KR100599369B1 - 시리얼 ａｔａ 타입의 외장형 스토리지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시리얼 ATA(Serial Advanced Technology Attachment, S-ATA) 인터페이스 기술을 이용한 외장형 스토리지 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 별도의 외장형 하우징을 구비하고, 그 하우징 내부에 운반패널을 통하여 하드디스크들을 장착하고, 장착된 하드디스크들과 전기적으로 연결된 S-ATA 인터페이스 메인보드를 구비함으로써 대략 1.6TB(하드디스크를 4개 장착하는 경우)까지 저장할 수 있는(저장용량은 하드디스크의 제조기술에 따른 용량증가에 따라 가변적임) 네트워크 스토리지 시스템을 선보인다. 이러한 시스템에 있어서 구성의 용이함과 편리함이 강조되는 하우징 구조, 복수의 하드디스크들이 장기간 동작함에 따라 발생되는 열을 보다 용이하게 배기, 냉각할 수 있는 냉각구조 및 하드디스크를 개별적으로 호스트에 연결할 수도 있으며, 장착된 하드디스크를 단 한 개의 케이블로 1 : 1 방식으로 호스트에 연결할 수도 있는 통합 케이블 시스템을 포함하는 시리얼 ATA 타입의 외장형 스토리지 장치를 개시한다.

시리얼 ATA, 스토리지, RAID, 냉각 팬, PCI 콘트롤러, 통합 케이블

Description

시리얼 ＡＴＡ 타입의 외장형 스토리지 장치{EXTERNAL STORAGE APPARATUS WITH SERIAL ATA TYPE}

도 1은 본 발명의 내부구성을 개략적으로 도시한 내부 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 일 실시예의 외장 하우징을 나타내는 사시도이다.

도 3은 도 2의 외부 하우징을 나타내는 사시도이다.

도 4는 도 3의 외부 하우징에 장착되는 내부 하우징을 나타내는 사시도이다.

도 5는 하드디스크를 내부 하우징으로 운반하는 운반 패널을 나타내는 사시도이다.

도 6(a)는 운반 패널을 내부 하우징의 해당 레이어에 고정시키는 체결 수단을 나타내는 사시도이다.

도 6(b)와 도 6(c)는 도 6(a)의 체결 수단의 작동원리를 나타내는 단면도이다.

도 7은 도 2의 배면판을 나타내는 사시도이다.

도 8은 도 2의 전면덮개부를 나타내는 사시도이다.

도 9는 도 2의 받침판을 나타내는 사시도이다.

도 10은 도 2의 분해 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

a : 콘트롤러 인터페이스

b : 하드디스크 파워 인터페이스

c : 하드디스크 데이터 인터페이스

d : 열 감지 센서

1 : 스토리지 장치 하우징

10 : 외부 하우징

11 : 제 1 통기공군(通氣孔群)

12 : 체결수단

20 : 내부 하우징

21 : 내부 하우징 상면(上面)

22 : 내부 하우징 좌면(左面)

23 : 가이드 레일 홈

24 : 운반 패널 지지대

25 : 전면덮개 접속부

26 : 결합구

27 : 운반 패널 채결공

28 : 내부 하우징 우면(右面)

30 : 운반 패널

31 : 하드디스크 수용부

32 : 제 2 통기공군

33 : 하드디스크 측면 지지부

34 : 하드디스크 체결공

35 : 운반 패널 체결부

36 : 운반 패널 체결수단

37 : 체결수단 몸체

38 : 체결수단 걸림부

39 : 체결수단 삽입부

40 : 배면판

41 : 냉각 팬 배기구

42 : 단일 커넥터 연결부

43 : 통합 커넥터 연결부

44 : 외부 전원 입력부

45 : 스위치

50 : 전면 덮개부

51 : 표시부

52 : 전면덮개 체결부

53 : 체결수단

60 : 받침판

61 : 표시수단 고정바

62 : 메인보드 고정바

본 발명은 시리얼 ATA(Serial Advanced Technology Attachment, S-ATA) 인터페이스 기술을 이용한 외장형 스토리지 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 별도의 외장형 하우징을 구비하고, 그 하우징 내부에 운반패널을 통하여 하드디스크들을 장착하고, 장착된 하드디스크들과 전기적으로 연결된 S-ATA 인터페이스 메인보드를 구비함으로써 대략 1.6TB(하드디스크를 4개 장착하는 경우)까지 저장할 수 있는(저장용량은 하드디스크의 제조기술에 따른 용량증가에 따라 가변적임) 네트워크 스토리지 시스템을 선보인다. 이러한 시스템에 있어서 구성의 용이함과 편리함이 강조되는 하우징 구조, 복수의 하드디스크들이 장기간 동작함에 따라 발생되는 열을 보다 용이하게 배기, 냉각할 수 있는 냉각구조 및 하드디스크를 개별적으로 호스트에 연결할 수도 있으며, 장착된 하드디스크를 단 한 개의 케이블로 1 : 1 방식으로 호스트에 연결할 수도 있는 통합 케이블 시스템을 포함하는 시리얼 ATA 타입의 외장형 스토리지 장치를 개시한다.

스토리지(Storage)란 컴퓨터 프로세서가 접근할 수 있는 데이터를 전자기 형태로 저장하는 장소를 의미하며, 통상 1차 스토리지와 2차 스토리지로 구분된다. 1차 스토리지는 RAM을 비롯한 여러 내부 장치인 반면에, 2차 스토리지의 경우는 하드디스크, 테이프 및 외부 장치에 데이터를 저장하게 된다. 1차 스토리지의 속도가 2차보다 훨씬 빠르지만, 정보는 2차 스토리지가 훨씬 많이 저장할 수 있다는 장 점이 있다.

한편, 데이터를 생성하고 사용하는 어플리케이션이 날로 증대됨에 따라서 데이터 저장을 위한 스토리지에 대한 요구 또한 지속적으로 증대되고 있으며, 이는 2차 스토리지에 대한 기술발전을 추동하고 있다.

스토리지 시스템은 저장할 수 있는 용량, 안정성, 완성도 등에 따라 최상위 모델인 하이엔드 분야와 로우엔드 분야로 구분되며, 이제까지 스토리지 산업은 하이엔드 분야에 집중되어 왔으나, 최근 오디오와 비디오 파일을 PC에 저장할 수 있게 됨에 따라서 개인용 스토리지 시장의 잠재성이 증가되는 한편 소기업에도 저렴한 비용으로 스토리지를 제공할 수 있는 장점 때문에 로우엔드 분야의 중요성이 강조되고 있다. 한편 디스크 연결을 위한 규격으로서 IDE(ATA)는 로우엔드 분야에서, SCSI 방식과 Fiber Channel 인터페이스는 하이엔드 분야에서 이용되고 있는 상황이다.

하이엔드 분야의 SCSI 기술과 파이버 채널은 전송속도와 전송거리 상의 장점이 있으나, 고가의 기업형 스토리지 시스템 전용기술이기 때문에, 로우엔드 분야에는 적합하지 않다. 본 발명의 적용되는 기술분야는 우선 로우엔드 분야라고 할 것이다.

한편, USB 인터페이스의 외장 스토리지와 IEEE1394 인터페이스 장치는 호스트 PC에 주변장치(디지털 카메라, 디지털 캠코드, DVD, 음악 시스템 등)를 접속하는 용도로서 전송속도가 느릴 뿐만 아니라 데이터의 안정적인 백업, 복제, 저장 등이 가능한 스토리지 시스템은 구축할 수 없으므로 본 발명의 기술분야에서 고려되 지 않는다.

즉, 본 발명의 기술분야는, 컴퓨터 마더보드의 데이터 버스와 컴퓨터의 디스크 저장 장치간에 사용되는 표준 인터페이스인 IDE(Intergrated Drive Electronics)로 불리우는 ATA(Advanced Technology Attachment)에 관한 것으로서, 지금까지는 병렬 전송 방식의 패럴렐 ATA(P-ATA) 방식이 이용되어 왔다.

그러나 패럴렐 ATA 방식은 데이터 처리량이 증가하면서 한계에 봉착하였다. 즉 패럴렐 ATA 방식은 다수의 데이터 전송 라인을 이용하기 때문에 자기장에 의한 신호간섭이 심하게 발생하는 문제점이 있고, 다수의 전송라인을 갖기 때문에 전송 케이블이 굵고 짧아 케이블의 배치에 난점이 있으며, 데이터의 안정성 및 속도의 증가에 더 이상의 발전을 이룰 수 없는 한계에 이르렀다.

