어의 셋팅이 전체 준비단계이고, WORM이나 ERASEBLE도 역시 사용자 임의의 포맷 명령과 사용 환경의 설정, 드라이브마다 다른 운영체제, 그리고 디바이스 드라이브 소프트웨어를 필요로 한다.

원리

광학적 방식의 정보 저장 및 추출 방식 중의 하나인 광디스크에서는 원판 형태의 디스크에 정보들이 저장되어 있고, 집속된 레이저광을 조사하여 그 반사율이나 반사시의 빛의 위상 또는 편광변화를 읽어 정보를 읽는다. 가장 많이 쓰이는 방식은 디스크 상에 빛의 파장 정도의 크기인 미세한 홈을 만들어 주어 홈의 유무에 따라 1 또는 0인 디지털 신호를 저장하게 된다. 집속된 레이저광 아래에 홈들이 지나가도록 디스크는 고속으로 회전하게 되며 레이저 광이 홈에 오게 되면 빛의 산란 때문에 빛의 유효 반사율이 홈이 없을 때보다 감소하게 되거나, 반사되는 빛의 진행 방향이 수직에서 벗어나게 되어 홈의 유무를 판별하게 된다. 현재 사용되는, 홈을 활용하는 광디스크에서 사용자는 저장된 정보를 광을 이용하여 읽을 수만 있고 쓸 수는 없다.

종류

1세대

씨디

씨디(Compact Disc, CD)는 디지털 정보를 저장하는 광디스크로, 크게 오디오 저장 방식과 컴퓨터 저장 방식으로 나뉜다. 씨디 기술을 사용하여 씨디 롬(CD-ROM)이 개발되었다. 씨디는 알루미늄 박막에 레이저로 홈을 파서 신호를 저장하고, 레이저로 신호를 읽는다. 따라서 자료의 손상이 없는 반영구적 매체이다. 오디오 신호를 담은 것을 오디오 씨디라고 하는데, 여러 개의 스테레오 트랙으로 나뉘어 있고, 샘플링 레이트 44.1kHz 16비트 펄스 부호 변조(PCM) 코딩을 저장되어 있다. 표준 씨디는 주로 지름이 12센티미터 시디를 가리키지만 지름이 8센티인 미니씨디나 명함 크기의 씨디도 표준이다. 12센티미터 디스크는 원래 74분의 오디오 신호를 담게 되어 있었지만, 최근에는 80분, 심지어는 90분 용량의 씨디도 있다. LP와 달리 안쪽에서 시작하여 바깥쪽으로 나가면서 신호를 저장하는 방식이다. 레이저디스크 기술의 부산물로, 1976년 9월에 소니가 처음으로 광 디지털 오디오를 시연하였다. 1978년 9월 150분 재생 시간, 44,056 헤르츠 샘플링 속도, 16비트 선형 해상도, 크로스 인터리빙 오류 정정 코드를 제공하는 광 디지털 오디오 디스크를 시연하였고, 이는 1982년에 도입한 씨디와 비슷한 것이었다. 소니의 디지털 오디오 디스크의 자세한 기술 내용은 1979년 3월 13~16일에 개최한 62회 국제 오디오 공학회 모임 기간 동안 브뤼셀에서 증명되었다. 1979년 3월 8일 필립스는 네덜란드 에인트호번의 콘퍼런스에서 광 디지털 오디오 디스크의 본보기를 시연하였다. 그 뒤 1979년 소니와 필립스는 기술자들끼리 힘을 합쳐 새로운 디지털 오디오 디스크 설계에 착수하였다. Kees Schouhamer Immink와 도이 도시타다가 이끌었던 연구는 레이저 및 광 디스크 기술을 앞당겨ᅟᅠᆻ으며, 이는 필립스와 소니가 각각 1977년과 1975년에 독립적으로 시작하였다. 실험과 논의가 있던 한 해가 지나 씨디의 표준인 레드북을 만들었다. 필립스는 비디오 레이저 디스크 기술을 바탕으로 한 일반적인 제조 공정에 공헌하였다. 또, 필립스는 오랜 시간 재생할 수 있으면서도 긁힘과 손자국과 같은 디스크 결점으로부터의 높은 회복성을 제공하는 EFM(Eight to Fourteem Modulation)에 기여하였으며, 소니는 오류 정정 방식인 CIRC에 기여하였다. 최초의 씨디는 1981년에 독일의 하노버에서 Polydor Pressing Operaions사가 출판하였다. 이 디스크에는 베를리너 필하모니커가 연주하고 헤르베르트 폰 카라얀이 지휘한 리하르트 슈트라우스의 Eine Alpensinfonie를 담고 있다. 대한민국에서는 1981년 동원전자에서 필립스와 기술도입계약을 체결하여, 이듬해 11월에 디스크와 씨디 플레이어를 생산할 예정이었으나, 연기를 거듭한 끝에 무산되었다. 이후 1983년 11월에 금성사에서 대한민국 최초의 씨디 플레이어를 출시하였고, 디스크는 1986년 11월 SKC에서 천안에 첫 생산공장을 준공하여 생산하였다.

