PC를 시원하게~ 쿨링시스템을 달아보자

김기웅 2003.04.12 10:25

‘PC의 모든 것’코너는 독자여러분들의 하드웨어에 대한 이해에 도움이 되고자 마련했습니다. 하드웨어는 절대로 어렵거나 딱딱한 분야가 아닙니다. 차근차근히 읽다보면 어느새 부쪽 늘어난 하드웨어 상식을 느낄 수 있을겁니다. 독자 여러분의 정독을 바랍니다. ^^

1. 열받는 PC를 식혀주는 쿨링시스템

이 연재를 해오면서 수 십번이나 나온 이야기지만 PC 시스템에 들어가는 하드웨어의 발전 속도는 무서울 정도로 빠르다. 특히 CPU와 그래픽카드들의 경우 1년 정도면 자신의 PC에 있는 제품들을 구닥다리로 만들어가고 있다. 문제는 성능이 좋아질수록 그에 비례해서 각각의 하드웨어가 내뿜는 온도는 더욱 높아지고 있다는 것이다. 386 PC를 쓸 때만 하더라도 CPU에 쿨러를 달아야 될 필요성은 전혀 느끼지 못했었다.

사실 CPU 쿨러가 일반인 사용자들에게 인식된 건 펜티엄 시대로 넘어오면서부터이고 486까지만 해도 단순히 방열판만으로도 그 열을 감당할 수 있었다. 특히 펜티엄 시대부터 일부 파워유저들에게 알려지게 된 오버클럭킹 기술은 CPU의 성능은 극대화하게 만들어줬지만 오버클럭킹을 한 만큼의 열을 발산하여 시스템을 불안정하게 하였고 그로 인해 고성능의 쿨러가 필요하게 되었던 것이다. 또한 제대로 패키징이 된 정품CPU들이 쿨러들을 포함하고 있었던 것에 반해 포장이 되지 않은 세라믹 제품들의 경우 쿨러는 따로 구입해야 되는 경우가 대부분이어서 사용자가 쿨러를 선택해야 하는 시대가 오게 되었다.

다들 알고 있는 사실이겠지만 최근에는 CPU 뿐만 아니라 그래픽카드의 GPU들도 상당한 온도를 지니고 있어 대부분의 그래픽카드들 또한 쿨러를 장착해서 나오고 있고 보다 효율적인 온도관리를 위해 케이스에 팬(Fan)을 달아 공기를 순환 시켜 온도를 내리도록 설계되어 판매되고 있다. ‘PC의 모든 것’ 연재 마지막 편인 이번 주제는 바로 이 냉각장치들에 대해 이야기해보고자 한다.

PC를 조립한 적이 있는 사용자라면 자신의 PC에 얼마나 많은 팬이 달려있는지 알 수 있을 것이다. 최근에 나오는 케이스들은 기본으로 한 개 정도의 팬은 장착되어 나오고 2,3개 정도는 더 장착할 수 있도록 팬을 달 수 있는 공간이 자리잡고 있다. 또한 파워 서플라이에도 팬이 달려있으면 일부 제품의 경우 듀얼 팬이라고 하여 팬이 두개 달려있는 파워 서플라이들도 쉽게 찾아볼 수 있다. CPU에도 물론 쿨러가 달려있으며 대부분의 그래픽카드들 또한 팬이 달려있으며 일부 메인보드들의 경우 그래픽카드가 내장되어있지 않음에도 불구하고 메인보드 칩셋에 나오는 열을 잡기 위해 팬을 부착해서 나오는 경우도 있다. 이렇게 시스템에 부착되어있는 팬들은 모두 공냉식 냉각장치라고 할 수 있는데 말 그대로 공기를 이용해서 온도를 낮춰주는 장치라고 볼 수 있다.

