외장 하드디스크 - 휴대용 저장장치

외장형 하드디스크드라이브(External hard disk drive)는 컴퓨터에 사용되는 보조 기억장치인 하드디스크드라이브(Hard disk drive, 이하 HDD)를 휴대용으로 만든 것을 말한다. 흔히 ‘외장 하드’라고 줄여 부르며, 휴대용 데이터 저장 기기 중에서 가장 큰 용량을 갖췄기 때문에 USB 메모리나 플로피디스크, CD/DVD 등으로는 저장이 곤란한 대용량의 데이터를 담고 이동할 때 주로 사용된다.

외장 하드란 하드디스크를 휴대용으로 만든 것(좌), 외장 하드의 내부(우)

외장 하드의 기본 구조와 역사 외장 하드는 기본적으로 일반적인 내장형 HDD에 휴대용 케이스를 씌운 구조이므로, 동작 원리나 데이터 기록방식은 일반적인 내장형 HDD와 다르지 않다. 외장 하드의 내부에는 플래터(Platter)라고 하는 자기 디스크가 들어 있으며, 헤드(Head)라는 장치가 플래터 위를 움직이며 데이터를 읽거나 쓴다. 다만 외장 하드는 내장형 HDD와 달리, 컴퓨터 내부가 아닌 외부에 설치하는 것이 일반적이며, 필요 시 분리하여 이동할 수 있다는 것이 가장 큰 특징이다. 1956년, IBM사는 세계 최초의 하드디스크 드라이브라고 할 수 있는 ‘IBM 350 디스크 저장 장치(IBM 350 disk storage unit)’를 개발했다. 하지만, 이 장치는 크기가 세탁기 한 대에 육박할 정도로 컸기 때문에 휴대용으로 구성하기가 불가능했다. 하지만 1980년, 씨게이트(Seagate)사에서 5.25인치(1.33cm, 플래터 지름 기준) 크기의 소형 HDD를 개발했고, 1983년에 애플(Apple)사에서 이를 이용한 외장형 저장 장치인 애플 프로파일(Apple ProFile)을 제작, 자사 컴퓨터의 보조기억장치로 사용했는데, 이 애플 프로파일을 외장 하드의 시초라고 보는 견해가 많다. 참고로, 애플 프로파일 첫 모델의 저장 용량은 3분 정도의 음악 파일 1곡에 해당하는 5MB 수준이었고, 제품 크기는 가정용 비디오 1대 정도였다. 크기에 따른 외장 하드디스크의 구분 2010년 현재 판매 중인 외장 하드를 제품 크기에 따라 분류하면 대부분 3.5인치(8.89cm, 일반 데스크탑용) HDD를 내장한 제품과 2.5인치(6.35cm, 일반 노트북용) HDD를 내장한 제품, 그리고 1.8인치(4.56cm) HDD를 내장한 제품으로 나뉜다. 큰 규격의 HDD를 내장한 제품일수록 가격에 비해 넉넉한 용량을 갖추고 있지만 휴대성은 떨어진다. 특히 3.5인치 HDD 내장 외장 하드는 용량이 큰 대신 전력 소모율도 그만큼 높기 때문에 반드시 별도의 전원 케이블을 함께 꽂아야 하므로 이동이 잦은 사용자에게는 그다지 적합하지 않다.

외장 하드는 내장된 HDD의 크기에 따라 1.8인치, 2.5인치, 3.5인치로 구별한다.

컴퓨터와 연결되는 외부 인터페이스에 따른 구분 외장 하드는 컴퓨터와 연결되는 외부 인터페이스(interface: 서로 다른 두 시스템을 연결하는 부분) 방식에 따라서도 분류할 수 있다. 외장 하드가 사용하는 외부 연결 인터페이스에는 USB, eSATA, 파이어와이어(FireWire, IEEE1394), SCSI 등이 있으며 그 중에서 가장 많이 사용하는 것은 USB 방식의 제품이다.

외장 하드의 인터페이스로는 USB, eSATA, FireWire(=IEEE1394) 등이 쓰인다.

1990년대 후반 이후에 나온 대부분의 개인용 컴퓨터는 USB 포트를 갖추고 있기 때문에 USB 방식의 외장 하드는 호환성 면에서 유리하며, USB는 자체적으로 핫 스왑(Hot Swap: 전원이 켜진 상태에서 장치를 교체) 기능을 지원하므로 편의성도 높다. 하지만 USB의 데이터 전송 속도는 1.1 버전이 최대 12Mbit/s(초당 전송 비트), 2.0 버전이 480Mbit/s에 불과하며, eSATA(최대 3Gbit/s)나 파이어와이어(IEEE 1394, 최대 800Mbit/s)에 비해 현저하게 느리다는 단점이 있다. 이러한 USB의 한계를 극복하기 위해 2008년에 최대 5Gbit/s의 데이터 전송이 가능한 USB 3.0 규격이 제정되었으며, 이를 지원하는 외장 하드 역시 2010년을 전후하여 출시되기 시작했다. USB 3.0 규격의 외장 하드는 USB 3.0 규격 포트를 갖춘 컴퓨터에서 제 성능을 낼 수 있으며, USB 1.1이나 2.0 규격의 포트에 연결할 경우, 작동은 가능하지만 데이터 전송 속도는 USB 1.1이나 2.0 규격 수준으로 저하된다.