레이저디스크

레이저 디스크(Laser Disc, LD)는 디지털 비디오 기기의 초기 아이템으로, 1978년 12월 15ㅇ딜에 최초로 사용화된 최초의 광학식 영상 미디어다. 네덜란드의 필립스사와 미국의 MCA가 개발했고, 일본의 Pioneer사가 미국의 MCA와 합작회사를 만들어 상용화했다. 기록 포맷으로는 회전 속도를 기반으로 CAV, CLV, CAA 3가지가 있다. CAV(Constant Angular Velocity)는 표준 재생으로, 정지 프레임, 다양한 슬로 모션, 되감기와 같은 새로운 기능들을 지원한다. CLV(Constant Linear Velocity)는 확장 재생(extended Play)으로, CAV와 같은 기능이 제공되지는 않고, 하이엔드 레이저디스크 플레이어에 통합된 디지털 프레임 스토어를 제외한 모든 단순 재생 기능을 제공한다. CAA(Constant Angular Acceleration)은 1980년대 초 CLV의 확장 재생 레이저디스크에 왜곡이 있다는 문제가 발생하자, 파이오니어 비디오사는 확장 재생 디스크를 위한 CAA 포맷을 도입했따. CAA는 CLV와 매우 비슷하다.

2세대

Hi-MD

2004년 1월 소니에서 미니디스크(MiniDisc) 형식의 추가 개발로 Hi-MD 미디어 저장 형식을 발표해다. 2004년 후반에 출시되면서 새로 개발된 대용량 1기가 바이트 Hi-MD 디스크를 사용할 수 있게 되었으며 일반 MiniDisc와 동일한 크기를 자랑한다. Hi-MD 형식은 2011년에 마지막 레코더/플레이어가 중단되었기 때문에 구식으로 간주될 수 있다. 디스크 자체는 2012년 9월에 판매가 중단되었지만 일반 미니디스크는 여전히 사용할 수 있다. 주요 기능은 다음과 같다. 문서, 비디오 및 사진과 같은 비 오디오 데이터를 저장하는 기능, 디스크 당 더 긴 재생 및 기록 시간, Linear PCM으로 녹음할 수 있는 기능으 등이 있다. Linear PCM 녹은 기능은 씨디 품질의 오디오를 제공한다. 이렇게 하면 소니의 ATRAC와 같은 손실 오디오 형식이나 MP3, AAC와 같은 다른 형식에 직접 녹음할 때 발생하는 압축 아티팩트가 완전히 제거된다. 이 외에도 새로은 Hi-LP 및 Hi-SP 비트 레이트를 지원하는 새로운 ATRAC3p-lus 코덱 도입, 표준 미니디스크와의 호환성 등 여러 가지 기능을 제공한다. Hi-MD는 PCM, Hi-SP, Hi-LP, Hi-MD Walkman 자체에서 각각 선택할 수 있는 오디오 녹음을 위한 여러 코덱 중에서 선택할 수 있도록 해준다. PCM 모드에서는 1GB Hi-MD 디스크에 94분의 무손실 씨디 품질 오디오를 녹음 할 수 있다. Hi-SP를 사용하면 1GB Hi-MD에 7시간 55분의 오디오를 녹음할 수 있다. Hi-LP는 1GB Hi-MD에서 34 시간을 허용한다. 이러한 코덱은 각각 독립 실행형 Hi-MD 장치에서 레코딩하는데 기본적으로 사용할 수 있다. 컴퓨터의 SonicStage 소프트웨어에서 추가 비트 전송률을 사용할 수 있다. SonicStage PC 전송을 통해 최저 품질 설정에서 디스크 당 최대 45시간의 오디오를 녹음할 수 있다. 모든 Hi-MD 장치에서 일반 미니디스크를 재생할 수 있는 기능이 있다. 또한 대부분의 Hi-Md 워크맨은 MD 모드에서 표준 SP, LP2 및 LP4 코덱으로 표준 미니디스크를 기록할 수 있는 기능을 갖추고 있다.