▶ 보통 쿨러는 이런 공냉식 쿨러를 지칭한다. AMD CPU를 구입하면
기본으로 들어있던 쿨러마스터사의 쿨러

어떻게 온도를 낮춰줄 수 있는지 간단하게 CPU의 경우에서 살펴보도록 하자. 보통 CPU 쿨러라고 불리는 장치는 크게 방열판과 팬으로 구성되어 있다. 방열판은 주로 구리나 알루미늄으로 만들어지고 있는데 이런 성분들이 열전도율이 높기 때문에 많이 이용되고 있다.
이 방열판들은 대개 바닥쪽은 극도로 평평하고 그 반대쪽은 여러 개의 홈이 나있다. 이 평평한 바닥은 CPU의 코어 부분과 닿게 되고 홈이 나있는 부분은 팬과 연결되는데 CPU에서 발산하는 열을 방열판이 흡수하게 되면 방열판 위에 붙어있는 팬이 방열판으로 바람을 불어 열을 식히는 역할을 하게 된다.

방열판의 윗부분에 홈이 나있는 이유는 열 발산을 쉽게 하기 위해서인데 이렇게 홈이 나와 있게 되면 외부로 노출하는 부분들이 평평할 때 보다 많아지게 되어 팬으로부터 유입되는 바람 또한 많이 받을 수 있기 때문이다. 그래서 방열판 바닥은 울퉁불퉁함이 없이 매끈하게 나오는 것이 좋고 방열판의 높이는 높고 넓을수록 효과적인 쿨링이 가능하다.

이런 방열판의 역할을 극대화하여 나온 제품이 잘만이라는 회사에서 나온 쿨러들이다. 사진에서 보는 바와 같이 독특한 모양의 방열판을 사용하는데 이 방열판 자체만으로도 상당한 열을 흡수할 수 있고 방열판 위에 일반 쿨러에서 사용하는 팬의 2배 정도 되는 팬을 사용하여 방열판을 식혀줌으로써 만족스러운 쿨링 솔루션을 제공하고 있다.

▶ 잘만사에서 나오는 방열판.
FHS라고 불리는데 프라워 히트 싱크의 약자라고 한다

매핑과 서멀구리스

매핑이란?
위에서 이미 언급했지만 방열판의 바닥이 매끈할수록 온도를 낮추는 효과가 크게 된다. 애초에 방열판들이 시제품으로 출시될 때 충분히 매끈하게 나오고 있지만 더욱 효과적으로 사용하기 위해 일부 사용자들의 경우 샌드페이퍼(혹자는 ‘빼빠’라던가 ‘사포’라고 말하기도 한다 -_-)을 이용해 바닥면을 더욱 매끈하게 만들어 방열 성능을 높이곤 하는데 이런걸 매핑이라고 한다.

써멀 구리스란?
써멀구리스란 써멀(Thermal:열) + 구리스(Grease:기름)의 줄임말로서 CPU와 쿨러의 방열판 사이의 열전달이 쉽게 되도록 만들어주는 반고체 상태의 젤이다. 보통 실리콘유에 차연화산화물이나 알미늄산화물을 첨가해서 만든다. CPU의 표면이나 방열판 바닥은 그냥 보기에는 매끈해보이지만 현미경으로 관찰해보면 꽤 많은 굴곡이 있는 것을 확인할 수 있다. 이 굴곡 사이에 더운 공기가 머물러 있게 되면 결국 열전달을 방해하게 되는데 방열판의 경우는 매핑으로 어느정도 해결이 가능하지만 완벽하게 굴곡을 평평하게 만들 수는 없으므로 서멀 구리스를 바름으로써 이 굴곡을 메꿔주어 밀착성을 좋게 만들 수 있어 조금 더 방열성능을 높일 수 있게 된다. 하지만 너무 두껍게 바르면 오히려 열 전달성이 떨어지므로 소량만 바르는 것이 좋다.

수냉식 또한 말 그대로 물을 이용해서 냉각하는 방식을 뜻한다. 물만큼 싸고 쉽고 빠르게 열을 식히는 방법은 찾기 힘든데 문제는 이 물 이라는게 전기와는 상극이라는 것이다. 그래서 PC에 사용하는 수냉식 냉각장치들은 전기 부품들을 직접 물에 접촉시키지 않고 물이 움직이는 배수관과 그 배수관에 연결된 방열판을 식혀 온도를 낮추는 방법을 사용하고 있다.
그러다보니 아무래도 공냉식 냉각장치들 보다는 조금 더 번거롭고 많은 장치들을 사용할 수 밖에 없으며 차지하는 공간도 많아질 수 밖에 없다. 공냉식 냉각장치들은 대부분 방열판+팬으로 구성된것에 반해 수냉식 쿨러는 아래와 같이 구성되어 있다.