한편 시중에 판매 중인 외장 하드 중에는 완제품 외에도 HDD를 내장하지 않은 ‘케이스’만 판매되는 제품도 상당수다. 이러한 케이스 제품은 소비자가 HDD를 따로 구매하여 직접 조립 / 결합 해야 하기 때문에 번거롭긴 하지만, 완제품 외장 하드에 비해 비용이 적게 들고, 기존에 컴퓨터에서 사용하다가 업그레이드 등으로 교체되어 사용하지 않게 된 HDD를 재활용할 수 있다는 장점이 있다. 외장 하드 케이스 역시 완제품 외장 하드와 같이 크기에 따라서는 3.5인치, 2.5인치, 그리고 1.8인치 크기의 HDD를 장착하는 제품, 그리고 외부 인터페이스에 따라서는 USB, eSATA 등으로 구분된다. 기존의 HDD를 재활용하여 구성하는 경우, 데스크탑 PC에서 사용하던 HDD라면 3.5인치 규격, 노트북에서 사용하던 HDD라면 대부분 2.5인치 규격의 제품을 선택하면 된다(단, 일부 초소형 노트북은 1.8인치 규격의 HDD를 사용하는 경우도 있다).

외장 하드 케이스만 별도 구매하여 기존의 HDD를 재활용 하는 것도 가능하다.

케이스 내부의 인터페이스에 따른 구분 외장 하드 케이스와 HDD의 크기만 맞는다 하여 모두 조립·결합이 가능한 것은 아니다. 외장 하드 케이스와 HDD가 접속되는 내부의 인터페이스도 일치해야 한다. 내부 인터페이스는 외장 하드 내부에서 HDD와 외장 하드 케이스의 컨트롤러(controller: 내부 인터페이스를 외부 인터페이스로 변환하는 제어기) 부분을 연결할 때 쓰인다. 내부 인터페이스는 본래 HDD를 컴퓨터 내부에 장착할 때 컴퓨터 메인보드(mainboard: 주기판)와 HDD 사이를 연결할 때 쓰는 규격이다. 2010년 현재 사용되는 HDD는 3.5인치, 2.5인치 등의 크기와 상관없이 IDE(Integrated Drive Electronics) 방식, 혹은 SATA 방식 중 한 가지 내부 인터페이스를 사용하는 경우가 대부분이며, 외장 하드 케이스 역시 크기나 외부 인터페이스와 관계 없이 두 가지 중 한가지의 내부 인터페이스를 지원하는 제품으로 각각 나뉜다(IDE와 SATA 내부 인터페이스를 동시에 지원하는 외장 하드 케이스 제품도 일부 있다). IDE 방식과 SATA 방식은 서로 호환되지 않는다. 이를테면 외장 하드 케이스와 HDD가 모두 2.5인치로 크기가 같고 외부 인터페이스가 USB 2.0으로 같아도 한 쪽이 IDE, 또 한쪽이 SATA 방식의 내부 인터페이스를 갖추고 있다면 장착이 불가능하다. 따라서 외장 하드 케이스와 HDD를 따로 구입하여 조립하고자 한다면 제품의 크기뿐만 아니라 양쪽의 내부 인터페이스도 정확히 일치하는지 확인해야 한다.

IDE 방식(좌)와 SATA 방식(우)의 하드디스크

참고로, SATA는 IDE에 비해 발전된 규격이므로 이론적으론 SATA 규격(최대 6Gbit/s) HDD가 IDE 규격(최대 1.3Gbit/s) HDD에 비해 데이터 전송속도가 빠르다. 하지만 이는 PC 내부에 장착했을 때의 이야기이다. USB 1.1 혹은 2.0 방식으로 PC와 연결되는 외장 하드 케이스에 장착해 사용하는 경우라면 최대 데이터 전송속도가 USB 1.1 혹은 2.0의 수준으로 낮아진다. 따라서 내장된 HDD의 내부 인터페이스가 IDE 방식이건 SATA 방식이건 USB 1.1 혹은 2.0 외부 인터페이스를 갖춘 외장 하드 케이스에 넣어 사용했을 때는 그다지 큰 속도 차이가 없다는 점을 알아두자. 따라서 완제품 외장 하드를 구매하고자 한다면 제품 크기 외에 USB. eSATA 등의 외부 인터페이스가 무엇 인지만 고려해도 좋다. 하지만 만약 HDD를 내장하지 않은 ‘케이스’만 구매해 별도의 HDD와 결합해 사용하고자 한다면 외부 인터페이스뿐 아니라 IDE, SATA 등의 내부 인터페이스가 무엇인지도 반드시 체크하도록 하자.

