자기기록

자기 테이프 장치

자기 테이프는 정보의 다양한 형태를 보존하고 재생하는 간결하고도 경제적인 수단을 제공한다.

테이프에 기록된 것은 즉시로 재생될 수 있고 쉽게 지워져서, 기록의 품질에 손상이 없이 여러 번 다시 쓸 수 있다. 이러한 이유로 테이프는 여러 자기기록매체 중에서 가장 널리 사용된다. 테이프는 철산화물이나 쉽게 자기화되는 다른 물질의 미세입자들로 표면이 덮여진 가느다란 플라스틱 띠로 이루어져 있다. 테이프의 기록과정을 보면, 테이프가 당겨지며 지나갈 때 전기신호가 기록 헤드를 통해 지나가서 테이프의 표면에 자기흔적을 남긴다.

기록된 테이프가 재생 헤드를 지나갈 때는 기록된 신호와 동일한 신호가 유도된다. 이 신호는 출력장치에서 적당한 강도로 증폭된다. 음성기록에 사용되는 테이프의 속도는 5㎝/s보다 작은 값부터 40㎝/s까지 다양하다. 화상신호는 음성신호보다 훨씬 더 넓은 대역폭(帶域幅)을 차지하며 테이프와 헤드 사이의 상대속도도 훨씬 더 커야 한다. 자료기록은 더욱 큰 속도를 필요로 한다.

예를 들어 고성능 디지털 컴퓨터 자료저장장치의 테이프 이동은 테이프가 5m/s로 헤드를 지나갈 수 있는 속도여야 한다.

초기에는 자기 테이프가 음성 기록을 위해 고안되었다. 독일의 기술자들은 제2차 세계대전 동안 마그네토폰이라고 불리는 음성 테이프 기록장치를 개발했다. 1940년대 후반에 미국과 영국의 연구자들은 양질의 음성 재생이 가능한 자기 테이프 녹음기를 만들기 위하여 이 장치의 기본설계를 채택했다.

그후 10년 내에 자기 테이프는 라디오 음악 프로의 편성에서 축음기를 대체했다. 가정이나 자동차에서의 음향기기를 위해 카트리지와 카세트의 형태로 미리 녹음된 테이프가 1960년대말에 광범위하게 쓰였다.

전화기의 자동응답기로 사용되는 자기 테이프 기록장치는 음성 카세트 녹음기와 관련되어 있다. 테이프에 이미 기록되어 있는 전달사항이나 명령은 전화기 소유자의 번호가 걸릴 때면 자동적으로 재생된다. 그러면 응답기는 기록 헤드를 작동시키고 전화를 건 사람이 남기고자 하는 전달사항을 녹음하게 된다.

1956년에 미국의 전자회사인 암펙스사(Ampex Corporation)의 찰스 P. 긴스버그와 레이 돌비는 처음으로 실용적인 비디오 테이프 리코더(VTR)를 개발했다.

그들의 기계는 텔레비전 방송을 혁신시켰으며 스포츠 경기와 같은 약간의 예외를 제외하고는 녹화방송이 생방송을 실제적으로 대체했다. 거의 모든 프로그램이 원래의 생방송 동안 비디오테이프로 녹화되며 각 방송국들은 그들의 시청자들에게 가장 적합한 시간대에 그 프로그램을 다시 방영한다.

개개인의 가정에서 수신되는 텔레비전 방송을 녹음하는 데 사용되는 그와 같이 많은 기계들은 부속으로 딸린 비디오카메라와 연결되면 8㎜ 개인용 영화를 찍을 수 있다. 상업적으로 만들어진 대중적인 영화제작자의 비디오카세트들도 이 리코더를 통해 재생될 수 있다(→ 비디오 테이프 리코더).

1951년 자기 테이프는 자료저장매체로서 도입되었는데, 상업적 사용을 위해 생산된 최초의 디지털 컴퓨터인 UNIVAC-Ⅰ의 보조기억장치로 사용되었다.

그후 약 10년 동안 거의 모든 컴퓨터가 자기 테이프 저장장치를 사용했다. 그런데 1960년대까지 자기 디스크와 자기 드럼의 보조기억장치는 저장된 정보나 프로그램의 매우 빠른 검색(檢索)을 필요로 하는 과학과 상업의 대규모 자료처리장치에서 테이프 장치를 대체하기 시작했다. 자기 테이프 장치들 중 특히 카세트를 사용하는 것들은 적은 비용과 큰 저장능력으로 인해 다목적의 미니컴퓨터와 마이크로컴퓨터에서 보조기억장치의 중요 형태로 계속 사용되고 있다.

약 1만 9,000bit(비트)의 정보가 1㎝의 테이프에 저장될 수 있다. 자기 테이프 리코더는 실험실 계측기나 위성발사기에 탑재된 관측장비로부터 직접 측정치를 기록하는 데에도 널리 사용되어왔다. 그 읽혀진 값들은 전기신호로 바뀌고 테이프에 기록되며 상세한 분석과 비교를 위해 연구자들에 의해 재생될 수 있다(컴퓨터 기억장치).

자기 디스크 장치

자기 디스크는 금속이나 플라스틱으로 만든 납작한 원판이며 양쪽에 철의 산화물로 표면층이 덮여 있다. 음성·화상 또는 자료 등의 입력 신호는 디스크가 구동장치에 의해 회전할 동안 기록 헤드에 의해 자기무늬나 자기반점으로서 디스크의 표면에 나선형 트랙으로 기록된다.