이를 해결하기 위하여 제시된 표준 인터페이스 기술이 S-ATA 기술이다. 이 기술에 따르면, 하드디스크의 동작원리나 내부구조는 P-ATA와 동일하지만, 한 번에 1비트씩 데이터를 보내는 직렬 데이터 전송방식을 택하기 때문에 신호간의 상호간섭을 방지하면서 데이터를 빠르게 전송함으로써 전송속도의 향상을 가져오며, 핫 플러그 기능을 제공하고, 데이터 전송시 명령, 데이터 블록, 상태 등의 신호 모두에 CRC를 적용하기 때문에 데이터 안정성이 높고, 케이블의 굵기가 얇고 길이가 더 길어지므로 케이블 배치가 자유로우며 경제적인 장점이 있다.

이러한 장점을 이용하여 본 발명의 기술분야는 위와 같은 S-ATA 기술을 적용한 로우엔드 분야 스토리지 장치에 대한 것이지만, PC 내부에서의 하드디스크의 연결 인터페이스에 관한 것이 아니라, 다수개의 하드디스크가 RAID 시스템으로 구 성된 외장형 스토리지 어레이 장치임을 밝힌다. 즉, 호스트 내장형 스토리지 장치나 인터페이스 기술의 경우, PC 케이스를 열어 어렵게 장착하여야 하는 수고와, PC 자체의 여유공간의 부족 등으로 스토리지 시스템을 용이하게 구축할 수 없는 현실적인 문제점이 있다. 이는 개인용 스토리지 또는 소기업용 스토리지 장치의 보편화의 장애가 되고 있으며, 효율적인 스토리지 시스템 구축의 장벽이 되고 있는 것이다.

본 발명의 속한 기술분야의 문제점들을 다시 한 번 정리하면 다음과 같다.

스토리지 기술은 저장용량, 전송속도, 안정성, 비용 등을 고려해야 하며, 특히 디스크 연결 인터페이스는 전송거리, 전송속도, 케이블 굵기, 비용, 메모리 가용성, 안정성 등이 중요한 항목이다. 저장용량 항목도 물론 중요하지만 디스크 메모리가 지속적으로 확장되고 있기 때문에 스토리지를 사용하는 유저의 목적과 기술환경에 따라 가변적이다.

디스크 연결을 위한 규격은 크게 IDE(ATA)와 SCSI 방식이 있고, SCSI 방식에 대한 대체적인 인터페이스로서 Fiber Channel이 있으며, 스토리지 장치를 호스트 내에 장착할 것인가 또는 호스트 밖에 구현할 것인가에 따라서 내장형이냐 외장형의 구분이 있다.

오늘날 PC의 유저들은 각종 비디오 파일, 오디오 파일을 PC에 저장하고, 데이터를 생성하고 사용하는 다양한 어플리케이션을 널리 이용함에 따라서 스토리지 장치의 필요성은 날로 증대되고 있다. 한편 유저가 PC 내부의 슬롯에 디스크를 장착하는 방식의 경우 일일이 PC 케이스를 뜯어서 해당 슬롯을 찾아 장착하여야 하기 때문에 PC에 대하여 해박한 지식이 없는 개인 유저의 경우에 시간과 노동(정신적/육체적)에 있어서 불이익이 있었다. 즉 PC의 유저가 일일이 PC 케이스를 뜯을 필요가 없으며, 또한 본체 내부의 슬롯을 일일이 찾아 연결할 필요도 없이 소정의 케이블로 간단하게 PC와 연결할 수 있으면서 높은 전송속도와 저장용량을 갖는 저렴한 비용의 스토리지 장치가 요구되고 있으나, 이러한 개인용(혹은 소기업용) 외장형 스토리지 장치는 아직 알려지지 않고 있다.

다음은 본 발명과 대비되는 종래의 내장형 스토리지 장치의 문제점들이다.

① 디스크를 장착하기 위해서는 PC 케이스를 뜯어야 하는 어려움이 있다. ② 디스크를 PC에 장착하기 위해서는 해당 디스크가 장착되는 슬롯의 위치를 찾아야 하는 번거로움이 있다. ③ 케이블의 굵기 때문에 협소한 공간에서의 장착, 설치가 용이하지 않다. ④ 일반적으로 내장형 스토리지의 경우, 디스크가 1개 내장되어 있는 상태에서 CD롬과 라이터기가 장착되는 때에는 추가 디스크가 1-2개 정도밖에 허용되지 않는 한계가 있으며, 따라서 저장용량의 한계가 있다. ⑤ 디스크들의 RAID 구성이 용이하지 않다. ⑥ 내장형인 경우에는 다른 호스트와 연결할 수 없어서 효율적인 스토리지 시스템을 구성할 수 없었다.

한편 기존의 병렬 IDE(ATA) 인터페이스 방식은 성능면에서 문제가 있었으며, SCSI 또는 파이버 채널의 경우 시스템 구축에는 유리하지만 개인 유저나 소기업이 사용하기에는 지나치게 고가라는 한계가 있었다.

종래에는 P-ATA(Parallel ATA)를 이용하여 왔으나, 데이터 처리량이 증가하면서 P-ATA의 여러 가지 문제점이 대두되었다. 즉, 병렬방식의 P-ATA는 여러 가닥 의 데이터 전송 라인을 이용하기 때문에 데이터의 전송속도가 높아지면 전기 신호 주변에 자기장이 강해짐에 따라서 신호간섭이 심해지는 문제점을 초래한다. 이로 말미암아 전송속도의 한계에 부딪히게 되었다. 현재 PATA는 ATA133 인터페이스에 이르러 최대 133MB/sec의 전송속도를 지원하고 있으나 사실상 100MA/sec에서 그 한계를 보이고 있다. 더욱이 P-ATA는 기본적인 병렬방식이어서 데이터 신호 라인이 많고, 자기장에 의한 신호간섭을 최소화하기 위하여 데이터 라인 사이에 절연 라인을 추가하게 됨으로써, 전송 케이블이 굵고 짧다는 문제점이 있다. 이로 말미암아 케이블의 배치, PC 내부의 환기 구조, 슬롯에 장착 편의성 등에 큰 약점을 갖고 있다.

또한 P-ATA는 핫 플러그 기능을 지원하지 않았다. USB와 IXXX 1394에서 지원하는 핫 플러그 기능은 핫 스왑(Hot swap)이라고도 하며, 컴퓨터 시스템이 가동중인 상태에서 하드드라이브, CD-ROM 드라이브, 전원공급장치 및 기타 이와 비슷한 다른 장치들을 교체하는 것인데, 레이드 기능의 완성도를 높여주는 역할도 한다. 레이드는 중요한 데이터를 가지고 있는 서버에 주로 사용되는 기능이며, 여러 대의 하드디스크가 있을 때 동일한 데이터를 다른 위치에 중복해서 저장하는 방법으로서, 서버처럼 오랫동안 멈추지 않고 동작하는 시스템에서 하드디스크를 안전하게 보호해 준다. P-ATA는 기초적인 레이드 시스템을 구성할 수는 있으나, 핫 플러그 기능을 지원하지 않기 때문에 하드디스크가 손상될 경우 서버의 전원을 끄고 교체해야 하는 문제점이 있었다.

그리고 P-ATA는 CRC(Cyclic Redundancy Checking)를 적용하지만 데이터 블록 에 한정하여 적용하므로 상대적으로 데이터의 안정성도 낮다는 점이 지적되었다.

한편, SCSI와 Fiber Channel의 경우에 있어서, SCSI는 PC와 디스크드라이브, 테이프드라이브, CD-ROM 드라이브, 프린터, 스캐너 등과 같은 주변장치를, 이전의 인터페이스보다 더 빠르고 더 유연하게 통신할 수 있도록 해주는 인터페이스로 알려져 있으며, 현재 160MB/sec의 전송속도까지 지원하고 있으며 전송거리도 25m로서 비교적 길다고 할 수 있다. 외장현 스토리지 장치를 두고, 이를 호스트와 SCSI 방식으로 연결하는 경우에 있어서 효율적인 스토리지 시스템 구성을 가능하게 해 주는 장점에 있음에도 불구하고 그 성능에 비하여 시스템 구성에 소요되는 비용이 너무 크다(예컨대 콘트럴러의 가격이 고가)는 단점이 있다. 따라서 가정용 스토리지 장치, 개인용 스토리지 장치 및 소기업의 스토리지 장치에 적절하다고 볼 수는 없다. 한편, 파이버 채널은 전송속도(200MBps)와 전송거리(10km) 상의 매력적인 장점이 있으나, 고가의 기업형 스토리지 시스템 전용기술이기 때문에, 시스템 구성에 매우 큰 비용이 소요되며 개인이나 소기업 또는 가정용 스토리지 장치에서는 채택될 수 없다. 예컨대 20만원에 상당하는 스토리지 장치가 적합한 환경에서 3000만원 혹은 3억원이 소요되는 스토리지 장치를 요구할 수는 없는 문제이다.