CPU - 컴퓨터의 두뇌

컴퓨터의 성능을 가늠하고자 할 때 가장 먼저 살펴보게 되는 것이 바로 기본 사양표다. 여기에는 해당 컴퓨터를 구성하고 있는 부품의 항목이 일목요연하게 정리되어 있는 데, 가장 상단에는 대부분  ‘CPU’라는 항목이 위치해 있다. 그만큼 컴퓨터에서 CPU는 전반적인 성능을 좌우하는 가장 중요한 부품이라고 할 수 있다. ‘CPU’, 혹은 ‘마이크로프로세서’라고 부르는 그것

CPU는 ‘Central Processing Unit’의 약자로서, 직역 하면 중앙처리장치(中央處理裝置)다. 단어 그대로, 컴퓨터의 정중앙에서 모든 데이터를 처리하는 장치라는 뜻이다. CPU는 컴퓨터의 두뇌에 해당하는 것으로서, 사용자로부터 입력 받은 명령어를 해석, 연산한 후 그 결과를 출력하는 역할을 한다. 그리고 이렇게 하나의 부품에 연산 장치, 해독 장치, 제어 장치 등이 집적되어 있는 형태를 일컬어 ‘마이크로프로세서(Micro-processor)’라고 한다. CPU와 마이크로프로세서는 거의 같은 의미로 쓰이는 일이 많다.  다만 마이크로프로세서 중에는 전기밥솥이나 세탁기와 같은 제품의 제어용으로 쓰이는 것도 있어, 일반적인 컴퓨터에 장착되는 CPU와는 미묘하게 뜻이 구분되기도 한다(여기서는 CPU라고 통일해 부르기로 한다).

CPU는 데이터를 처리하는 컴퓨터의 두뇌이다.

컴퓨터 CPU의 가장 기본적인 역할은 연산/계산 작업이다. 이를테면 사용자가 ‘0 + 1’이라는 명령을 내리면 CPU는 이를 받아들여 계산을 한 후 ‘1’이라는 결과를 영상 출력 장치(모니터 등)로 보여준다. 물론, 지금 우리가 사용하는 컴퓨터의 CPU는 이러한 단순한 계산 작업만 처리하지는 않으며, 문서나 그림, 음악이나 동영상 처리 등 다양한 데이터를 취급한다. 하지만 처리하는 데이터의 종류가 다르다 해도 CPU가 데이터를 처리하는 기본 원리는 ‘0 + 1 = 1’을 계산할 때와 크게 다르지 않다. 왜냐하면 컴퓨터의 내부에서 이동하는 데이터는 어차피 ‘0’과 ‘1’로만 구성된 디지털 신호의 조합이기 때문이다. 예를 들어, 사용자가 숫자 ‘3’을 컴퓨터에 입력하면 CPU는 이를 ‘00011’이라는 0과 1의 조합으로 인식한다. 만약 단순한 숫자 데이터가 아닌 영상이나 음악 등의 복잡한 데이터를 CPU가 인식, 처리할 수 있는 디지털 신호로 구성하려면 수많은 0과 1의 조합이 필요하다. 예를 들어 5MB 용량의 음악 파일 1개가 있다면, CPU는 이를 총 4천만 개 정도의 0과 1이 조합된 집합체로 인식한다. 이에 따라 사용자가 PC 상에서 음악 파일 하나를 클릭하여 재생하는 순간, CPU 내부에서는 ‘1100011000111101100011000110011001110~’ 등으로 길게 이어지는 연산 작업이 초당 몇 천만 번, 혹은 몇 억 번씩 이루어지고 있는 셈이다. 클럭 속도? 코어 수? 무엇이 중요해?

2개의 코어를 장착한 듀얼 코어 CPU

이러한 연산 속도는 CPU의 종류마다 다르다. CPU의 속도를 나타내는 대표적인 단위는 ‘클럭(clock)’인데, 이는 1초당 CPU 내부에서 몇 단계의 작업이 처리되는 지를 측정해 이를 주파수 단위인 ‘Hz(헤르츠)’로 나타낸 것이다. 따라서, 이 클럭 수치가 높을수록 빠른 성능의 CPU라고 할 수 있다. 참고로, 1971년에 등장한 세계 최초의 컴퓨터 CPU인 ‘인텔(Intel) 4004’의 최대 동작 클럭은 740KHz(74만Hz)였으며, 2010년 현재 판매 중인 CPU인 ‘인텔 코어(Core) i7 960’의 동작 클럭은 3.2GHz(32억Hz)에 달한다. 과거에는 이러한 클럭 속도가 CPU의 성능을 나타내는 절대적인 기준이었지만, 최근에는 하나의 CPU에 2개 이상의 코어(Core)를 집어넣은 다중 코어(멀티 코어, Multi Core) CPU가 등장하여, CPU의 성능을 나타내는 또 하나의 기준이 되고 있다.