1) 물통 : 말 그대로 물이 들어있는 통이다. 물을 이용한 냉각장치인데 물이 필요한건 당연한 법. 수도꼭지를 바로 PC에 연결할 수는 없는 노릇 아닌가?

2) 워터재킷 세트 : 공냉식 쿨러에서 사용하는 방열판과 같은 역할을 한다. CPU나 GPU에 직접 닿게 되며 물이 오고가는 파이프나 호스가 연결되게 되어있다.

▶ 워터재킷. 사진과 같이 두 개의 호스를 통해 물이 오고가게 된다

3) 라디에이터 : 실제적으로 온도를 떨어뜨리는 역할을 하는 것으로 물통과 워터재킷 사이를 오가며 높아진 물의 온도를 라디에이터가 담당한다.

▶ 라디에이터 실물 사진. 보통 이런 라디에이터 위에 팬이 하나 달려있다

4) 펌프 : 워터재킷, 라디에이터 그리고 물통으로 물을 순환 시키기 위해서는 강제적인 순환 장치가 필요한데 그 역할을 하는게 바로 펌프이다.

▶ space2000이라는 제품에서 사용하는 펌프의 모습

박스안에서 본 바와 같이 수냉식은 공냉식에 비해 필요한 것들이 많으며 가격도 당연히 더 비싸다. 그럼에도 불구하고 일부 고급 사용자들이 수냉식을 이용하는 이유는 공냉식에 비해 대체적으로 시스템의 온도 하락이 더 크다는 것보다 대체적으로 공냉식에 비해 더 조용하다는 이유 때문이다. 여기서 대체적이라고 말한 것은 일부 공냉식 쿨러의 경우 수냉식보다 더 낮은 온도를 유지하게 하는 제품도 있으며 더 조용한 제품도 있기 때문인데 다른 PC 하드웨어들과 마찬가지로 수냉식과 공냉식 모두 일장일단(一長一短)이 있으므로 구입하기 전에 여러가지를 고려해 보는게 좋다.

▶ 진정한 수냉식 쿨링 시스템? 특수한 액체가 아닌 일반의, 보통의 평범한
물로는 이런 짓을 시도하지 말 것!

사실 이 글을 읽는 독자들의 대부분은 평범한 공냉식 쿨러일 것이다. 수냉식 정도만 해도 아직 주위에 사용하는 사람이 많지 않아 구경거리가 되기도 하는데 요즘은 냉매를 이용한 쿨링 시스템도 시중에 나와있다.
공냉식이 선풍기 바람으로 여름을 보내는 것이고 수냉식이 등목이나 찬물 샤워라면 냉매식은 에어컨으로 온도를 낮추는 방법이다. 냉매식을 간단히 설명하자면,

1) 미세한 파이프 내부로 액체 상태의 메탄올을 마이크로 칩으로 운반, 메탄올이 기화되면서 마이크로칩에서 발생한 열을 빼앗게 만든다.
2) 기화된 메탄올은 파이프를 따라 노트북PC 측면으로 흘러가서 열을 발산하고 액체상태로 돌아간 후, 다시 마이크로칩을 향해 순환하게 된다.

▶ 냉매를 이용한 쿨링 원리를 설명한 그림.
‘Calm’이라는 제품을 제조하는 업체에서 올린 자료이다

아무래도 액체상태의 메탄올이 들어가기 때문에 생긴 모양도 수냉식과 거의 비슷한 모양을 하고 있으며 설치 방법 또한 거의 유사하다. 현재까지 시중에 나와있는 제품들 중에서는 냉매를 이용한 시스템이 가장 효과적으로 온도를 낮춰주긴 하나 가격도 비싸고 쉽게 찾아볼 수 있는 제품은 아니다.

필자가 조사해본 바로는 현재 이런 냉매를 이용한 쿨링 시스템을 제조/판매하는 회사는 C-sytem이라는 회사 밖에 없는 듯하다. http://www.calmpc.com/product-1.htm 을 방문해보면 제품과 작동원리에 대해 설명이 나와있다.