이상에서 설명한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명의 발명가는, 유저가 호스트의 케이스를 일일이 뜯지 않고서도 디스크를 용이하게 탈부착할 수 있는 외장형 스토리지 장치를 제공하고자 하며, 설치의 용이함을 위하여 특수한 구조의 하우징을 설계하는 것을 본 발명의 목적으로 삼았다.

나아가 본 발명의 외장형 스토리지 장치는 4개의 하드디스크가 동작하게 되므로, 하디디스크의 작동에 따른 고열의 발생 문제를 해결하기 위해 특수한 냉각구조를 제공하고자 한다.

또한, 이 외장형 스토리지 장치는 개인, 소기업, 대기업의 각 부서, 학교 또는 가정용으로 제공하고자 하며, 따라서 시스템 구성에 소요되는 비용이 낮으면서도 대략 1.6TB 정도에 이르는 저장용량과 150MB/sec 가량의 전송속도를 제공하는 것을 전제로 한다. 위와 같은 성능을 위하여 S-ATA 인터페이스 기술을 채택한다.

또한 핫-플러그 기능을 수행하면서 호스트 전원의 온오프 유무에 상관없이 디스크의 탈부착이 가능하도록 설계하고, 호스트 전원에 의존하지 않도록 별도의 전원을 갖도록 구성하기로 하였다. 그리고 데이터 저장의 성능을 향상시키기 위하여 다양한 RAID 구성이 가능함을 전제로 하였다.

나아가 장착된 4개의 하드디스크를 효과적으로 활용하여 다수의 호스트(예컨대 2~3대)에 각각 개별적으로 연결할 수도 있으며 또는 하나의 호스트에 4개의 하드디스크를 보다 연결할 수 있는 케이블 구조, 4개의 하드디스크 어레이에 각각 접속된 개별적인 케이블로 각각 호스트에 연결할 수도 있으며 또는 하나의 통합 케이블로 호스트에 연결할 수도 있는 케이블 구조를 매우 중요한 과제로 설정하였는바, 본 발명이 결과적으로 추구하는 것이 효율적인 스토리지 시스템의 구축이며, 본 발명의 스토리지 장치는 결국 호스트와의 연결을 전제로 하기 때문에, 호스트와 연결해주는 케이블의 구조 및 특성은 본 발명가에게 매우 사려깊게 고려되었다. 한편, S-ATA 인터페이스의 외장형 스토리지 장치가 P-ATA 방식의 호스트(메인보드가 S- ATA 인터페이스를 지원하지 않음)에 호환성을 갖고 연결하기 위해서는 PCI 방식의 시리얼 ATA 콘트롤러가 필요한데, 이 콘트롤러는 본 발명에서 제공하고자 하는 통합케이블과 적합관계를 가져야 함도 고려되었다.

본 발명의 또 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 이는 본 발명의 청구범위에 기재된 사항 및 그 실시예의 개시내용 뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내의 수단 및 조합에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것이며, 본 발명의 특유한 효과에 대응될 것임을 첨언한다.

이상의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 시리얼 ATA를 이용하여 호스트와 통신하는 외장형 스토리지 장치로서,
외부 하우징, 내부 하우징, 배면판 및 전면덮개부가 하나의 세트로서 조립되는 스토리지 하우징으로서, 상기 외부 하우징의 양 측면 전면부에 제 1 통기공군(通氣孔群)이 형성되어 있으며, 상기 전면 덮개부에는 내장된 하드디스크의 동작상태 및 전원상태를 표시하는 표시수단이 있으며, 상기 내부 하우징은 4개의 레이어를 포함하며, 상기 외부 하우징과 상기 내부 하우징 사이에 통기공간(通氣空間)을 확보하는 스토리지 하우징;
하드디스크를 수용, 결착하여 상기 하우징 안으로 4개의 하드디스크를 각각 운반 삽입하는 4개의 하드디스크 운반 패널;
삽입된 하드디스크들에 개별적으로 1 : 1로 대응하며, 시리얼 ATA 케이블을 통해 호스트와 하드디스크 간에 각각 1 : 1 연결되는 4개의 단일 커넥터 연결부와, 하드디스크들간의 데이터 브릿지를 통해 내장된 하드디스크들이 1개의 통합 시리얼 ATA 케이블을 통해 호스트와 연결되는 통합 커넥터 연결부로 구성되는 호스트 연결부로서, 스위치 수단에 의해 단일 커넥터 연결과 통합 커넥터 연결을 선택적으로 이용할 수 있는 호스트 연결부;
상기 하우징 내부로 삽입된 상기 운반 패널에 수용된 하드디스크들과 전기적으로 연결되고, 상기 단일 커넥터 연결부와 상기 통합 커넥터 연결부를 통해 상기 호스트와 통신하는 메인보드로서, 상기 하우징의 배면 쪽에 내설되는 시리얼 ATA용 메인보드; 하드디스크들의 동작에 의하여 상승되는 하우징 내부의 온도를 냉각시키기 위하여 구성되는 2개의 냉각팬으로서, 하드디스크에 설치된 열 감지 센서를 통해 입력되는 값에 따라 냉각 팬의 RPM을 제어하는 RPM 콘트롤러에 의해 동작 속도가 조절되는 냉각팬; 및
상기 시리얼 ATA용 메인보드를 포함한 상기 하우징 안의 내부 장치 및 상기 4개의 하드디스크에 구동전원을 공급하는 전원부를 포함하며, 전원이 연결된 상태에서도 하드디스크의 설치와 분리가 가능하도록 하기 위하여 시리얼 ATA 커넥터의 전원선 길이를 달리하고, RAID 0, 1, 0+1, 5 구성을 지원하고, 2대 이상의 호스트와의 연결을 보장하는, 시리얼 ATA 타입의 외장형 스토리지 장치를 특징으로 한다.

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그리고 상기 내부 하우징의 구조는,

가로길이 L₁, 세로길이 L₂로 이루어진 상면(上面); 하우징의 배면방향으로 d₁만큼 연장된 다음에 외부 하우징 방향으로 90°절곡되어 다시 d₂만큼 연장되며, 전면에서는 d₁만큼의 연장 없이 곧 바로 외부 하우징 방향으로 90°절곡되어 다시 d₂만큼 연장되는 좌면(左面)으로서 전면방향으로 d₃만큼 돌출된 전면덮개 접속부와 연결되는 좌면(左面); 및 상기 좌면과 대칭 구조로 형성된 우면(右面)으로 이루어지도록 하여, 상기 내부 하우징이 상기 외부 하우징 내부로 장착되는 때에 하우징 내의 공기가 전후좌우(前後左右)로 대류되며 외부 하우징의 통기공군(通氣孔群)과 통하도록, 통기공간(通氣空間)을 확보하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내부 하우징은, 운반 패널을 내부 하우징 안으로 가이드해 주는 복수의 가이드 레일 홈과, 운반 패널을 해당 층(layer)에 견고하게 지지하는 복수의 운반 패널 지지대를 포함하는 것이 바람직한다.

그리고 본 발명의 상기 운반 패널은,

하드디스크 수용부와, 하드디스크 수용부의 양 측면이 상측으로 90°절곡되 어 하드디스크의 측면을 지지해주는 하드디스크 측면 지지부와, 하드디스크를 운반패널에 고정 결착시키는 하드디스크 결착부 및 운반 패널을 상기 하우징에 체결수단에 의하여 체결하는 체결부로 이루어지며, 상기 하드디스크 수용부에는 하드디스크에서 발생하는 열의 흐름을 효과적으로 배기할 수 있도록 제 2 통기공군(通氣孔群)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 내부 하우징은 4개의 레이어를 포함하고, 4개의 운반 패널이 구비되고, 4개의 하드디스크를 장착할 수 있도록 구성하는 경우에는 비용과 구성 및 대상 소비자의 구매능력과 요구되는 저장용량 등을 고려할 때 가장 적합한 실시예로 기대될 것이다.

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한편, 본 발명의 냉각팬은 듀얼 팬 구조로서 볼 베어링 방식을 채택한 2개의 냉각팬으로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명은, 시리얼 ATA를 이용하여 호스트와 통신하는 외장형 스토리지 장치로서, 하드디스크와 호스트를 1 : 1로 연결시키는 단일 커넥터 및 하드디스크와 호스트를 N : 1(N은 1보다 큰 정수로서, 장착된 하드디스크의 개수)로 연결시키는 통합 커넥터와 전기적으로 연결되는 시리얼 ATA용 메인보드를 구비하고, 내부 하우징과 외부 하우징 사이에 일정한 틈을 형성시켜 통기공간(通氣空間)을 확보하고, 외부 하우징의 앞쪽 양 측면에 제 1 통기공군(通氣孔群)을 형성하고, 상기 내부 하우징 안으로 하드디스크를 운반하는 운반 패널에 제 2 통기공군(通氣孔群)을 형성하 고, 두개의 냉각팬에 의하여 하우징 내부의 온도를 냉각시키는 것,을 포함하는 것을 특징으로 한다고도 말할 수 있을 것이다.

