[확대경] 日 NEC 새 콘택트기록기술 개발 주목

일본 NEC가 하드디스크드라브(HDD)의 헤드를 매체에 접촉시키면서 정보를 기록, 재생하는 컨택트(접촉)기록기술을 개발했다. 현행 HDD에서는 헤드를 매체표면으로 부터 50nm 정도 위로 띠어서(浮上) 사용하고 있다. NEC의 컨택트기록기술에서는 헤드를 매체에 접촉시킴으로써 재생출력이 헤드를 40nm 띠었을 경우의 약 2배나 되는 것으로 나타났다. 게다가 5년간 사용해도 헤드나 매체는 거의 손상되지 않는 것으로 밝혀져 실용성도 매우 높은 것으로 주목된다.

HDD의 기록밀도는 이미 평방인치당 1Gb를 넘어서 연률 60%의 속도로 상승을 계속하고 있다. 이와 병행 浮上정도가 매년 줄어들어 최근에는 50nm를 밑도는 제품도 나오고 있다.

사실 부상정도를 줄여 헤드를 매체에 근접시키면 커다란 재생출력을 얻을 수 있고 동시에 높은 자속밀도로 매체에 기록할 수 있게 된다. 즉 부상정도가 작으면 그만큼 面기록밀도를 쉽게 높일 수 있는 것이다.

그러나 종래에는 헤드의 부상량을 작게 하면 매체와 헤드가 충돌하는게 문제였다. 헤드와 매체가 충돌할 경우 충돌부분의 매체가 손상을 입고 충돌이 빈번하면 헤드도 마모돼 사용불가능하게 될 가능성이 높은 것이다. NEC는 헤드의 형상을 바꾸고 새로운 윤할제를 채용함으로써 헤드를 항상 매체에 접촉시켜도 기록, 재생이 가능하도록 했다.

사실 컨택트기록방식은 면기록밀도를 현재의 20배에 해당하는 평방인치당 20Gb이상으로 높이는데 불가결한 요소기술의 하나로 지적돼 왔다. 3Gb정도의 면기록밀도을 확보하는데 채용하는 GMR(자이언트자기저항)헤드나 10Gb이상의 기록밀도를 실현하는데 필요한 垂直자기기록방식과 결합해 사용하게 된다.

이번에 NEC가 개발한 기술에서 특히 주목되는 것은 헤드와 매체를 접촉시켜도 마모현상이 일어나지 않는다는 점이다. 실제로 NEC는 검색동작을 수백시간 계속해 헤드의 슬라이더面(매체에 접촉하는 면)이나 매체표면의 변화상태를 조사해 본 결과, 마모가 거의 없었다는 것을 확인했다. 이 결과를 토대로 NEC측은 5년간 동작을 계속시켜도 마모현상은 일어나지 않을 것이라고 장담한다.

NEC는 헤드와 매체를 접촉상태에서 사용할 수 있도록 하기 위해 우선 슬라이더면의 형상을 바꿨다. 종래에는 이 면에 공기가 통하는 홈을 형성, 부상정도가 일정하게 되도록 했다. 이에 대해 새로 개발한 기술에서는 이 홈 대신에 직경이 30-50미크론이고 높이가 6미크론정도인 패드를 3개 설치해 표면의 요철이 최대 7nm인 平滑한 매체를 사용할 수 있도록 했다.

현행의 부상형 헤드와 표면이 평활한 헤드를 조합할 경우 헤드를 매체에 한번 접촉시키면 흡착해버려 움직이지 않게 된다. 이 때문에 지금까지는 매체의 표면에 일부러 수십nm의 요철을 만들어 울퉁불퉁하게 했다.

신기술에서는 또 매체의 표면에 10nm의 C보호막을 형성하고 그 위에 윤할제를 도포한다. 현재의 HDD는 불소계열의 표면에너지가 작은 윤할제를 1nm정도 도포하고 있는데 신기술에서는 헤드와 매체의 밀착도를 높이기 위해 탄화수소계열의 표면에너지가 높은 윤할제를 5-10nm 도포한다.

윤할제를 도포하지 않을 경우 헤드가 매체표면에서 올라와 최대 10nm정도 부상해 버리는데 윤할제를 도포함으로써 이 부상정도를 최대 3nm이내로 할 수 있다.

또 헤드와 매체의 마모는 헤드의 중량과 완충장치(서스펜션)에 걸리는 하중을 최적화해 막는데 부상방식에서는 헤드를 작게 하는 방법으로 부상량을 줄여 왔다.

이에 대해 신기술에서는 헤드를 그대로 두고 용수철에 걸리는 하중만을 작게 하는데 서스펜션은 현형의 HDD에서 사용되고 있는 것을 유용하되 용수철 부분에 구멍을 내 용수철에 걸리는 하중을 2g에서 2백mg으로 낮추고 있다.

실제 NEC는 이 헤드를 사용해 3백kFCI의 線기록밀도로 기록, 재생실험을 한 결과 헤드의 재생출력이 부상량을 40nm로 했을 때의 약 2배가 되는 것으로 나타났다.

이 실험에서는 매체표면에 10nm의 보호막을 형성하고 또 7nm정도의 요철을 만들었는데 보호막을 보다 얇게 하고 요철을 줄이면 헤드를 매체에 보다 가깝게 접근시킬 수 있고 그 결과 보다 높은 재생출력을 얻을 수 있을 것이라고 NEC측은 말한다.

또 실험에서는 하중을 줄이기 위해 강도를 낮췄는데 NEC는 앞으로 하중이 낮으면서도 강도가 높은 전용 서스펜션을 개발할 계획이다. 일련의 개량작업들이 결합되면 면기록밀도 20Gb의 기록, 재생도 가능할 것으로 NEC측은 보고 있다.

<신기성 기자>