컴퓨터 CPU에서 코어란 CPU에 내장된 처리회로의 핵심 부분으로서, 예전에는 1개의 CPU 당 1개의 코어(단일 코어: Single Core)만을 가지고 있는 것이 당연했다. 1990년대 후반과 2000년대 초반을 즈음하여, 산업용/전문가용 컴퓨터를 위한 다중 코어 CPU가 출시된 적은 있었으나 특수한 환경에서만 사용되어 컴퓨터 시장에 미치는 영향은 극히 미미했다. 하지만 2005년, 2개의 코어를 갖춘 듀얼 코어(Dual Core) CPU인 인텔의 ‘펜티엄(Pentium) D’와 AMD의 ‘애슬론(Athlon)64 X2’가 등장하면서 다중 코어 CPU가 점차 대중화되기 시작했다. 2007년에는 4개의 코어를 갖춘 쿼드 코어(Quad Core) CPU인 인텔의 ‘코어2 쿼드(Core2 Quad)가 등장했으며, 2008년에는 듀얼 코어와 쿼드 코어 사이의 틈새시장을 노린 코어 3개짜리 트리플 코어(Triple Core) CPU인 AMD의 페넘(Phenom) X3도 출시되어 사용자들의 관심을 받았다. 또한, 2010년에는 코어를 6개나 내장한 헥사 코어(Hexa Core) CPU, 인텔의 ‘코어 i7 980X 익스트림 에디션(Extreme Edition)’도 출시된 바 있다. 이와 같은 다중 코어 CPU는 내장된 코어 개수만큼 실제 CPU를 장착한 것과 유사한 성능을 낸다. 즉 듀얼 코어 CPU는 일반적인 단일 코어 CPU가 두 번에 걸쳐 처리해야 하는 작업을 한 번에 끝낼 수 있어 전반적인 처리 효율을 높일 수 있다. 다만 다중 코어 CPU는 동시에 여러 가지 작업을 처리하거나(멀티태스킹, multi-tasking) 다중 코어 연산에 최적화된 소프트웨어를 실행할 때 진정한 성능 향상 효과를 얻을 수 있다. 다중 코어 연산을 지원하지 않는 소프트웨어를 사용하거나 한 가지 작업만 집중적으로 수행할 때는, 코어 개수는 적지만 클럭 수치가 높은 CPU가 오히려 월등한 성능을 발휘하는 경우도 많다. 그래픽 편집 프로그램이나 동영상 인코딩 프로그램, 혹은 파일 압축 프로그램 중에 다중 코어를 지원하는 경우가 많으니 참고하자. CPU의 등급과 가격을 구분 짓는 중요한 지표, 캐시 메모리 클럭 속도와 코어의 수 외에도, CPU의 성능을 가늠할 수 있는 또 하나의 기준은 CPU 안에 들어 있는 캐시 메모리(cache memory)의 용량이다. ‘캐시’라 줄여 부르는데, CPU 내부의 임시 저장공간으로서 CPU가 데이터를 처리할 때 자주 사용하는 데이터를 임시 보관하는 곳이다. 이 캐시 메모리의 용량이 작으면 CPU에 비해 동작 속도가 훨씬 느린 주 기억장치(RAM, 메모리)나 보조 기억 장치(하드디스크, CD-ROM 등)로부터 직접 데이터를 불러들이는 빈도가 높아지는데, 이런 경우 컴퓨터의 전반적인 처리 속도가 크게 저하된다. 결론적으로 CPU의 캐시 메모리는 크면 클수록 성능 향상에 유리하다.

캐시 메모리는 CPU 코어와의 위치에 따라 1차 캐시 메모리(Level 1 cache memory)와 2차 캐시 메모리(Level 2 cache memory), 3차 캐시 메모리(Level 3 cache memory) 등으로 나뉜다. CPU와 가까운 곳에 위치한 캐시 메모리 일수록 성능 향상 폭이 크지만, 그만큼 제조가 어렵고 생산 단가도 높아진다. 1990년대 초반까지는 CPU에 1차 캐시 메모리만 내장하고, 경우에 따라서 컴퓨터 메인보드(주 기판)상에 2차, 3차 캐시 메모리를 추가 장착하는 방식이 주류를 이루었으나, 1990년대 중반 이후부터는 CPU 내부에 1차, 2차 캐시 메모리를 함께 내장하는 방식이 일반화되었다. 그리고 2007년, AMD ‘페넘 X4’의 발매를 즈음하여 3차 캐시 메모리까지 CPU 내부에 탑재하는 경향이 생겨났다. 캐시 메모리의 구성과 용량은 CPU의 등급과 가격을 결정하는 중요한 잣대가 되기도 한다. 1998년에 출시된 인텔의 ‘셀러론(Celeron) 300’ 모델은 상위 제품인 ‘펜티엄 II 300’ 모델과 유사한 코어에 클럭 수치도 동일했으나 가격은 그 절반 이하였다. 두 제품의 차이는 512KB의 2차 캐시 메모리의 유무뿐이었는데, 이로 인한 성능의 차이는 상당했다. 그 후 인텔은 기존의 셀러론 300에 128KB의 2차 캐시 메모리를 추가하면서 가격은 기존 제품과 비슷한 ‘셀러론 300A’를 출시하였는데, 가격 대비 성능이 매우 우수해 큰 인기를 끌었다. 성능 비교의 시작이자 끝, 아키텍처 그리고 마지막으로 알아두어야 할 점은 바로 CPU의 아키텍처(architecture)의 차이다. 아키텍처란 컴퓨터 시스템의 기본 구조 및 설계 방식, 그리고 제조 공정까지 포함하는 개념으로서, 클럭 속도나 코어의 수, 캐시의 용량이 모두 같더라도 아키텍처가 다르면 전반적인 성능에 차이가 난다.