그리고 단일 커넥터와 통합 커넥터 중 어느 하나를 선택할 수 있는 스위치 수단을 더 구비하여, 스위치 수단의 동작에 의하여, 단일 커넥터를 사용할 때에는 통합 커넥터가 스위치 오프되고, 통합 커넥터를 사용할 때에는 단일 커넥터가 오프되어, 단일 커넥터와 통합 커넥터간의 데이터 간섭을 방지하도록 하는 것 또한 본 발명에서 중요하게 고려된다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 공지 구성 등 이미 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 다만, 설명의 편의 및 기술에 대한 공개공보로서의 내실을 기하기 위하여 본 발명과 직접적으로 관련된 기술 중 추상적인 것부터 시작하여 본 발명의 개별적인 구성들에 대한 상세한 설명으로 구체화하는 방식을 채택한다.

본 발명은 시리얼 ATA 인터페이스를 적용하였다.

① S-ATA는 한 번에 1비트씩 데이터를 전송하여 한 번에 보내는 데이터의 양이 P-ATA 보다 적지만 매우 빠르게 전송하기 때문에 결국 기본 속도는 P-ATA보다 빠른 전송률을 기록한다. 예컨대 P-ATA는 32비트 데이터를 전송하면서 한꺼번에 25MHz의 속도로 데이터를 전송해 전송률이 100MB/sec에 불과하지만, S-ATA는 한 번에 1비트의 데이터를 1,500MHz의 속도로 전송하기 때문에 그 보다 빠른 150MB/sec 의 전송률을 기록하게 된다. 더욱이 S-ATA는 신호간섭에서 자유로운 특징이 있다. 또한 ② 본 발명의 S-ATA의 경우 직렬방식이기 때문에 케이블의 핀수와 크기가 확실히 적을 뿐만 아니라, 길이도 더 연장가능해진다. 이로 말미암아 케이블의 배치, 내부의 환기 구조, 장착성능 등이 크게 개선되게 되었다. ③ 전원이 연결된 상태에서도 하드디스크의 설치와 분리가 가능하도록 하기 위하여, S-ATA 커넥터의 구리 전원선 길이를 달리해 핫 플러그 기능을 구현한다. 커넥터를 연결하면 전원선의 긴 쪽에는 전원이 접촉되고 짧은 쪽에는 데이터가 접촉되도록 구성하고, 커넥터를 제거할 때에는 데이터 부분부터 제거되고 나중에 전원 부분이 제거되기 때문에 하드디스크 안의 데이터가 안전하게 보호되는 것이다.

본 발명의 하드디스크에서 발생하는 열, 열을 냉각하기 위한 원리

본 발명의 스토리지 장치 안에 장착되는 하드디스크들의 개수가 선택된 최적의 실시예에서는 4개에 이르고, 하드디스크 4대가 발생하는 열이 상당한 편이며, 본 발명의 크기상 내부의 공간이 협소하기 때문에, 효율적인 냉각 시스템의 구현은 매우 중요하다. 이를 위해 본 발명의 하우징의 샤시는 일반적인 철재가 아닌 알루미늄(알루미늄은 발열 효과가 좋으며 부가적으로 가볍다는 장점이 있다)으로 이루어져 있으며, 직접적인 냉각 효과를 위해서는 하우징 배면부에 40mm 냉각용 팬을 배치했다. 나아가 40mm 팬 하나의 풍량으로도 제품 자체의 크기 등에 충분하지만, 공기 흐름을 좀 더 원활하게 하기 위해 냉각팬을 2개를 사용했다. 또한 공기의 흐름을 더욱 원활하게 하고, 냉각팬의 효율이 최대로 올라가도록 하기 위하여 스토리지 장치 하우징을 외부와 내부 하우징으로 분리, 장착되도록 하는 한편, 외부 하우 징과 내부 하우징 사이에 통기공간을 확보하고, 다양한 통기구멍들을 뚫어 효율적인 냉각이 가능해지도록 하였다. 이에 대해서는 아래에서 보다 상세히 설명한다.

S-ATA 케이블의 규격, 성능 및 본 발명의 통합케이블의 원리

S-ATA는 2가닥의 전선으로 데이터를 전송하는데, 데이터를 보내는 데에 사용되는 라인과 받는데에 사용되는 라인이 분리되어 있어서 총 4가닥의 도선이 존재한다. 또한, 데이터 전송에서 사용하는 도선의 수는 4가닥이지만, 접지선이 있어서 커넥터의 핀 수는 7개로 늘어난다. 이는 1.5 GHz라는 매우 높은 클럭으로 동작하고 있는 S-ATA 신호에 외부에서의 노이즈가 개입되지 않도록 한다. 이러한 쉴딩구조의 강도높은 신호의 순도 확보로 인해서 S-ATA 케이블은 최대 1m 까지의 길이를 연장할 수 있게 되었다.

PCI 콘트롤러

본 발명이 연결될 호스트의 메인보드 상에 S-ATA 커넥터가 내장되지 않은 경우에는 별도의 S-ATA용 PCI 콘트롤러가 본 발명의 스토리지 메인보드에 설치되어 있어야 한다. 물론 시리얼 ATA용 PCI 콘트롤러 자체는 공지의 기술이고, 예컨대 4대의 하드디스크들이 적재되는 경우에는 최대 4 채널용 시리얼 ATA 콘트롤러가 설치되어야 하지만, 본 발명의 통합 케이블 인터페이스를 사용하기 위해서는 통합 케이블 인터페이스가 마련되어 있는 PCI 콘트롤러를 사용해야 한다. 이 경우 본 발명의 통합케이블 겸용 시리얼 ATA PCI 콘트롤러만이 싱글 채널용 케이블과 통합 케이블 모두를 지원한다.

호스트와 연결방법

본 발명의 스토리지 장치와 호스트를 연결하는 방법은 크게 두 가지로서, 첫째는 통합 케이블용 인터페이스를 이용하는 방법이며, 이 구성을 위해서는 통합케이블과 통합케이블용 인터페이스를 제공하는 S-ATA PCI 콘트롤러가 필요함은 위에서 설명한 바와 같다. 둘째 일반적인 S-ATA PCI 콘트롤러와 S-ATA 케이블을 통해 각각의 하드디스크 당 1:1로 연결하는 방법이다. 이 구성은 본 발명의 스토리지 장치 하우징안으로 4개의 HDD를 장착할 경우 4개의 S-ATA 케이블이 필요하고, PCI 콘트롤러도 4 채널의 S-ATA를 지원해야만 한다.

그런데 현재 유통중인 공지의 PCI 콘트롤러들은 S-ATA HDD를 호스트(컴퓨터 등) 내부에(외장형이 아니라) 연결해 사용하는 것을 기본 전제로 제조되었기 때문에 실제 4 채널의 S-ATA를 지원하는 PCI 콘트롤러의 경우 외부 인터페이스는 2개 이상 장착된 제품이 없다. 이러한 PCI 콘트롤러를 사용하거나 또는 호스트의 메인보드에 내장된 S-ATA 커넥터를 이용할 경우, 본 발명의 스트로지 장치와 연결하기 위해서는 4개의 S-ATA HDD를 외장으로 연결해야 되기 때문에 별도의 브라켓을 장착해서 내부 인터페이스를 외부로 연장해주어야 한다.

RAID 구성의 원리

RAID는 Redundant Array of Inexpensive (or Independant) Disks의 약어로서, RAID 시스템은 여러 드라이브의 집합을 하나의 저장장치처럼 다룰 수 있게 하고, 장애가 발생했을 때 데이터의 손실을 방지하며 각각에 대해 독립적으로 동작할 수 있도록 한다. RAID의 구성방법은 RAID 0, RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 5, RAID 6, RAID 7, RAID 0+1, RAID 50, RAID 53 등 지속적으로 새로운 방식 이 개발되고 있으며, 이중에서 RAID 0, RAID 1, RAID 0+1, RAID 5를 제외한 나머지 방식들은 거의 사용되지 않는다.

