PC 발열 원인 줄이는 방법 생각해보자

PC 발열 원인 줄이는 방법 생각해보자

PC 발열 원인 줄이는 방법 우리들은 차량을 운행할 때, 여러 가지에 신경을 쓰면서 자동차를 운행합니다. 연료는 충분히 있는지, 브레이크에 이상은 없는지, 소모품들은 주기적으로 교체했는지 등이 그것이죠. 그리고 특히 더운 여름철에는 냉각수의 보충 유무에 신경을 많이 쓰게 됩니다. 이는 당연히 이러한 정비, 점검 없이 차량을 운행할 때에는 매우 위험한 상황에 처할 수 있기 때문입니다. 

PC 발열 원인 줄이는 방법

PC발열은 왜 생기며, 어떻게 줄여야 할까?

우리들은 차량을 운행할 때, 여러 가지에 신경을 쓰면서 자동차를 운행합니다. 연료는 충분히 있는지, 브레이크에 이상은 없는지, 소모품들은 주기적으로 교체했는지 등이 그것이죠. 그리고 특히 더운 여름철에는 냉각수의 보충 유무에 신경을 많이 쓰게 됩니다. 이는 당연히 이러한 정비, 점검 없이 차량을 운행할 때에는 매우 위험한 상황에 처할 수 있기 때문입니다. 만일 더운 여름날 차량에 냉각수가 부족하다면 차량을 냉각시키는 라디에이터는 제대로 작동하지 못할 테고, 결국 엄청난 열을 만들어내는 엔진을 식히지 못해 엔진은 손상되고 말 테죠. 심하다면 엔진룸에서 화재가 발생하거나 실린더 폭발이 일어날지도 모릅니다.

 

 

이러한 문제는 비단 차에만 적용되는 것은 아닙니다. 우리가 일상적으로 사용하는 데스크탑 PC, 노트북들도 이러한 과열의 문제에서 자유로울 수 없습니다. PC와 같은 전자기기들 역시 높은 온도에 노출되면 당연히 여러 문제가 발생합니다. 한계온도 이상으로 PC 내 부품들의 온도가 오를 경우 일단 PC가 강제적으로 정지되며, 또 그 이상일 경우 PC에 심각한 손상이 와서 PC 자체가 완전히 손상될 수도 있죠. 특히 이러한 발열은 PC의 핵심적인 부품에서 발생하기 때문에 더욱 치명적입니다. 즉, PC 쿨링은 현재 PC 부품, PC 구조에 있어서 필수적인 존재라고 할 수 있습니다.

 

왜  PC에서 열이 발생할까?

 

결론부터 이야기하자면, PC에서 열이 발생하는 이유는 전기의 저항 때문입니다. 기본적으로 PC란 거대한 전자부품들의 집합체입니다. CPU, RAM, 그래픽카드, 메인보드 등 다양한 부품들이 조합된 제품이죠. 우리는 PC를 사용할 때 전력을 공급합니다. 이 전력은 PC 내의 각 부품에 전달되고, 필연적으로 각 부품이 가진 저항에 부딪히게 됩니다. 이는 백열전구를 생각해보면 쉽게 이해할 수 있습니다. 전구에 전기를 공급하면 전구 내의 필라멘트에 전기가 흐르고, 필라멘트 내부의 저항으로 인해서 빛과 열이 발생하는 것이죠. 물론 전구는 빛을 내기 위해 일부러 저항 값을 끌어올린 것이기에 그 저항의 강도나 발열량은 PC보다는 상당히 높습니다. 하지만 같은 원리가 PC 내의 전자부품들에도 적용되고, 같은 현상이 일어나고 있다는 것이 중요합니다. 전류가 흐르면 반드시 저항이 생길 수밖에 없고 다소간 열이 발생할 수밖에 없는 것입니다.

 

 

이는 반도체와 집적회로로 구성된 모든 전자기기의 피할 수 없는 숙명입니다. 거기에 우리가 현재 사용하는 PC는 전반적으로 현대사회가 요구하는 고성능을 내기 위해 결과적으로 이러한 발열량을 증가시키고 있습니다. 주요부품들은 더욱 작은 크기의 공정으로 제작되어 더욱 고밀도로 집적되고 대량의 전력을 필요로 하며 이는 또다시 발열량을 증가시킵니다. 결국, 최근의 PC 부품들은 냉각 작용 없이는 몇 분도 가동할 수 없을 정도로 열을 내뿜는 단계에 이르렀습니다.