대표적 CPU 업체 인텔과 AMD의 CPU 아키텍처 발전사

자동차로 비유하면 엔진 배기량이나 차체 크기가 유사한 모델이라도, 연식이나 시리즈에 따라 출력, 편의기능 등에서 차이가 나는 것과 유사하다. 즉 몇 기통 엔진을 장착했는가, 차체 뼈대를 어떻게 설계했는가, 어떤 옵션과 부품을 내장했는가 등의 기준에 따라 전반적인 성능 및 기능이 달라지게 되는 것이다. 이와 같은 기준들이 자동차 생산에 있어 하나의 ‘아키텍처’인 셈이다. 컴퓨터 CPU를 예로 들면, 2006년 1월에 출시된 ‘펜티엄 D 930’은 3GHz 클럭과 2개 코어, 총 4MB의 2차 캐시 메모리를 갖추고 있었다. 하지만 같은 해 7월에 출시된 ‘코어2 듀오 E6400’은 2.13GHz 클럭과 2개 코어, 그리고 총 2MB의 2차 캐시 메모리를 내장하여 전반적인 사양 기준이 펜티엄 D 930보다 낮음에도 불구하고 실질적인 성능은 더 우수한 것으로 평가됐다. 이는 코어2 듀오 시리즈에 적용된 아키텍처가 펜티엄 D 시리즈보다 한층 진보된 것이기 때문이다. 따라서 CPU끼리 성능을 비교하고자 할 때는 일단 아키텍처가 같은 제품끼리 분류한 후에 클럭 수치나 코어 개수, 캐시 메모리 용량 등의 우열을 따져보는 것이 바람직하다. 그리고 만약 아키텍처가 다른 CPU끼리 성능을 비교하고자 할 때는 세부적인 수치를 따지기 보다는 각종 매체나 관련 커뮤니티에서 얻을 수 있는 정보를 참고하거나, 가격 비교 사이트 등을 방문해 해당 CPU 제품 간의 가격 차이를 하나씩 체크해보는 것이 좋다.

MP3의 원리 - 파일로 듣는 음악

MP3란 음악 등 소리 데이터를 저장한 컴퓨터 파일로 ‘MPEG-1 Audio Layer 3’을 줄인 말이다. 이는 CD에 가까운 고음질을 유지하면서 데이터를 그보다 약 12분의 1 이하로 줄일 수 있는 압축 기술을 담고 있어 개발 당시 멀티미디어 혁명으로 불렸었다. 여기에서 MPEG이란 동화상 전문가 단체(Moving Picture Experts Group)의 약자로 국제 표준화기구 속에 있는 동영상 연구모임이다. 이들은 비디오나 오디오 압축에 대한 표준들을 담당하고 있어 이 조직에서 정하는 것을 MPEG 표준이라고 부른다. 따라서 MPEG는 전문가 모임과 기술표준이라는 두 가지 뜻을 담고 있는데, 보통 초기부터 후자인 기술표준 규약으로 불려오고 있다. MPEG-1은 맨 처음 버전 을 의미하며, Layer 3의 의미는 MPEG 오디오의 압축비 중 세 번째를 가리키는 말이다. 파일압축의 원리 MP3의 원리를 알기 위해서는 데이터 압축의 원리를 이해해야 한다. 파일 압축은 저장 공간을 절약하거나 데이터 전송시간을 줄이기 위해 데이터 크기를 줄이는 것이다. 가장 기본적인 압축원리는 데이터 원본에서 공란이나 연속된 글자, 그리고 반복된 글자의 조합 등과 같은 반복 패턴을 적은 수의 비트로 바꿈으로써 파일 크기를 줄이는 것이다. 압축 방법에는 크게 엔트로피 코딩(Entropy coding)과 사전(Dictionary coding) 코딩이 있다. 엔트로피 코딩은 연속된 문자가 중복되었을 때 이를 짧은 코드로 만들어 길이를 줄이는 것이다. 예를 들어 A라는 문자가 10번 나오고 B라는 문자가 10번 나오고 C가 5번 나온다면 연속된 ABC 문자에 짧은 코드를 할당해서 전체 길이를 줄이는 것이다. 예를 들어 A:10B:10C:5 이런 식으로 표기하는 것이다.

엔트로피 코딩의 예

사전 코딩은 특정 문자를 어떤 인덱스로 표현하는 것으로 예를 들면, ABCABCABCDEFDEFGHIGHI 라는 문자가 나온다고 하면 ABC:1, DEF:2, GHI:3 으로 정의하고 1112233 라고 표현하는 것이다.