RAID Level 0은 스트립핑(Striping) 방식이라고 하는데, 최소 2개 이상의 하드디스크를 사용하게 되며 연속적인 데이터의 기록 시 각각의 하드디스크마다 서로 다른 데이터를 번갈아 가며 동시에 기록하거나 읽어 들이는 방식이다. 이 방식은 여러 개의 하드디스크에서 동시에 입,출력이 발생하기 때문에 추가되는 하드디스크 수만큼 그 데이터 전송량이 많아지게 되므로 여러 레이드 레벨 중에서 가장 성능이 좋은 RAID 시스템이다. 그러나, 이 RAID 0 시스템은 여러 개의 하드디스크들 중에서 단 하나의 하드디스크라도 문제가 발생할 경우 다른 하드디스크에 저장된 나머지 데이터들도 함께 영향을 받는다는 단점이 있다. 이러한 문제로 인해 RAID 0 방식을 진정한 의미의 RAID 시스템으로는 간주하지 않는 경향이 많은 편이며 데이터 안전성을 필요로 하는 고가의 서버나 웍스테이션에서는 별로 사용되지 않고 RAID 5나 RAID 0+1과 같이 안전성과 뛰어난 성능을 함께 제공해 주는 레이드 방식으로 혼용하여 사용한다.

RAID Level 1은 미러링(Mirroring) 방식이라고 하고, 스트립핑 방식과 마찬가지로 최소 2개 이상의 하드디스크를 사용하게 되며 각각의 하드디스크마다 똑같은 데이터를 저장하는 방식이다. 이 방식은 RAID 0에 비해 하드디스크의 빠른 속도 보다는 그 안전성을 확보하기 위해 개발된 것으로 하나의 하드디스크가 손상된다 하더라도 똑같은 내용을 가진 또 다른 하드디스크가 존재하기 때문에 데이터의 복구를 완벽히 수행할 수 있는 장점이 있다. 그러나 이러한 방식은 결국 똑같은 내용 을 동시에 기록하기 때문에 아무리 많은 하드디스크를 추가하여 사용한다 하더라도 결국엔 하나의 하드디스크를 사용한 것과 같은 성능밖에 내주지 못하는 단점이 있다.

RAID Level 0+1은 스트립핑(Striping) 방식과 미러링(Mirroring) 방식을 혼합한 형태로 스트립핑(Striping)의 뛰어난 성능과 미러링(Mirroring)의 높은 안전성을 둘 다 만족하기 위해 개발된 레이드 시스템이다. 2개의 하드디스크를 사용하여 스트립핑을 사용한다면 미러링도 쪽도 반드시 똑같은 수의 하드디스크를 필요로 한다. 따라서, 최소 4대의 하드디스크를 필요로 한다.

RAID Level 5 방식은 각각의 구성된 HDD 자체내에 데이터를 스트립핑 하면서 동시에 패러티 정보까지 기록하는 패러티 분산 기록 방식이기 때문에, 별도의 패러티 기록용 하드디스크를 필요로 하지 않는다. 또한 입/출력이 개별적인 하드디스크마다 완전히 병렬로 가능하기 때문에 기록과 읽기가 동시에 가능한 장점이 있어 데이터 입/출력 성능이 아주 빠르면서도 그 안전성 또한 높은 편으로서, 현재 가장 널리 사용되는 RAID 방식이다. RAID level 5는 패리티 정보를 모든 드라이브에 나누어 기록한다. 패리티를 담당하는 디스크가 병목현상을 일으키지 않기 때문에, level 5는 멀티프로세스 시스템에서와 같이 작고 잦은 데이터 기록이 있을 경우 더 빠르지만, 읽어들이기만 할 경우 각 드라이브에서 패리티 정보를 건너뛰어야 하기 때문에 level 4 array보다 상당히 느리다는 문제점이 있다.

본 발명은 사용하는 S-ATA 콘트롤러에 따라서 RAID 0, 1, 0+1, 5를 구성할 수 있으며, 만일에 두 명 이상의 사용자가 본 발명에 따른 하나의 스토리지 장치를 공유하는 경우를 가정한다면, 2명의 사용자가 각각 하드디스크 2대를 점유해 RAID 0 또는 1을 구성할 수 있으며, 한 명의 사용자가 3대를 점유하게 되면, RAID 5를 구성할 수 있고, 나머지 사용자는 RAID 구성이 아닌 일반적인 용도로만 사용할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 내부의 회로적인 구성을 개략적으로 도시하고 있다.

외부 어댑터를 통하여 통상값 DC 12V의 전원이 스위치 온 되어 스토리지 장치의 하우징 내부로 입력된다. 입력되는 외부 전원은 레귤레이터를 통하여 시리얼 ATA용 메인보드에 공급되며, 또한 하드디스크 파워 인터페이스를 통해 하드디스크에 구동전원을 공급하고, 하우징 내에 장착되어 있는 두 개의 팬 및 표시수단(LED)에도 전원을 공급하게 된다.

메인보드에는 하드디스크 파워 인터페이스와 하드디스크 데이터 인터페이스를 포함하며, PCI 콘트롤러 인터페이스를 통하여 호스트와 연결되게 된다. 호스트와의 연결방식은 위에서 설명한 바와 같이 호스트와 하드디스크를 1 : 1로 연결하는 단일 인터페이스 콘트롤러를 이용할 것인지, 아니면 4개의 하드디스크를 통합 커넥터와 개별 커넥터의 데이터 브릿지(DATA Bridge)를 통한 통합 인터페이스 콘트롤러를 이용할 것인지에 따른다. 이때 단일 커넥터와 통합 커넥터 중 어느 하나를 선택할 수 있는 스위칭 수단을 더 구비하여, 스위치 수단의 동작에 의하여, 단일 커넥터를 사용할 때에는 통합 커넥터가 스위치 오프되고, 통합 커넥터를 사용할 때에는 단일 커넥터가 오프되어, 단일 커넥터와 통합 커넥터간의 데이터 간섭을 방지하도록 한다. 상기 스위칭 수단은 스위칭 칩셋으로 구성하여 통합 커넥터가 연결되 는 경우에는 단일 커넥터가 자동적으로 오프되고, 단일 커넥터가 연결되는 경우에는 자동적으로 통합 커넥터가 오프되도록 할 수 있으며, 상기 스위칭 수단을 딥(Deep) 스위치로 구성하는 경우에는 사용자의 수동적인 조작에 의하여 커넥터를 선택하게 된다.

본 발명의 경우에는 2개의 인터페이스 콘트롤러가 모두 구비되어 있어서 사용자가 간편하게 하나의 통합 인터페이스 콘트롤러를 이용할 수도 있으며, 하드디스크를 하나만 장착시킨 경우 또는 2인 이상의 사용자가 본 발명의 스토리지 장치를 이용하는 경우에는 개별적으로 단일 인터페이스 콘트롤러를 이용하는 것도 가능하다.

또한 본 발명의 내부의 2개의 팬은 다수의 하드디스크에서 발생하는 열을 냉각하는 역할을 수행하며, 바람직하게는 액티베이션 인디케이터(Activation Indicator)를 통해 하드디스크의 동작상태를 인지하고, 각 하드디스크마다 열 감지 센서를 두어, 열 감지 센서를 통해 입력되는 값에 따라 냉각 팬의 RPM을 제어하는 RPM 콘트롤러에 의해서 냉각 팬의 동작 속도를 발열량 및 하드디스크 동작 상태에 따라 조절하는 것이 가능하도록 구성된다. 이에 따라 냉각 팬의 구동에 따른 소음의 발생을 억제할 수 있으며, 발열 조절로 인한 안정성 확보가 더욱 용이해진다.

도 2는 본 발명에 따른 일 실시예의 외장형 스토리지 장치의 하우징(1)을 도시하고 있다. 도 3은 본 발명의 외부 하우징을, 도 4는 내부 하우징을, 도 5는 하드디스크를 하우징 안으로 운반하는 운반 패널을, 도 6(a) 내지 도 6(c)는 운반패널을 내부 하우징에 고정, 결합시키는 체결수단을, 도 7은 배면판을, 그리고 도 8은 전면 덮개부를, 도 9는 받침판을 각각 도시하고 있으며, 도 10은 하우징의 분리 사시도를 나타내고 있다. 각각의 유기적인 구성관계를 개략적으로 살펴보면, 본 발명의 회로구성, 커넥터 및 콘트롤러가 마운팅된 메인 보드(미도시)와 냉각 팬(미도시)이 후면에 장착된 내부 하우징(20)은 외부 하우징(10)에 삽입되고, 외부 하우징(10)의 배면에는 커넥터 연결부(42)(43)와 냉각 팬의 배기구(41), 외부전원 입력부(44), 온오프 스위치(45)가 형성된 배면판(40)이 부착되며, 상기 내부 하우징(20) 내부로는 4개의 층이 형성되어 그 층 안으로 운반 패널(30)이 삽입되어 하드디스크를 내부로 운송하여 주며, 소정의 표시부(51)가 구비된 전면 덮개부(50)가 내부 하우징(20)을 덮는다. 그리고 상기 구성부분들은 하우징의 받침판(60) 위에서 조립되며, 일정한 체결수단에 의해 체결되며, 그 체결수단의 해체에 의하여 분리된다.

