컴퓨터 부품 (쿨러) (7)

CPU 쿨러

 

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CPU를 냉각하기 위해 설치하는 쿨러이다.

 

컴퓨터라는 장치는 본디 전기를 사용한 수많은 연산을 순식간에 하는 장치인데, 그 중심에 있는 부품이 CPU이다. 아무리 엔지니어들이 CPU 설계를 잘 하더라도 어쩔수 없이 저항에 의해 열이 발생한다. 아무런 냉각 장치 필요 없이 구동이 가능한 CPU는 특수목적용으로 저전력 / 저성능으로 설계된 제품이나 몇십년 전의 PC에 들어가던 제품밖에 없다. CPU는 매우 좁은 면적을 가지고 있기 때문에 여기서 발생하는 열을 보다 빠르게 해소시키기 위해 CPU의 방열면적을 넓혀주는 부품이 바로 CPU 쿨러이다. 현대의 컴퓨터에서는 필수적인 장치이다.

 

효율적인 열 배출은 고장과 화재를 방지하는 것을 넘어서 컴퓨터의 성능에도 영향을 끼친다. 최근에 개발된 CPU는 자기보호 시스템으로 써멀 스로틀링이라는 리미터가 있는데, 처리해야 하는 연산이 늘어나서 CPU 온도가 과다하게 올라가면 스스로 기능을 정지 또는 저하시켜 온도를 줄이고 컴퓨터를 보호한다. 최근엔 이것이 더욱 발전해서 CPU 냉각에 여유가 있다면 더많은 전압을 투입시켜 오버클럭을 통해 높은 성능을 뽑아내는 자동 오버클럭 기능들이 보급되어 과거에 비해 냉각 성능에 대한 투자가 활발해진 편이다.

 

CPU 쿨러의 역사는 486 시절부터 시작되었으며, 사실 PC 보급의 역사와 함께 해왔다 해도 과언이 아니다. 처음에는 거의 성냥갑 만한 작은 방열판 수준이었지만, 트랜지스터 집적도와 클럭이 증가함에 따라 CPU의 발열량도 늘어나면서 쿨러의 평균 크기는 점점 커져 현재 하이엔드 CPU 수준에서는 소형 택배상자 만한 쿨러가 일반화 되어가고 있다.

 

요즘 컴퓨터를 쿨러가 없는 채로 작동 시키면 절대 안된다. BIOS 창을 켜고 얼마되지 않아 컴퓨터가 뻗어버릴 것이다. 쿨러를 서멀 그리스 안 바른채로 그냥 장착하기만 하는 경우는 BIOS나 윈도우 진입 여부만 확인하는 정도까지는 괜찮다. 인텔 코어2 시리즈, AMD 페넘 시리즈 보다 오래된 CPU들은 보호 기능인 써멀 스로틀링도 탑재되어 있지 않았으므로 뻗어버린 수준을 넘어 아예 프로세서 자체가 타버리는 경우가 발생할 수 있다.

 

방식으로는 주된 열전달 매체에 따라 나뉜다. 대표적으로 공랭 방식과 수랭 방식이 많이 쓰이며, 유랭, 펠티어 소자 방식 등이 있다.

 

VGA 쿨러

 

 

그래픽 카드 중에는 선풍기 날개같이 생긴 쿨러가 달려있는 경우가 있는데, 이것을 오픈 에어 (Open-Air) 방식이라고 한다. 이 방식은 팬이 그래픽 카드에 직접적으로 공기를 불어넣는 구조이다. 이 방식은 그래픽 카드의 온도를 효과적으로 낮출 수 있고 소음이 낮다는 장점이 있다. 하지만 그래픽 카드의 열기가 케이스 내부로 퍼지기 때문에 다른 PC 부품의 온도가 높아진다는 단점이 있다. 때문에 오픈 에어 그래픽 카드를 사용할 때는 케이스 내부의 공기 흐름에 신경을 써야 한다. 또한 쿨러가 크고 무거운 오픈 에어 그래픽 카드의 경우, 그 무게로 인해 그래픽 카드의 기판이나 PCIe 슬롯이 휠 수 있다. 다수의 그래픽 카드를 장착하는 환경에서는 쿨링 면에서 효율적이지 못할 수 있다. 다수의 오픈 에어 그래픽 카드를 장착하면 그래픽 카드에서 나온 열기가 다른 그래픽 카드로 유입되기 때문이다. 다수의 오픈 에어 방식 그래픽 카드를 장착할 때는 케이스 내부의 공기 흐름에 신경을 써야 한다.

 

 

그래픽 카드 중에는 터빈에 가까운 모양새의 쿨러가 달려 있는 경우가 있는데, 이것을 블로워 (Blower) 방식이라고 한다. 이 방식은 그래픽 카드 끝 부분과 팬이 달린 부분에서 공기를 빨아들여 시스템 바깥으로 쏘아내는 구조이다. 이 방식은 그래픽 카드의 열기를 케이스 바깥으로 바로 내보내기 때문에 다른 PC 부품의 온도에 큰 영향을 주지 않는다는 장점과 공기 흐름이 좋지 못한 폐쇄적인 구조의 PC에서도 사용이 가능하다는 장점이 있다. 다수의 그래픽카드를 장착하는 경우, 오픈 에어 방식보다 쿨링 면에서 더 효율적이다. 그래픽 카드에서 나오는 열기가 케이스 바깥으로 배출되어 다른 그래픽 카드의 쿨링에 영향을 주지 않기 때문이다. 하지만 블로워 방식의 쿨링 성능은 오픈 에어 방식보다 떨어지고 소음이 더 크다는 단점이 있다. 

 

블로워 팬은 레퍼런스 그래픽 카드에서 많이 사용되고 있는데, 왜 쿨링 성능도 떨어지고 더 시끄러운 방식을 사용하냐고 할 수도 있지만 레퍼런스 그래픽 카드는 대부분의 상황에서도 잘 동작하도록 설계해야 하는 이유가 있기 때문이다. 즉 위에 서술된 것처럼 타 장비에 영향을 주지 않고 열을 배출하기 때문에 대부분의 환경에서도 온도는 비교적 높을지언정 거의 변수 없이 안정적으로 동작한다. 또한 레퍼런스 그래픽카드들이 PCB를 완전히 덮는 블로워 방식 쿨링을 채택하기 시작했을 적엔 엔비디아와 AMD가 SLI 및 크로스파이어를 대대적으로 밀어주던 시기였던 점도 감안해야 한다. 오픈에어 GPU를 2개 이상 꽂으면 케이스 공기 순환에 잘 신경쓰지 않는 이상 오버는 고사하고 쓰로틀링까지 각오해야 할 수도 있다. RTX 2000번대의 레퍼런스 카드는 2팬의 오픈에어 방식인데 이것은 다중 그래픽카드를 반쯤 포기한 것으로 볼 수도 있고, 블로워 팬으로 높은 TDP 제품을 냉각하는 것이 어렵다는 것을 시인한 것으로 볼 수도 있다.

 

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