보통 대다수의 사용자들은 쿨링 시스템에 그리 많은 신경을 쓰지 않는다. 그러다보니 쿨링 시스템이라고 해봤자 CPU와 그래픽카드에 장착되어있는 쿨러가 전부인 경우가 많을 수 밖에 없다. CPU나 VGA들의 경우 꽤 뜨거운 열에서도 고장없이 버틸 수 있도록 설계되어있긴 하지만 PC가 너무 많은 열을 가지고 있게 되면 이유를 알 수 없는 다운을 경험할 수 있고 시스템이 불안해질 수 있으며 하드웨어 고장의 원인이 될 수도 있다. 그렇다고 쿨링 시스템에 돈을 과다하게 지출할 필요는 없다. 아래에 언급하는 기본적인 사항들만이라도 숙지한다면 큰 추가 지출 없이 5도 이상의 온도를 내릴 수도 있다.

1) 공기의 흐름을 잡아라
- CPU나 그래픽카드 자체에 달린 쿨러가 아무리 좋아도 PC 케이스 내부의 온도가 뜨겁다면 큰 효과를 보기 힘들다. 외부의 공기를 케이스로 끌어와 자연스럽게 다시 바깥으로 나가게 해준다면 온도를 떨어뜨리는데 조금이나마 도움이 될 수 있다. 요즘 나오는 케이스들은 대부분 케이스의 앞과 뒤에 팬을 장착할 수 있게 되어 있다. 앞쪽에는 공기를 빨아들이도록 장착하고 뒤쪽으로는 공기를 케이스 바깥으로 빼내도록 장착한다면 자연스럽게 공기가 내-외부에서 순환할 수 있게 되어 더 효과적인 쿨링이 가능하다.

▶ 이 제품은 전면에 4개, 후면에는 2개의 팬을 장착할 수 있게 되어있다. 하지만 너무 많은 팬을 장착하게 되면 소음이 많이 발생하게 되니 전,후면에 각각 1개씩 정도로 만족하는게 좋다

2) 되도록 큰 팬을 사용하자.
- 작은 선풍기보다 큰 선풍기가 더 시원하다는 것은 당연히 알고 있을 것이다. 마찬가지로 쿨러에서 사용하는 팬 또한 작은것보다는 큰 것이 쿨링하는데 더 효과적이다. 또한 큰 팬을 사용하게 되는 경우 작은 팬이 장착된 쿨러보다 더 느린 속도로 돌아도 쿨링 효과는 같을 수 있으므로 소음을 잡는데도 도움이 된다.

3) 무리한 오버클럭킹은 삼가도록 하자.
- CPU나 그래픽카드들은 사실 처음에 구입할 때 장착되어있는 쿨러를 그대로 사용해도 큰 문제는 발생하지 않는다. 하지만 오버클럭킹을 할 경우 발열이 훨씬 심하게 되어 번들로 제공하는 쿨러만으로는 벅찬 경우가 많다. 오버클럭킹을 이용해 훨씬 싼 가격으로 더 비싼 제품의 성능을 나오게 하는 것은 좋겠지만 가끔 오버클럭킹을 위해 고가의 쿨링 시스템을 구입하는 경우도 생기게 된다.

4) 배선을 정리하자.
- 공냉식의 경우 같은 제품이라도 내부 공기의 온도와 공기의 흐름이 온도의 차이를 갖게 한다. 케이스의 팬을 이용해서 공기 순환이 되게 했다 하더라도 내부에 얽혀있는 케이블이 복잡하다면 큰 효과를 볼 수 없다. IDE 케이블이나 파워 케이블 등 공기의 흐름에 방해되는 케이블은 케이블타이등을 이용해 잘 정리해두면 쿨링에 도움이 될 수 있다. 라운드 케이블등을 구입해서 사용하는 것도 좋은 방법이다.

▶ : IDE용 라운드 케이블.
쿨링은 물론 미관상에도 보기 좋으며 조립할때도 편하다

이 기사가 마음에 드셨다면 공유해 주세요