사전 코딩의 예

음향파일의 압축은 데이터 파일의 것과 다른 면이 있다 WAV 파일은 음향 데이터를 원음 그대로 덩어리째 저장하는 방식으로, 윈도 시스템의 기본 포맷 방식인데 비압축형 오디오 포맷이어서 파일의 크기가 크다. 한편 FLAC 파일은 무손실 포맷 방식으로, 소리 없는 구간 등 동일한 샘플의 블록들에 대한 반복 길이 부호화를 통해 오디오 소스를  온전한 모습으로 보존하면서 원래 파일 크기를 40~50%로 줄여준다.

음성이 MP3 파일로 변환되는 과정

그러나 MP3는 WAV 파일이나 FLAC 파일과는 전혀 다른 심리음성학을 이용한 압축방식이다. 우리가 아는 바와 같이 소리는 종파로 매질의 진동방향과 진행방향이 서로 평행한 파동이다. 이 음파는 사람의 인식여부와 관계없이 기계적으로 거의 모두를 저장할 수 있다. 하지만 사람의 경우 너무 작거나 너무 낮은 소리와 너무 높은 소리는 인식할 수 없다. 연구자들은 이 사실을 이용하여 녹음된 오디오 파일에서 사람이 들을 수 없는 부분을 잘라내고 다시 연결한 것이 바로 MP3 압축파일이다. 소리의 높고 낮음은 오직 음파의 진동수 에 의존한다. 낮은 소리는 진동수가 작고, 높은 소리는 진동수가 크다. 한편 소리의 크기는 음파의 세기와 관련이 있다. 또한 음파의 세기는 물리적으로 볼 때 음파가 단위시간동안 단위면적을 지나며 나르는 에너지를 말하는 데, 이는 진폭의 제곱뿐만 아니라 음파의 진동수의 제곱, 음파의 속도 및 매질의 밀도에 비례한다.

I = 음파의 세기, ρ = 매질의 밀도 ω = 진동수 , 
A=진폭, v= 파동이 전달되어나가는 속력

사람의 귀로 들을 수 있는 음파는 사람에 따라 또는 음의 크기에 따라 다르지만 보통 1초에 매질이 20~20,000번 진동하는 범위의 소리(audio frequency, 가청주파수)만을 인식하는 것으로 알려져 있다.  WAV파일이 모든 대역의 주파수를 기록하는데 반해서 MP3는 사람의 가청주파수대만을 남기고 나머지는 압축을 한다. 이 때 MP3는 일반 WAV보다 약 12% 이하의 크기가 된다. 기본적으로 MP3는 잘라내어 버린 부분이 있기에 음질을 100% 까지 재생 수는 없다.

MP3파일을 만드는 과정

MP3 파일 속은 어떻게 되어 있을까? 우리가 흔히 보는 MP3 파일은 여러 개의 음향접속단위(AAU,Audio Access Unit)들과 노래제목, 가수 등의 부가 정보가 들어있는 1개의 음향 꼬리표(Audio tag)로 이루어져 있다.

각 AAU는 또다시 머리부분(Header), CRC, SideInfo, 음향데이터로 구성되어 있다. 음향데이터는 실질적인 데이터가 담겨있는 메인 데이터영역을 말한다.

*프레임 - 전송되는 정보의 일정한 단위, 크기 또는 경계를 가리키는 용어

MP3 플레이어는 어떻게 작동할까? MP3 플레이어는 MP3파일을 사람이 들을 수 있도록 하는 장치로 여러 가지 부품과 소프트웨어로 구성되어있다. 이 기기는 종전의 카세트테이프 플레이어와 비교해볼 때 큰 차이를 가지고 있다. 이것의 핵심은  DSP, MICOM 그리고 코덱이며 디지털신호의 처리와 관련이 깊다. DSP(Digital Signal Processor)는 음원의 막대한 양의 디지털 신호를 기계장치가 빠르게 처리할 수 있도록 해주는 집적회로이다. MICOM(MIcroprocessor COMputer)은 기기의 중심적인 지휘자로 입·출력관련 및 각 구성요소를 제어하고 있다. 또한 코덱(CODEC)은 음성의 아나로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 코더(COder)와 디지털 신호를 음성 또는 영상으로 변환하는 디코더(DEcorder)의 합성어이다. 음악을 감상하는 경우 압축된 파일을 풀어서 보는 것이 중요하기 때문에 압축된 파일을 풀어주는 프로그램이나 장치를 코덱이라 한다.