 

이러한 발열이 주로 발생하는 곳은 보통 PC에서 매우 중요한 역할을 하는 부분입니다. PC에서 핵심적인 역할을 하기에 해당 부품들은 더욱 높은 성능이 요구되고 그것이 더 많은 발열로 이어지는 것이죠. 그러한 부품들에는 중앙제어장치인 CPU(Central Processing Unit), 그래픽 처리장치인 그래픽 카드(Graphic Card), 전력을 공급하는 파워 서플라이(Power Supply), 그리고 모든 부품을 연결하는 메인보드의 칩셋 등이 있습니다. 이에 따라서 PC 쿨링도 이러한 주요부품을 위주로 구성됩니다.

PC발열1

다양한 PC 쿨링 방식들

 

이러한 PC의 발열을 해소하기 위해서 다양한 쿨링 방식들이 나타나고 발전해 왔습니다. 그리고 이런 쿨링 방식들은 여러 가지로 분류될 수 있습니다. 이번에는 가장 일반적인 방법으로서 열을 전달하고 배출하는 매개체, 즉 냉매에 따라 분류하고 각각이 어떻게 작동하는지 알아보겠습니다.

 

1.공랭(Air cooling)

공랭은 말 그대로 공기를 매개로 하여 열을 배출하는 방식입니다. 공기는 어디에나 존재하기에 쉽게 사용할 수 있죠. 따라서, 공랭식은 PC 냉각 방식으로 가장 일반적인 것이며 가장 중요한 냉각방식이기도 합니다.

공랭 방식에는 팬을 이용해 강제로 열을 배출하는 방식이 있는가 하면, 방열판 등을 이용해서 별도의 능동적 움직임 없이 열을 배출하는 방식도 존재합니다. 우선, 팬을 사용하는 방식의 경우 열을 식혀야 하는 부품 위에 냉각팬을 얹어 부품의 뜨거운 열기를 식힙니다. 다만, 그저 부품에 팬만을 얹어 냉각을 시도하면 부품의 표면적이 작아 좋은 냉각효율을 얻기 힘들므로, 보통은 방열판이나 히트파이프를 냉각팬과 함께 사용하게 됩니다.CPU 쿨링에서 이러한 방식은 일반적이다.

 

앞서도 언급한 것이지만, 이러한 팬을 이용한 쿨링과 달리 방열판과 히트파이프 만을 이용해서 냉각하는 방식도 존재합니다. 이는 보통 무소음 PC나 팬을 넣기 힘든 모바일 PC(노트북, 태블릿) 등에 주로 적용되지만, 냉각량에 한계가 있다는 게 크나큰 단점입니다. 따라서 고성능 PC에는 잘 사용되지 않습니다. 만약 고성능 데스크탑 PC에 이 방식만을 사용한다면 방열탑으로 거대한 탑을 쌓아야 할 것입니다. 공랭에서 또 한 가지 중요한 것이 케이스 자체의 냉각입니다. PC 본체 케이스 내부에서 CPU, 그래픽 카드, 파워 서플라이 등의 쿨러가 그 부품에서 열을 배출하면 그 열은 당연히 케이스 내부에 모이게 됩니다. 이를 효율적으로 해소할 필요가 있는 것이죠. 따라서 PC 케이스는 구조적으로 이러한 열배출을 고려하여 제작됩니다.

 

2.수랭(Liquid cooling)

 

수랭은 물을 비롯한 액체를 이용하는 냉각방식 입니다. 사실 기본적인 원리는 공랭과 큰 차이가 없습니다. 열을 전도시키는 매개체가 공기에서 물로 바뀌었을 뿐이죠. 다만, 공기는 어디에나 존재하고 전자제품에서 다루기 쉬운데 반해서 물은 그렇지 않다는 것이 큰 차이점입니다. 공랭처럼 쉽게 쿨링 시스템을 구성하기 힘든 것이죠. 또, 공랭에 비해서 전체적인 가격 역시 비싸다는 문제도 있습니다. 물론, 이런 단점만 있는 것은 아닙니다. 물은 공기에 비해서 냉각효율이 훨씬 높기 때문에 제대로 시스템만 구성한다면 동 크기 대비 훨씬 좋은 냉각성능을 얻을 수 있습니다.