도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 외부 하우징(10)은 "ㄷ"자 형상의 알루미늄판으로 구성되며, 체결수단(12)들에 의하여 받침판(60)과 체결된다. 한편 외부 하우징(10)의 양 측면 전면부에는 하우징(10) 내부의 공기를 밖으로 배기시켜 줄 목적으로 작은 공기구멍들이 하나의 집단을 이루어 형성되어 있다(이하 "제 1 通氣孔群"이라 한다). 한편, 외부 하우징(10)의 상면(上面)에는 내부 하우징과의 결합을 견고하게 하기 위하여 결합바(미도시)가 구성되어 있으며 후면 방향 상측 내부에는 메인보드를 위쪽에서 고정할 수 있는 메인보드 고정바(미도시)가 설치되어 있다. 메인보드는 받침부(60)에 설치된 메인보드 고정바(62)에 의하여 아래쪽에서 고정된다.

도 4는 내부 하우징(20)의 구조를 상세하게 나타내고 있다. 내부하우징(20) 은 기본적으로 상기 외부 하우징(10)과 같이 "ㄷ"자 모양으로 되어 있으며, 상기 외부 하우징(10)안으로 삽입, 결합된다.

먼저 내부 하우징의 상면(上面)(21)에는 상기 외부 하우징의 결합바가 삽입될 수 있는 결합구(26)가 구비되며, 상면(21)의 형상은 길이가 L₁×L₂(가로×세로)인 사각형 모양으로 되어 있다. 내부 하우징의 양 측면에 대해서 살펴보자면, 좌면(左面)(22)에 있어서, 하우징 배면 방향으로 길이가 d₁만큼 연장되어 가로 길이가 "L₁ + d₁"이고, 다시 가로 방향에서 외부 하우징의 측면(左面) 방향으로 90도 절곡된 다음에 다시 d₂만큼 연장되며, 하우징의 전면 방향에서는 그 끝부분의 길이가 연장되지 않고 바로 외부 하우징의 측면 방향으로 d₂ 길이만큼 90도 절곡되어 있다. 또한 좌면(22)의 상하 단부에는 전면덮개부(50)가 부착되도록 길이가 d₃만큼 돌출되어 있는 전면 덮개 접속부(25)가 형성된다. 또한 내부 하우징의 전면 방향에 있어서, d₂ 길이만큼 90도 절곡된 다음에 외부 하우징과의 접촉을 긴밀하게 하기 위해서 다시 후면방향으로 소정 길이만큼 90도 절곡되어 있다. 한편, 내부 하우징(20)의 우면(右面)(28)는 상기 좌면(22)과 대칭으로 형성되기 때문에 동일한 구조이다.

위와 같은 내부 하우징(20)의 구조는 상기 외부 하우징(10)안으로 삽입되어 외부 하우징(10)과 결합될 때 전후 양측면에 일정한 틈을 형성시켜 하우징(1) 내부의 공기흐름이 그 틈 사이로 자유롭게 대류될 수 있도록 한다. 즉 양 측면에 있어서는, 양 측면의 높이를 L₃라고 하면, "(L₁ + d₁) × d₂ × L₃"의 통기공간(通氣孔間) 이, 전면에는 "L₂ × L₃ × d₁"의 통기공간이, 후면에는 "L ₂ × L₃ × d₃" 의 통기공간이 확보된다. 한편 상기 통기공간들에서, 특히 전면과 후면에 있어서는, 다른 구성부분(예컨대 운반패널의 체결수단들이나 또는 메인보드나 냉각 팬 등)이 차지하는 부피 정도는 크지 않은 범위 내에서 빠질 수 있음은 물론이다.

한편 상기 내부 하우징(20)의 양 측면(22)(28)에는 운반 패널(30)을 가이드 해주는 가이드 레일 홈(23)들이 복수 구비되어 복수의 레이어를 형성하며, 각 가이드 레일 홈(23) 밑에는 운반 패널을 견고하게 지지하는 복수의 운반 패널 지지대(24)가 구비된다.

도 5는 본 발명에 따른 운반 패널(30)을 나타내며, 하드디스크 수용부(31), 제 2 통기공군(通氣孔群), 하드디스크 측면 지지부(33), 하드디스크 체결공(34), 운반 패널 체결부(35)로 구성된다.

상기 운반 패널(30)은 하드디스크 수용부(31) 위에 하드디스크를 수용한 다음에, 하드디스크 수용부(31)의 양 측면이 상측으로 90도 절곡되어 형성된 상기 하드디스크 측면 지지부(33)와, 이 측면 지지부(33)에 형성된 하드디스크 체결공(34)안으로 소정의 체결수단을 삽입하여 하드디스크와 운반 패널(30)을 고정한 후, 상기 내부 하우징(20) 안으로 상기 가이드 레일 홈(23)을 통해 하드디스크를 운송하는 역할을 하며, 상기 운반 패널 지지대(24)에 의하여 해당 레이어에 고정, 지지된다. 한편, 하드디스크는 작동시 많은 열을 발생시키기 때문에, 상기 하드디스크 수용부(31) 표면 위에 다수의 통기구멍을 형성하여(상기 제 2 통기공군), 그 통기구 멍을 통해 하드디스크에서 발생되는 열이 흘러나갈 수 있도록 한다.

그렇다면, 하드디스크들의 동작에 의하여 발생하는 하우징(1) 내부의 열의 대류, 즉 공기의 흐름은, 외부 하우징(10)과 내부 하우징(20) 사이의 통기공간들과 각 운반 패널에 형성된 제 2 통기군들을 통해 하우징(1) 내부를 순환하게 되며, 하우징 내부에 장착된 2개의 냉각 팬(미도시)을 통하여 하우징 배면판(40) 밖으로 배기된다. 나아가 외부 하우징(20) 양 측면 전면부에 형성된 상기 제 1 통기공군(11)에 의해서도 밖으로 배출되거나 외부의 차가운 공기가 유입되게 된다.

도 6(a) 내지 도 6(c)는 상기 운반 패널(30)이 내부 하우징(20)의 각 레이어들 안으로 상기 가이드 레일 홈(23)을 통해 삽입된 다음에 내부 하우징(20)의 운반 패널 체결공(27)과 운반 패널(30)의 체결부(35)와의 일치된 구멍을 통하여 상기 운반 패널(30)을 상기 내부 하우징(20)과 결합시키는 운반 패널 체결수단(36)을 도시하고 있다.

상기 운반 패널 체결수단(36)은 사용자가 운반 패널(30)을 내부 하우징(20)에 용이하게 장착할 수 있는 환경을 제시한다. 즉 상기 체결수단(36)은 체결수단 몸체(37), 체결수단 걸림부(38), 체결수단 삽입부(39)로 이루어지며, 체결수단 몸체(37)는 손잡이부, 걸림턱("X"), 삽입몸체가 일체형으로 구성되고, 체결수단 삽입부(39)는 세 갈래의 나뉘어져서 삽입몸체의 전진후퇴 동작에 의하여 벌려졌다 오므라들었다 하는 운동을 하도록 구성되어져 있다. 사용자가 상기 운반 패널 체결공(27)과 운반패널(30)의 체결부(35)의 구멍을 일치시킨 다음에, 상기 체결수단(36)을 그 구멍에 삽입하여(삽입부(39)는 탄력부재로 이루어지며, 최초 삽입위치의 지 름은 구멍의 지름보다 작지만 점점 더 구멍의 지름보다 커지도록 구성되어 있으므로, 최초 삽입은 자연스럽게 이루어진다) 손잡이부에 힘을 가하여 밀어 넣으면, 걸림턱("X")가 상기 걸림부(38)에 의해 걸려질 때까지 체결수단의 삽입몸체가 앞으로 전진하여 상기 삽입부(39)가 완전히 해당 구멍 안으로 들어간다. 이때 삽입부(39)의 오므라드는 탄력은 상기 몸체(37)에 의해 방해되고, 해당 구멍 안에서의 삽입부(39)의 지름은 상기 몸체(37)와의 긴밀함에 의해 구멍의 지름보다 커지게 되는바, 운반패널(30)은 상기 내부 하우징(20)의 해당 레이어 안에 고정되게 된다. 반대로 상기 체결수단(36)의 손잡이부를 잡아 당겨 걸림턱("X")가 걸림부(38) 위로 올라가게 되면, 상기 삽입부(39)와 몸체(37)와의 긴밀함이 사라지게 되고, 다시 삽입부(39)의 오므라드는 탄력이 작용하게 되어 해당 구멍에서 체결수단(36)이 빠지게 된다.

도 7은 상기 외부 하우징(10)의 배면과 결합되는 배면판(40)을 나타내며, 냉각 팬 배기구(41), 단일 커넥터 연결부(42), 통합 커넥터 연결부(43), 외부 전원 입력부(44), 온오프 스위치부(45)를 포함하고 있다.