MP3 플레이어의 구성도

한국은 MP3 플레이어의  종주국 1997년 국내 업체인 새한정보시스템이  MP3파일을 재생할 수 있는 휴대용 플레이어를 개발했는데, 이것이 최초의 MP3 플레이어이다. 그래서 한국은 1998년 2월 세계 최초로 휴대용 MP3 플레이어 `엠피맨(mpman-F10)'을 내놓게 되었다. 엠피맨은 손바닥만 한 크기에 무게는 65g으로 지금과 비교하면 엄청 큰 덩치를 갖고 있었지만, 당시에는 획기적인 제품이었다. MP3플레이어 시장은 급속히 성장하여 이를 만든 우리나라의 벤처기업이 한 때 세계적인 주목을 받기도 했다. 왜냐하면 우리가 개발한 MP3플레이어가 종전 카세트테이프 플레이어의 대명사인 소니의 워크맨을 순식간에 옛것으로 만들어 시장에서 퇴출시켜버렸기 때문이다. 첨단 기술과 함께 더해진 깜찍한 디자인은 세계 시장을 놀라게 했다. 그런데 이후 애플의 등장으로 시장의 판도는 많이 바뀌었다. 현재는 애플이 기본적으로 MP3가 콘텐츠 비즈니스라는 점을 간파하여 국산 MP3 플레이어를 누르고 세계 1위를 거머쥐고 있다.

스마트폰 애플리케이션 - 스마트폰을 더욱 스마트하게

스마트폰 애플리케이션(앱)이란? 스마트폰이 일반 휴대폰과 근본적으로 다른 부분이 바로, 용도에 따라 애플리케이션(application, 응용프로그램, 이하 줄여서 ‘앱’)을 추가 설치해 활용할 수 있다는 점이다. 컴퓨터에서 사용하는 각종 프로그램과 동일한 개념이다. 컴퓨터에 윈도우 등과 같은 운영체제만 설치되어 있다면 활용도가 극히 낮은 것처럼, 수십만 개에 달하는 스마트폰 앱을 거의 사용하고 있지 않다면 진정한 스마트폰 사용자라 말할 수 없다.

예를 들어, 컴퓨터에서 흔히 사용하는 문서 작성 프로그램(MS워드, 아래아한글 등)이나 인터넷 브라우저(인터넷 익스플로러, 파이어폭스 등), 동영상 재생 프로그램(윈도우 미디어 플레이어, 곰 플레이어 등), 각종 패키지/온라인 게임 등이 컴퓨터용 애플리케이션이다. 이들은 바탕화면 혹은 시작 메뉴에 있는 각 아이콘을 더블 클릭해서 실행할 수 있다.

스마트폰의 애플리케이션(좌)과 PC의 애플리케이션(우)

한편 스마트폰 운영체제나 가입한 이동통신사가 다르더라도, 동일한 앱을 설치할 수 있다면 동일한 서비스를 이용할 수 있다. 이는 윈도우 컴퓨터든 매킨토시 컴퓨터든 ‘포토샵’과 같은 사진 편집 프로그램이 설치되어 있다면 동일한 작업이 가능한 것과 동일한 이치다. 스마트폰 앱은 제품에 따라 수만에서 수십만 개가 제공되고 있으며, 하루에도 수백 개의 앱이 쏟아지고 있다. 해당 앱만 설치하면 간편하게 인터넷 뱅킹도 이용하고 버스나 지하철 노선이나 차량 이동 지점도 확인도 가능하며, 영화나 연극도 그 자리에 예약할 수 있다. 어디 이 뿐인가. GPS 수신기를 통해 간단한 내비게이션도 활용할 수 있고, 각 언론사의 최신 뉴스도 일목요연하게 열람할 수 있다. 영화나 음악, 사진을 감상하는 건 기본. 이외에도 기상천외한 앱을 통해 지금까지 일반 휴대폰으로는 경험할 수 없었던 독특한 기능을 만끽할 수 있다. 앞서 앱이 스마트폰을 더욱 ‘스마트’하게 만들어 준다고 강조한 이유가 바로 이것이다. 최근에는 현실 세계와 3차원 가상 환경을 접목한 ‘증강현실(AR, Augmented Reality)’ 기술을 적용한 생활 도우미형 앱이 스마트폰의 가치를 더욱 높여주고 있다. 스마트폰의 카메라로 거리를 비추면 증강현실 앱을 통해 각 건물의 이름, 상호, 업종 등의 정보를 직관적으로 파악할 수 있다. 현재 위치에서 가장 가까운 화장실이나 약국, 병원 등을 찾아 주는 증강현실 앱은 이미 스마트폰 필수 앱으로 인식되고 있다. 컴퓨터용 프로그램도 유료, 무료 제품이 있듯 스마트폰 앱도 무료와 유료 제품으로 나뉜다. 유료 앱의 경우 몇 백원부터 몇 만원까지 다양하며, 가격은 순전히 개발자(또는 개발사)가 책정한다. 이러한 유료 앱을 사용자가 다운로드하면 그 수익을 스마트폰 제조사나 이동통신사 등과 분배하게 된다. 주로 신용카드로 결제하거나 매월 통신요금에 포함되어 부과된다. 유료 앱이 아무래도 유용하고 풍부한 기능을 제공하지만, 제법 쓸 만한 무료 앱도 상당히 많다.