디스크의 자기흔적을 읽는 데도 사용되는 헤드는 아주 정확하게 디스크의 어느 곳에라도 위치할 수 있다. 컴퓨터의 자료저장장치에 응용하기 위해 디스크 팩(disc pack)이라고 하는 20개나 되는 디스크의 집합체들이 구동장치의 축에 수직으로 탑재된다. 구동장치는 많은 판독·기록 헤드를 갖고 있다. 이러한 특성들로 인해 자기 디스크 장치는 테이프리코더보다 유리하다. 디스크 장치는 그 저장내용의 주요부분을 차례로 지나갈 필요 없이 음성 또는 화상기록의 주어진 부분, 즉 자료구역을 읽을 수 있다. 테이프에서는 원하는 정보의 위치를 찾아내는 데 수분이 걸리지만 자기 디스크 장치에서는 특정 디스크상의 정확한 트랙에 직접 접근함으로써 검색시간을 1초의 몇 분의 1로 줄인다.

자기 디스크 기술은 1962년에 자료저장장치에 적용되었다. 디스크에 특별히 저장된 자료에 무작위로 접근이 가능하기 때문에 이 장치들은 고속 컴퓨터시스템에서 보조기억장치로서 사용하기에 적합했다. 플로피디스크라고 불리는 작고 유용한 플라스틱 디스크가 1970년대에 개발되었다. 비록 플로피디스크가 종래의 디스크만큼 많은 정보를 저장하지는 못하고 자료를 빠르게 검색하지도 못하지만 가격이 저렴하고 사용이 간편하며 미니컴퓨터와 마이크로컴퓨터 같은 것에 적합하다.

자기 디스크 기록은 여러 가지 다른 용도가 있다. 사무실용 구술장치(dictating machine)와 구술녹음기계(transcribing unit)는 나중에 재생하기 위해 구술한 전달사항을 저장하는 과정을 이용한다. 또 특히 스포츠 경기의 생방송에서 널리 쓰이는 '순간재연'이라고 알려진 방법을 촉진하고 개선했다. 이 방법은, 예를 들어 축구의 실황중계에서 중요한 경기장면을 즉시 재연한다. 비디오테이프리코더는 초기에 순간재연을 위해 사용되었지만 너무 거추장스러운 것으로 드러났다.

1967년 암펙스사는 4초 이내에 원하는 동작을 찾아내고 재연하는 것이 가능한 특별한 비디오디스크 장치를 개발했다.

기타 자기기록장치

드럼과 페라이트 자심 같은 자기기록매체는 1950년대 초반부터 자료저장장치에 사용되어왔다.

좀더 최근에 개발된 것은 1970년대 후반에 벨 전화 연구소에서 발명한 자기거품기억소자이다. 자기 드럼을 사용하는 컴퓨터 보조기억장치들은 테이프와 디스크 장치처럼 동작한다(→ 준강자성). 그 장치들은 금속 원통의 표면에 인접해 있는 원형 트랙에 자기반점의 형태로 자료를 저장한다. 1개의 드럼은 트랙을 1~20개까지 지닐 수가 있다. 자료는 드럼이 분당 약 3,000회전의 속도로 돌 때 드럼의 표면 가까이에 위치한 헤드에 의해 기록되고 읽혀진다. 드럼은 저장된 정보에 빠르고 무작위한 접근이 가능하다. 드럼은 테이프와 디스크 장치보다 정보검색이 빠르지만 그들만큼 많은 자료를 저장하지는 못한다.

자심기억장치는 작은 도넛 모양을 닮은 수십만 개의 자기화가 가능한 페라이트 자심을 사용한다. 각 자심을 통해서 2개 이상의 전선이 지나는데, 이 전선에는 시계 방향 또는 시계 반대방향으로 자심을 자기화시키는 전류가 흐른다. 어느 한 방향으로 자기화된 자심은 0을 나타낸다고 말하며 반대방향으로 자기화된 것은 1을 나타낸다고 말한다.

0과 1은 디지털컴퓨터의 작동에 기본인 2진법의 숫자에 해당한다. 자료는 0과 1의 특정한 조합으로 자심의 배열을 자기화함으로써 저장된다. 자심저장장치는 저장된 정보에 아주 빠르게 무작위 접근을 가능하게 한다. 테이프가 감긴 틀이 풀리거나 드럼이 회전하기를 기다려야만 하는 다른 자기기억장치들과는 달리 검색을 원하는 자료를 갖고 있는 자심의 특정배열에 전기 펄스를 보냄으로써 간단히 이루어진다. 펄스는 자심 내 자기화의 방향을 바꾸는데 이는 저장된 자료에 해당하는 출력신호를 포함한다.

자기거품기억소자는 기계적인 테이프, 디스크 또는 드럼 소자보다 더 경제적으로 동작하며 상당히 잘 짜여진 구성을 갖고 있다. (→ 자기거품기억소자) 이 소자는 종이성냥갑 정도 크기의 합성 석류석으로 만들어진 칩으로 구성되어 있다. 이것은 전자기장의 제어로 나타나고 사라지는 거품이라고 불리는 작은 원통 모양의 자기구역에 자료를 저장한다.

거품의 존재와 부재는 자심의 두 상태가 하는 식과 마찬가지로 2진법의 형태로 정보를 나타낸다. 개개의 작은 석류석 칩이 수십만 개의 2진법 숫자를 수용하듯이 막대한 양의 자료가 소량의 이들 칩으로 이루어진 기억소자에 저장될 수 있다.