상기 배면판(40)에는 시리얼 ATA용 메인 보드(미도시)에 연결된 단일 커넥터(미도시)와 대응하는 단일 커넥터 연결부(42)가 돌출되어 형성되어 있으며, 이 단일 커넥터 연결부(42)의 돌출부의 각 단일 커넥터로 개별적인 단일 커넥터용 케이블이 각각 연결되며, 통합 커넥터(미도시)와 연결되는 통합 커넥터 연결부(43)로는 통합 커넥터용 케이블이 연결되어 호스트와 통신하게 된다.

본 발명의 실시예에 사용되는 커넥터와 케이블의 구조에 있어서, 핀 배열은 총 20개의 핀을 포함하고 있는데, 시리얼 ATA 1 ~ 4 까지 4개의 하드디스크 데이터 전송을 위해 하나의 하드디스크 당 5개의 핀이 할당되며, 각 핀의 구성은 "TX+, TX-, RX+, RX- , Ground X 4 group = 20 Pin"과 같다. 하나의 케이블에 내부적으로 4개의 그라운드가 필요한 이유는 시스템 전원이 켜진 상태에서도 호스트와 연결이 가능한 Hot Plugging을 지원하기 위함이다. 한편, 커넥터는 케이블의 접합부에서 가장 많이 발생하는 노이즈를 차단하기 위해 각 그룹(1그룹당 5개의 핀 배열)별로 차단된 형태의 구조를 갖고 있기 때문에, 여러 개의 핀이 물리적으로 맞닿거나 근거리 내에서 근단누화를 일으켜 발생하는 신호의 왜곡을 방지한다.

본 실시에에서 하우징(1) 내부에는 2개의 냉각 팬이 설치되어 있으며, 이에 대응하여 상기 배면판(40)에는 2개의 냉각 팬 배기구(41)가 형성된다. 스토리지 장치를 장시간 사용 시에 있어서(통상 장기간 사용하는 경우가 많다), 만약에 하나의 냉각 팬만을 장착하고 있다면 팬의 고장으로 하우징(1) 내의 하드디스크 발열을 효과적으로 냉각시키지 못하는 치명적인 문제가 발생할 수 있을 뿐만 아니라, 정상적으로 작동하더라도 2개의 냉각 팬을 두는 것이 하드디스크의 개수(본 실시예에서는 4개)를 고려하여 더 바람직할 것이다.

또한 냉각 팬의 구성은 볼 베어링 방식을 채택하여 적용하였다. 볼 베어링 방식과 대별되는 슬리브 베어링 방식의 경우 팬의 회전 시 윤활유를 사용하는데, 장시간 사용하는 경우 윤활유의 고갈로 소음이 발생하게 된다. 냉각 팬 구성에 사용되는 베어링 분야에서는, 볼베어링 방식의 냉각 팬의 수명이 상온 25℃ 기준 24시간 연속 사용 시 대략 45,000 시간 ~ 80,000 시간 동작하는 데 반하여, 슬리브 베어링 방식의 경우에는 그 수명이 상온 25℃ 기준 24시간 연속 사용 시 약 30,000시간 ~ 45,000시간 동작하는 것으로 보고되고 있으며, 소음발생에 있어서도 볼 베어링 방식이 우수한 것으로 보고되고 있다. 본 실시예서는, 소음을 줄이기 위하여 팬의 크기를 40 X 40 X 10 (너비 X 높이 X 길이, mm)로 소형화하는 한편, 구동 Rpm을 4,200 ~ 6,000 범위로, 풍량은 4.70 ~ 7.20 CFM(Cubic Feet per Minute), 소음발생은 25 db 이하로, 입력 전원의 전압은 DC 12V로 세팅하여 적정한 실시값을 얻었다. 그러나 냉각 팬의 구성방식과 사양 자체는 본 발명의 요지가 아닐 뿐더러 당업자에게 특별한 의미를 가진다고 볼 수 없음을 첨언한다.

도 8은 본 발명에 따른 실시예의 전면 덮개부(50)를 도시하고 있다.

전면 덮개부(50)의 재질은 알루미늄판으로도 투명유리, 또는 합성수지도 가능할 것이다. 다만 전면 덮개부(50) 아래쪽에는 상기 내부 하우징(20)의 표시수단 고정바(26)에 고정되어 있는 표시수단(LED)의 동작상태를 사용자가 알 수 있도록 천공된 구멍들로서 표시부(51)가 형성되어 있고, 전면 덮개 체결부(52)와 소정의 체결수단(53)에 의해 상기 내부 하우징(20)과 결합된다.

도 9는 본 발명의 하우징의 받침판(60))을 나타내고 있다.

상기 받침판(60)의 앞쪽에는 소정의 표시수단(LED) 고정바(61)가 구비되어 있어서, 메인보드와 외부전원과 전기적으로 연결되어 하드디스크의 동작상태, 전원상태를 표시해 주는 표시수단(LED)(미도시)이 고정된다. 한편 상기 받침판(60)의 뒤쪽에는 메인보드의 아래쪽을 체결수단에 의하여 고정해주는 메인보드 고정바(62)가 형성된다.

도 10은 본 발명에 따른 스토리지 장치의 각 구성부분의 조립과 분해에 대하여 도시하고 있다.

본 발명의 각 구성부분, 예컨대 외부 하우징(10), 내부 하우징(20), 운반 패널(30), 배면판(40), 전면덮개부(50), 받침판(60) 등의 구체적은 구성은 위에서 설명한 바와 같으며, 각 구성부분들은 다양한 체결수단들에 의해 조립될 것이다. 체결수단들은 통상 조립나사와 같은 것을 이용하지만 그밖에 다양한 수단들이 강구될 것이며, 이는 본 발명의 기술요지가 아닐 뿐만 아니라 용이한 구성이어서 구체적으로 설명하지 아니하였다.

한편, 본 발명의 외장형 스토리지 장치의 효과적인 작동을 위해서는 별도의 소프트웨어의 지원이 필요할 것이며, 대표적으로는 시리얼 ATA용 하드디스크 개수 및 그 정보(용량, 제조사 등)를 알려주며 RAID 구성의 형태(Level, 정상동작유무)를 보여주는 기능의 소프트웨어와, 본 발명의 하우징 내부의 구성들, 콘트롤러, 통합 케이블 등을 관리하기 위한 소프트웨어 등이 있다. 그러나 이러한 소프트웨어는 본 발명의 요지가 아님은 물론이다.

이상의 실시예들은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 보호범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

이상에서 설명한 구성에 의하여, 본 발명은, 하드디스크를 탈부착할 수 있는 외장형 스토리지 장치를 제공하기 때문에 사용자는 굳이 PC 케이스를 뜯거나 케이블을 정리하면서 슬롯을 찾아야만 하는 고생을 피하고, 쉽고 용이하게 스토리지 시 스템을 PC에 적용할 수 있는 장점이 있다.

또한, 시리얼 ATA 인터페이스를 적용함으로써 150MB/sec의 전송속도를 제공하며, 최대 4개의 디스크를 이용하여 효과적인 RAID 구성을 할 수 있는 이점이 있다.

나아가, 케이블의 굵기가 얇고 커넥터의 크기가 작으므로 설치와 정리가 보다 용이해질 것이며, 미관상의 효과도 있다. 한편 케이블의 길이가 1M 정도의 여유를 갖게 됨으로써 외장형 스토리지 장치를 실제로 설치함에 있어서 융통성을 제공할 수 있게 된다.

그리고, 호스트인 PC 전원에 의존하지 않고 별도의 전원을 채용함으로써 호스트의 전원이 꺼졌다고 하더라도 하드디스크의 동작에 영향을 받지 않으며, 시리얼 ATA 인터페이스가 핫 스왑 기술을 제공하기 때문에 호스트 전원 또는 스토리지의 전원이 온 된 상태에서도 디스크의 탈부착이 가능하다는 장점이 있다. 이는 유저에게 편리함을 주고 시스템에는 보다 높은 안정감을 줄 것이다.

한편, 통신 링크로 전송되어온 데이터에 에러가 있는지 확인하는 방법인 CRC (cyclic redundancy checking)를 적용함에 있어서 장점이 있다. 예컨대 데이터를 전송하면 명령, 데이터 블록, 상태 등의 신호가 하나로 묶여 이동하게 되는데 종래의 PATA는 데이터 블록만 CRC를 적용함에 반하여 본 발명의 SATA 스토리지 장치는 위 3가지 신호 모두에 CRC를 적용함으로써 1.5GHz에 이르는 높은 클록을 지원해 데이터의 안정을 높이는 장점이 있다.

본 발명의 외장 하우징 구조에 기인한 특유한 효과로서 더욱 상세하게 살펴 보면, 사용자가 간편하게 하드디스크를 탈부착할 수 있도록 설계되었는데, 예컨대 내부 하우징의 가이드 레일 구조 및 운반 패널의 체결구조는 하드디스크의 설치가 용이한 환경을 제공한다.

