CPU쿨러,쿨링팬

CPU쿨러 및 쿨링팬에 대해 알아봅니다.

공랭

CPU쿨러는 열을 식히는 방식에 따라 공랭 쿨러와 수랭 쿨러로 나뉜다. 이 중 공랭(공냉)은 공기의 순환을 이용해 발열을 줄이는 방식을 뜻한다. 이 방식을 채택한 쿨러는 CPU에서 흡수한 열을 히트파이프를 통해 방열판(히트싱크)으로 옮기고 방열판을 공기로 냉각하는 방식으로 CPU를 냉각한다.

공랭은 팬을 사용해 열을 식히는 액티브 쿨링과 팬을 사용하지 않는 패시브 쿨링으로 나뉜다. 액티브 쿨링은 팬으로 바람을 일으켜 방열판을 냉각하는 방식이며, 패시브 쿨링은 소음을 줄이기 위해 팬을 사용하지 않고 방열판으로 열을 넓게 퍼트려 냉각하는 방식이다.

타워형/플라워형

타워형 공랭 쿨러는 CPU의 열을 효과적으로 분산시키기 위해 방열판을 탑처럼 위로 쌓아올린 형태의 제품이다. 이런 형태의 제품은 냉각 효율이 좋아서 종종 수랭 쿨러와 비슷한 수준의 성능을 보이는 제품도 있지만, 크기가 커서 케이스 내부에 잘 들어가지 않을 수 있다.

한편, 플라워형 공랭 쿨러는 방열판 위에 쿨링팬이 장착된 형태를 말한다. 이 형태의 제품은 크기가 작아 조립이 수월하고 CPU 주변부 냉각이 수월하다. 대신 CPU 냉각 효율이 다소 떨어지고 데워진 공기가 다시 흡입되기 때문에 케이스 내부 온도가 높아진다는 단점이 있다.

푸시핀/볼트킷

흔히 ‘초코파이 쿨러’라 불리는 인텔 CPU쿨러는 4군데의 플라스틱 레버를 누르는 방식으로 장착한다. 이를 푸시핀이라 한다. 푸시핀은 쿨러 장착이 용이하나 메인보드가 약간 휠 수 있다는 문제가 있다.

이와 달리 대부분의 사제 공랭 쿨러는 메인보드 뒤에 후면 지지대를 달고 나사로 쿨러를 장착한다. 이를 볼트킷이라 한다. 볼트킷은 쿨러를 단단히 고정시켜주고 메인보드가 휘는 일이 적다. 대신 조립이 다소 불편할 수 있음은 감안해야 한다.

수랭

공랭이 공기로 열을 식힌다면 수랭(수냉)은 액체로 발열을 해소한다. 수랭 쿨러는 공랭 쿨러보다 가격이 비싸고 조립 과정이 복잡하며 누수의 위험이 있다. 그럼에도 많은 이들이 수랭 쿨러를 애용하는 이유는 냉각 효율 때문이다. 수랭 쿨러는 일반적으로 냉각 효과가 공랭 쿨러보다 우월하기 때문에 오버클럭에 많이 사용된다.

수랭 쿨러는 크게 커스텀 수랭 쿨러와 일체형 수랭 쿨러로 구분된다. 커스텀 수랭 쿨러는 모든 부품을 하나하나 조립해야 하는 방식이며 일체형 수랭 쿨러는 완제품 상태로 출시돼 CPU와 케이스에 연결만 하면 되는 방식을 말한다.

수랭 쿨러는 공랭 쿨러에 비해 구조가 다소 복잡하다. 일체형 수랭 쿨러의 경우 CPU의 열기를 이동시키는 자켓과 냉각수를 옮기는 펌프, 냉각수가 이동하는 호스, 호스를 고정시키는 피 팅, 열을 방출하는 라디에이터, 라디에이터를 식히는 쿨링팬 등으로 구성된다.

일체형 수랭 쿨러는 자켓과 펌프가 합쳐져 있으나 커스텀 수랭 쿨러는 자켓과 펌프가 분리돼 있다. 또한, 냉각수를 담는 수통이 있으며, 펌프와 물통을 함께 고정하는 브라켓도 필요하다.

