💡 컴퓨터 상식 시리즈 ①: 전원을 끄면 왜 기억을 못 할까?

컴퓨터는 작업 중인 데이터를 RAM에 저장한 상태에서 전원을 차단하면, 대부분의 데이터가 사라집니다. 이는 컴퓨터의 기억장치 구조가 휘발성 메모리(RAM) 와 비휘발성 저장장치(SSD, HDD) 로 구분되어 있기 때문입니다. 이 둘은 물리적 구조와 전기적 특성에서 본질적으로 다릅니다.

🔹 RAM (휘발성 메모리)의 작동 원리와 한계

RAM(Random Access Memory)은 컴퓨터가 실행 중인 데이터를 일시적으로 저장하는 장치입니다. 대부분의 시스템에서는 DRAM(Dynamic RAM) 이 사용되며, DRAM은 1비트를 저장하기 위해 트랜지스터 + 커패시터 조합을 사용합니다. 커패시터에 저장된 전하는 시간이 지나면 점차 소실되므로, 일정 주기로 데이터를 리프레시(refresh)해야 합니다.

• 리프레시 주기: 보통 수 밀리초 내외로 주기적 리프레시 수행
• 휘발성 특성: 전원이 차단되면 리프레시가 멈추고 커패시터 전하가 소멸 → 데이터 손실 발생
• 구조적 특징: 고속 데이터 접근이 가능하지만, 유지 전력이 필수

RAM은 속도가 빠르기 때문에 CPU와 직접 데이터를 주고받는 역할을 맡지만, 장기적인 데이터 보존에는 적합하지 않습니다. 그래서 '실행 중인 프로그램'과 '작업 중인 문서'가 저장됩니다.

🔹 저장장치 (비휘발성 메모리)의 작동 원리

✅ HDD (Hard Disk Drive)

자기 디스크(플래터)에 데이터를 기록하는 방식으로, 헤드가 디스크 표면에 자화 상태를 설정해 0과 1을 표현합니다. 전원이 꺼져도 자화 상태는 유지되기 때문에 데이터를 장기 보관할 수 있습니다.

• 장점: 비용 대비 용량 우수, 데이터 보존력 강함
• 단점: 기계적 회전 구조로 인해 접근 속도가 느림

✅ SSD (Solid State Drive)

NAND 플래시 메모리를 사용하며, 각 셀에 전자를 트랩(trap)시켜 데이터를 저장합니다. Floating Gate 혹은 Charge Trap 방식으로 저장된 전자는 외부 전력이 없어도 일정 기간 안정적으로 유지됩니다.

• 장점: 빠른 속도, 무소음, 기계적 손상에 강함
• 단점: 셀 마모(Lifetime, TBW 제한) 존재

🔸 기술 비교 정리

항목RAMSSDHDD

메모리 유형	휘발성	비휘발성	비휘발성
주 기억 기술	DRAM	NAND 플래시	자기 디스크
속도	매우 빠름 (나노초 단위)	빠름 (마이크로초~밀리초)	느림 (밀리초)
데이터 보존	전원 차단 시 소멸	수년 보존 가능	수년 보존 가능
수명	수십억 회 리프레시	쓰기 수명(TBW)에 의존	기계 마모에 의존
용도	실행 중 데이터	운영체제, 파일 저장	대용량 장기 저장

🧠 전문가 관점에서의 의미

• DRAM은 고속성과 CPU 캐시와의 연계를 통해 실시간 처리 성능을 극대화함
• NAND 기반 SSD는 고속 저장과 비휘발성을 동시에 충족시키며, 현대 컴퓨팅의 주 저장 매체로 자리잡음
• 메모리 계층 구조(Hierarchy): CPU 캐시 → RAM → SSD/HDD 순으로 접근 속도와 용량의 균형을 맞춤

📌 결론적으로, RAM은 빠른 작업 처리를 위한 '휘발성 임시 공간', SSD와 HDD는 장기 데이터를 저장하는 '비휘발성 저장 공간'입니다. 프로그램을 실행하면 일부 코드와 데이터가 RAM으로 복사되어 처리되고, 저장을 하지 않으면 RAM에 머물던 데이터는 전원이 꺼지는 즉시 증발하게 됩니다.

따라서 실무 환경이나 개발, 문서 작업 등에서는 주기적 저장(CTRL+S) 이라는 습관이 단순한 행동이 아닌, 컴퓨터 구조에 대한 이해에서 비롯된 필연적 행동임을 알아야 합니다.