왼쪽이 유료, 오른쪽이 무료 애플리케이션이다

스마트폰 애플리케이션 장터, 앱 마켓/스토어 이러한 앱을 스마트폰으로 직접 다운로드하여 설치할 수 있는 서비스를 제공하는 곳이 앱 마켓(app market) 또는 앱 스토어(app store)다. 다만 스마트폰 운영체제에 따라 앱 종류와 개수, 이용 방법 등이 각각 다르다. 운영체제 개발사뿐 아니라 스마트폰 제조사와 이동통신사도 앱 구매 서비스를 별도로 제공하고 있다. 당연하겠지만, 동일한 앱이라도 각 운영체제에 맞게 개발된 앱은 해당 스마트폰에서만 사용할 수 있다. 애플의 ‘앱스토어’ 아이폰의 앱 스토어(http://www.apple.com/kr/iphone/apps-for-iphone/)는 애플이 운영하며, 아이폰이나 아이패드, 아이팟 등의 애플 제품에서만 사용할 수 있는 앱이 등록되어 유료 또는 무료로 다운로드할 수 있다. 이 앱스토어에 등록된 앱의 개수는 이미 25만 개를 넘어섰으며, 2010년 11월 현재 스마트폰 운영체제 중에서 가장 많은 앱을 제공하고 있다(그 만큼 실생활에 유용한 앱이 다른 스마트폰 기종에 비해 압도적으로 많다). 주로 유료로 판매되는 웹스토어의 앱은 인기 상품으로 등록될 경우 전세계에 걸쳐 엄청난 수익을 얻을 수 있다. 이 때문에 앱스토어는 앱 개발자들 사이에서 ‘애플이 창조한 또 하나의 생태계’로 인식되고 있다.

애플의 앱스토어(아이튠즈로 접속한 모습)

앱스토어의 앱은 아이폰 등의 기기에서 직접 다운로드하거나, 컴퓨터에 연결하여 ‘아이튠즈’라는 애플 전용 프로그램을 통해 다운로드하여 설치할 수 있다. 애플 제품끼리는 앱이 서로 호환되기 때문에 아이폰이나 아이패드, 아이팟 등에서 동일하게 사용할 수 있다. 구글의 ‘안드로이드 마켓’ 안드로이드 마켓(http://www.android.com/market/)은 안드로이드 운영체제를 내장한 스마트폰에서 사용할 수 있는 앱 마켓이다. 이 역시 스마트폰에서 직접 접속하여 다운로드하는 방식이며, 전세계 10만 개 이상의 앱이 등록되어 있다(국내에서 접근해 다운로드할 수 있는 앱의 수는 그 보다 훨씬 적다). 애플의 앱스토어보다는 적지만 하루에 공개되는 앱 수는 가장 많다. 참고로 지난 2010년 4월 말에 5만 개를 넘어선 후 10만 개를 돌파하는 데 3개월이 채 걸리지 않을 정도로 급속히 발전하고 있는 앱 마켓이다.

구글 안드로이드 마켓

아이폰용 앱은 애플 앱스토어에서만 다운로드할 수 있지만, 안드로이드용 앱은 안드로이드 마켓뿐 아니라 이동통신사나 스마트폰 제조사의 독자적인 마켓에서도 다운로드가 가능하다. 이는 안드로이드가 ‘개방형/공개형’ 운영체제이기에 가능한 것으로, SK텔레콤은 ‘T스토어’, KT는 ‘올레마켓’, LGU+는 ‘오즈스토어’라는 이름으로, 삼성전자는 ‘삼성 앱스’, LG 전자는 ‘LG 앱스’라는 이름으로 앱 마켓을 각자 운영하고 있다. RIM의 ‘블랙베리 앱 월드’ 블랙베리 스마트폰은 블랙베리 앱 월드(http://appworld.blackberry.com/webstore/)에 등록된 앱을 다운로드할 수 있다. 지난 2010년 8월 23일부터 한국 및 아태지역 사용자도 이용할 수 있게 정식으로 서비스 되면서, 무료 앱뿐 아니라 유료 앱도 다운로드할 수 있게 됐다.



다만 앱 수는 다른 마켓이나 스토어에 비해 턱 없이 적은 약 1만여 개 정도에 불과하며, 실제로 국내 이용자가 사용할 수 있는 개수는 이 보다 더 적다. 앱의 발전이 곧 스마트폰의 발전 스마트폰 사양이 어느 정도 평준화됨에 따라 앱의 중요성이 상대적으로 커지고 있다. 얼마나 다양한 앱을 이용할 수 있는가가 해당 스마트폰을 구매하는데 절대적인 영향을 미칠 정도다. MS의 ‘윈도우’라는 운영체제가 우리나라 인터넷 발전에 상당한 영향을 미친 것만 봐도, 이제는 애플리케이션이 특정 하드웨어를 떠나 시장과 트렌드를 이끌어 갈 수 있는 절대적인 요소라 말할 수 있다. 따라서 큰 맘 먹고 고성능 스마트폰을 구매했는데 정작 사용할 수 있는 앱이 몇 개 되지 않는다면 스마트폰으로 아무런 의미를 부여하지 못한다.