또한, 실시예에서 보는 바와 같이, 4개의 하드디스크가 작동함에 따라서 발생하는 발열량 클 수밖에 없는데, 요구되는 냉각대책으로서, 특수 설계된 2개의 냉각 팬과 외부 하우징 양측면의 제 1 통기공군(通氣孔群), 4개의 운반패널의 제 2 통기공군, 하우징 내의 공기의 흐름을 촉진시키기 위하여 내부하우징과 외부 하우징 사이에 틈을 형성하여 제공되는 통기공간 등을 통하여 빼어난 환기효과, 냉각효과를 갖게 된다.

한편, 4개의 하드디스크에 접속되는 4개의 개별 케이블 연결 구조(1 : 1 스토리지 장치 - 호스트 연결 구조)를 구비함과 동시에 4개의 하드디스크를 1개의 통합 케이블로 호스트에 연결할 수 있는 케이블 연결 시스템은 유저가 매우 편리하고 다양하게 스토리지 장치와 PC를 연결할 수 있는 환경을 제공한다. 이에 대하여 PCI 콘트롤러의 관점에서 접근해 보자면, 시중에 유통되는 공지의 S-ATA PCI 콘트롤러는, S-ATA 채널(하나의 S-ATA 하드디스크)별로 하나의 S-ATA 케이블을 연결하는 인터페이스로 일관되어 있기 때문에, 그러한 PCI 콘트롤러를 장착한 후 스토리지 장치를 사용할 경우, 각각의 하드디스크 당 한 개의 케이블씩, 총 4개의 S-ATA 케이블을 사용해야만 했다. 이 경우에는 첫째 여러 개의 케이블이 연결되어 외관상 미려하지 못하는 점, 둘째 S-ATA 케이블은 접속부의 구조상 훼손가능성이 농후하다는 점, 셋째 기존의 PCI 콘트롤러들은 브라켓상으로 2개의 S-ATA 인터페이스밖에 제공 하지를 않기 때문에, PCI 카드의 브라켓의 길이 제한으로 인해 더 이상의 추가가 불가능하고, 따라서 4개의 하드디스크를 연결하기 위해서는 PC 내부로 케이블을 삽입해야만 하는 불편함이 있었다. 그러나, 본 발명에 사용되도록 개발된 PCI 콘트롤러를 사용하게 되면 이 문제점들을 일거에 해결할 수 있다. 즉 본 발명의 S-ATA PCI 콘트롤러는 기존의 PCI 콘트롤러와 같은 방식으로의 연결은 물론, 통합케이블커넥터라는 또 하나의 인터페이스를 통해 4개의 HDD를 하나의 케이블만으로 연결할 수 있게된다. 아울러 기존의 PCI 콘트롤러의 문제점이었던 외부에 S-ATA 인터페이스가 2개밖에 노출되지 않는 점은 별도의 브라켓 추가를 통해 4개의 외부인터페이스 제공이 가능해진다.

한편, 본 발명의 스토리지 장치의 적재 용량에는 제한이 없으나, 현재 400 GB 용량의 S-ATA 하드디스크가가 출시되어 있는 상황이므로 본 발명에 4개의 하드디스크를 장착할 경우, 최대 1.6 TB의 용량을 구축할 수 있게 된다. 4개의 하드디스크를 최적의 실시예로서 지금까지 기재하여 온 것은 로우엔드 스토리지 시장에서, 사용자에게 보다 저렴한 비용의 스토리지 장치를 제공하기 위함이었음을 밝혀둔다.

그밖에 본 발명의 특유한 구성으로 말미암아 발생하는 특유한 효과는 발명의 구성에서 설명한 범위에서 용이하게 추고할 수 있으며, 본 발명의 효과는 이상에서 설명한 실시예 및 본 발명의 청구 범위에 기재된 사항뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내에서 발생될 수 있는 효과 및 산업발전에 기여하는 잠정적 장점의 가능성들에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.

Claims (10)

1. 시리얼 ATA를 이용하여 호스트와 통신하는 외장형 스토리지 장치로서,

   외부 하우징, 내부 하우징, 배면판 및 전면덮개부가 하나의 세트로서 조립되는 스토리지 하우징으로서, 상기 외부 하우징의 양 측면 전면부에 제 1 통기공군(通氣孔群)이 형성되어 있으며, 상기 전면 덮개부에는 내장된 하드디스크의 동작상태 및 전원상태를 표시하는 표시수단이 있으며, 상기 내부 하우징은 4개의 레이어를 포함하며, 상기 외부 하우징과 상기 내부 하우징 사이에 통기공간(通氣空間)을 확보하는 스토리지 하우징;

   하드디스크를 수용, 결착하여 상기 하우징 안으로 4개의 하드디스크를 각각 운반 삽입하는 4개의 하드디스크 운반 패널;

   삽입된 하드디스크들에 개별적으로 1 : 1로 대응하며, 시리얼 ATA 케이블을 통해 호스트와 하드디스크 간에 각각 1 : 1 연결되는 4개의 단일 커넥터 연결부와, 하드디스크들간의 데이터 브릿지를 통해 내장된 하드디스크들이 1개의 통합 시리얼 ATA 케이블을 통해 호스트와 연결되는 통합 커넥터 연결부로 구성되는 호스트 연결부로서, 스위치 수단에 의해 단일 커넥터 연결과 통합 커넥터 연결을 선택적으로 이용할 수 있는 호스트 연결부;

   상기 하우징 내부로 삽입된 상기 운반 패널에 수용된 하드디스크들과 전기적으로 연결되고, 상기 단일 커넥터 연결부와 상기 통합 커넥터 연결부를 통해 상기 호스트와 통신하는 메인보드로서, 상기 하우징의 배면 쪽에 내설되는 시리얼 ATA용 메인보드;

   하드디스크들의 동작에 의하여 상승되는 하우징 내부의 온도를 냉각시키기 위하여 구성되는 2개의 냉각팬으로서, 하드디스크에 설치된 열 감지 센서를 통해 입력되는 값에 따라 냉각 팬의 RPM을 제어하는 RPM 콘트롤러에 의해 동작 속도가 조절되는 냉각팬; 및

   상기 시리얼 ATA용 메인보드를 포함한 상기 하우징 안의 내부 장치 및 상기 4개의 하드디스크에 구동전원을 공급하는 전원부를 포함하며, 전원이 연결된 상태에서도 하드디스크의 설치와 분리가 가능하도록 하기 위하여 시리얼 ATA 커넥터의 전원선 길이를 달리하고, RAID 0, 1, 0+1, 5 구성을 지원하고, 2대 이상의 호스트와의 연결을 보장하는, 시리얼 ATA 타입의 외장형 스토리지 장치.
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3. 제 1 항에 있어서,

   상기 내부 하우징의 구조는,

   가로길이 L₁, 세로길이 L₂로 이루어진 상면(上面);

   하우징의 배면방향으로 d₁만큼 연장된 다음에 외부 하우징 방향으로 90°절곡되어 다시 d₂만큼 연장되며, 전면에서는 d₁만큼의 연장 없이 곧 바로 외부 하우징 방향으로 90°절곡되어 다시 d₂만큼 연장되는 좌면(左面)으로서 전면방향으로 d₃만큼 돌출된 전면덮개 접속부와 연결되는 좌면(左面); 및

   상기 좌면과 대칭 구조로 형성된 우면(右面)으로 이루어지도록 하여,

   상기 내부 하우징이 상기 외부 하우징 내부로 장착되는 때에 하우징내의 공기가 전후좌우(前後左右)로 대류되며 외부 하우징의 통기공군(通氣孔群)과 통하도록, 통기공간(通氣空間)을 확보하는, 시리얼 ATA 타입의 외장형 스토리지 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 내부 하우징은, 운반 패널을 내부 하우징 안으로 가이드해 주는 복수의 가이드 레일 홈과, 운반 패널을 해당 층(layer)에 견고하게 지지하는 복수의 운반 패널 지지대를 포함하는, 시리얼 ATA 타입의 외장형 스토리지 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 운반 패널은,

   하드디스크 수용부와, 하드디스크 수용부의 양 측면이 상측으로 90°절곡되어 하드디스크의 측면을 지지해주는 하드디스크 측면 지지부와, 하드디스크를 운반패널에 고정 결착시키는 하드디스크 결착부 및 운반 패널을 상기 하우징에 체결수단에 의하여 체결하는 체결부로 이루어지며, 상기 하드디스크 수용부에는 하드디스크에서 발생하는 열의 흐름을 효과적으로 배기할 수 있도록 제 2 통기공군(通氣孔群)이 형성되는, 시리얼 ATA 타입의 외장형 스토리지 장치.
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