수랭의 경우 과거에는 직접 관련부품을 사서 수랭 시스템을 구성하는 소위 ‘커스텀 쿨링’이 주를 이뤘습니다. 사실 일반 사용자 수준에서 수랭을 이용할 필요가 거의 없었기 때문이죠. 이런 커스텀 쿨링의 경우 CPU, 그래픽 카드, RAM, 메인보드 칩셋 등에 각각 수랭 쿨러를 장착하고 물을 식힐 라디에이터와 연결하여 사용자 스스로 전체 쿨링 시스템을 구성하게 됩니다. 따라서 각 사용자마다 구성하는 시스템은 천차만별의 양상을 보입니다.​ 최근에는 일반 사용자를 위해 처음부터 구성, 제작된 수랭 쿨러들도 나오고 있습니다. 쿨러와 라디에이터까지 완제품으로 연결되어 나오는 일체형 수랭 쿨러들이 바로 그것이죠. 보통 CPU쿨러 위주로 발매되고 있으며, 일부 최상위 그래픽 카드 모델들이 이러한 쿨러를 장착하고 발매되기도 합니다.

 

3.유랭(Oil cooling)

유랭은 수랭과 공랭에 비교하여 볼 때, 대중화된 방식은 아닙니다. 사실 그리 잘 알려진 편도 아니죠. 이 유랭은 기름, 미네랄 워터와 같은 비전도성 액체를 이용하는데, 특이하게도 PC 시스템 전체를 그 액체에 담그는 식으로 구성됩니다.

유랭의 장점으로는 정숙함을 들 수 있습니다. 공랭보다는 당연히 조용하고, 수랭에 비교해서도 훨씬 조용하죠. 또 컴퓨터가 외부와 접촉되어 있지 않아 청소할 필요성이 줄기도 하죠. 다만 라디에이터 자체는 필요합니다. PC가 담긴 기름 자체는 열을 저장할 뿐이지 이를 그대로 배출하진 못하기 때문입니다. 유랭은 그 시스템 구성비용이 일반적으로 커스텀 수랭 보다도 훨씬 비싸다는 결정적인 단점을 가지고 있습니다. 또한 이러한 시스템이 필요한 경우도 흔치 않죠. 따라서 이 유랭을 개인 사용자가 구성하여 사용하는 경우는 그리 흔치 않습니다. 주로 관련 취미를 가진 사람들이 구성을 시도하거나 기업에서 대규모 서버를 구성할 때 사용하곤 합니다.

 

 

4.펠티어 소자와 액체질소

펠티어 소자와 액체질소는 정말 일반적으로는 사용되지 않는 방식입니다. 일단 펠티어 소자를 먼저 살펴보면, 이것은 펠티어 효과 또는 열전효과라 불리는 것을 이용하는 냉각방식입니다. 펠티어 효과를 내는 펠티어 소자는 전력이 공급될 경우 한쪽 면에서는 열을 흡수하고, 반대쪽 면에서는 열을 방출하는데, 이를 쿨링에 응용하는 것이죠. 다만, 소모전력이 클뿐더러 냉각과정에서 결로 등이 발생하는 문제가 있어 특정한 상황을 제외하고는 사용되지 않습니다

액체질소의 경우도 마찬가지입니다. 액체질소는 영하 200여 도에 이르는 극저온의 물체로 일반적인 상황에서는 사용할 필요가 없습니다. 오히려 이것이 부품에 끼얹어진다면 부품 자체가 얼어붙으며 손상될 것입니다. 액체질소가 냉각제로써 사용되는 유일한 경우는 CPU에 극한의 오버클럭(정상 가동 속도보다 속도를 엄청 올리는 일)을 가하는 경우로 그 때 발생하는 극한의 부하와 발열을 잡기 위해 사용됩니다. 아래 그림에서 보듯이 오버클러킹 대회에서 주로 사용되는 것이죠.