디브이디

디브이디는 Digital Versatile Disk 또는 Digital Video Disk의의 약자로, 표준 씨디와 크기는 같지만, 상대적으로 고용량의 데이터를 저장할 수 있다는 점이 다르다. 디브이디 미디어 읽기 기능만을 가진 디브이디 롬 드라이브와 읽기 및 쓰기 기능을 함께 가진 각종 Re-writable 디브이디 드라이브를 총칭하는 말로, 일반적으로 디브이디라고 하면 두 가지 모두를 통칭하는 말로, 디브이디에 담긴 내용을 읽어서 컴퓨터 화면으로 구현해 주는 장치를 말한다. 처음에는 품질이 좋은 대용량 영상물을 담을 수 있는 매체로 시작했지만, 컴퓨터의 정보 저장 매체로 발전하였으며, 지금은 음악을 담는 디브이디 오디오로도 널리 쓰인다. 싱글 레이어와 듀얼 레이어 두 종류가 있다. 싱글 레이어의 용량은 4.7GB, 듀얼 레이어의 용량은 8.5GB이다. 다만 이 두가지 모두 최대 9.4GB를 저장할 수 있는 디브이디 램보다 용량이 살짝 낮다. 종류로는 디브이디 알, 디브이디 알더블유 등이 있고, 듀얼 레이어 디브이디는 디브이디 기록 장치가 듀얼 레이어를 지원해야만 정상적으로 구울 수 있다.

차세대

광자기 드라이브

미니디스크

전망

광디스크는 용량면에서는 우위를 점하고 있지만, 광학 헤드의 중량, 엑세스 소도, 양면 동시 사용의 불가능, 이볅용 미디어와의 호환성 문제 등 개선해야 할 단점이 많다. 이는 하드디스크 등 기존의 기억매체가 차지하고 있는 자리를 쉽게 무너뜨리지 못하고 있는 근본적인 이유이다. 무엇보다 문제로 지적되고 있는 엑세스 속도는 디스크의 지름을 축소시키고 광헤드를 경량화시키는 기술을 통하여 개선방법을 모색해야 한다. 또한 기억 용량을 높이기 위해서는 고밀도화, 단파장 레이저의 연구, 산화가 적게 되는 재료기술의 연구, 방막 기술 등 차세대 기술을 연구하고 개발해야 한다. 또한 현실적으로 우리에게 다가서고 있는 광디스크매체의 실제적인 기술이 우리의 기술로 축적되어 있지 못한 것이 현실이다. 지금과 같이 제품과 기술의 라이프 사이클이 짧은 현실에서 보다 앞서 기술의 연구가 선행되어야 한다. 대용량이라는 장점이 있기는 하지만, WORM의 경우 한 번 기록하기 위해 매우 고가의 값을 갖는데, 급격하게 변화하는 현대 정보화 사회에서, CD 매체의 효율성을 고려할 때 과연 한 번만 쓰기 위해서 그 고도의 값비싼 기술이 얼마나 쓸모있는 지는 그 매체를 이용하는 정보의 가치에 따라 좡된다. ERASABLE 또한 가격이 5천 달러에서 6천 달러를 호가하고 있기 때문에, 자기 저장장치를 대체하기 까지는 상당한 시간이 소요될 것으로 전망된다. 광디스크의 소프트웨어는 하드웨어의 급성장에 비해 극히 미약한 단계에 있고, 특히 WORM과 ERASABLE은 표준화 작업이 절실하게 요구되는데, 다행스럽게도 이 두 매체에 대한 ISO 표준화 작업이 진행 중에 있어, 매체들 간의 호환은 물론 보다 다양한 종류의 소프트웨어가 개발될 전망이다. 그러나 실제적인 면에서는 응용소프트웨어보다는 이를 관리, 조정하는 각종 유틸리티와 지원 소프트웨어의 개발이 더 시급하다.

참고자료

• 〈광디스크〉, 《위키백과》
• papa2, 〈광디스크 (光- , optical disc)〉, 《티스토리》, 2018-03-27
• 빈이, 〈광디스크란?〉, 《다음 까페》, 2009-11-04
• 〈콤팩트 디스크〉, 《위키백과》
• patrician, 〈레이저 디스크(Lase Disc)의 추억〉, 《네이버 블로그》, 2019-01-06
• 〈레이저 디스크〉, 《위키백과》
• 〈Hi-MD〉, 《위키백과》
• 블랙킹콩, 〈디브이디란 무엇인가?〉, 《네이버 블로그》, 2010-04-23
• 〈DVD〉, 《위키백과》

같이 보기

• 디스크
• 플로피 디스크
• 하드 디스크
• 씨디
• 디브이디
• 블루레이 디스크

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