냉각수

수랭 쿨러로 열을 식히려면 냉각수가 필요하다. 수랭 쿨러에 들어가는 냉각수는 액체 내 미생물의 성장을 억제하는 살생제와 금속 부품의 부식을 막는 부식방지제, 물이 얼지 않게 하는 부동액 등이 포함돼 있다. 당연히 냉각수를 마시면 매우 위험하다.

커스텀 수랭 쿨러를 구성할 때 냉각수에 색을 입힐 수도 있다. 커스텀 수랭 쿨러의 경우 투명한 수통에 냉각수가 담기게 되는데 냉각수에 색을 가미하면 컴퓨터가 더욱 화려해진다. 미리 색이 첨가된 냉각수를 사용할 수도 있고, 냉각수에 첨가제를 넣어 색을 입힐 수도 있다.

호환성

공랭 쿨러, 수랭 쿨러를 구매할 때 공통적으로 자신이 사용하는 컴퓨터의 메인보드 소켓과 호환되는지를 살펴봐야 한다. 소켓은 메인보드에 CPU를 꽂는 부분으로 CPU의 종류에 따라 그 형태가 다르다. 만일 메인보드 소켓에 맞지 않는 CPU쿨러를 구매하면 장착에 문제가 생길 수 있으니 구매하려는 쿨러가 어떤 소켓을 지원하는지 살펴봐야 한다.

케이스와의 호환성도 중요하다. 공랭 쿨러를 구매할 때는 케이스가 지원하는 최대 CPU쿨러 높이가 어느 정도인지 확인해야 한다. 수랭 쿨러를 고를 때는 케이스에 부착할 수 있는 라디에이터의 길이가 어느 정도인지 살펴봐야 한다.

 

쿨링팬

액티브 쿨링 방식의 공랭 쿨러와 수랭 쿨러의 라디에이터에는 쿨링팬이 달려 있다. 쿨링팬은 방열판/핀의 열을 식혀 주는 역할을 담당한다. 이 쿨링팬의 성능을 확인하려면 먼저 최대 풍량을 확인 해보면 좋다. 풍량의 단위는 CFM으로, CFM이 높을수록 더 많은 바람을 일으키기 때문에 열을 빨리 식혀준다.

또한, 소음도 중요하다. 쿨링팬의 소음을 확인하려면 스펙표에서 최대 소음도가 어느 정도인지 확인하면 좋다. 단위는 dBA로 이 수치가 높을수록 소음이 크다. 온도/부하에 따라 쿨링팬의 속도를 자동으로 조절하는 PMW 기능이 있는지도 확인하면 좋다.

서멀 컴파운드

CPU 쿨러를 사용하기 위해서는 CPU와 쿨러의 방열판 사이에 서멀 컴파운드(서멀 그리스)를 발라줘야 한다. 서멀 컴파운드는 열전도율이 높아 CPU의 고열을 방열판과 히트파이프에 효과적으로 전달해주는 역할을 수행한다. 이를 바르지 않으면 냉각 효율이 크게 떨어져 아무리 고성능 쿨러를 달아도 나중에 큰 문제가 발생할 수 있다.

서멀을 바를 때는 CPU 위에 X자나 중앙에 점 형태로 적당량 발라주면 된다. 절대 메인보드 서킷이나 핀에 바르면 안 된다. 또한, 저가 서멀 컴파운드는 물이 섞여 있어서 시간이 지나면 물이 새어 나와 컴퓨터를 망가뜨릴 수 있으니 고급 제품을 사용하자. 

크기

쿨링팬을 구매했을 때 케이스와 맞지 않아 조립에 어려움을 겪는 경우가 종종 발생한다. 이를 막기 위해서는 케이스 규격에 맞는 크기의 쿨링팬을 구매해야 한다. 여기서 쿨링팬의 크기는 팬의 직경을 말한다. 이전에는 80mm 사이즈의 쿨링팬이 많이 쓰였으나 현재는 120mm가 가장 많이 쓰인다. 개중에는 140mm 이상의 대형 쿨링팬도 있다.

쿨링팬의 크기는 팬의 속도와 소음을 좌우한다. 쿨링팬이 크면 클수록 팬이 돌아가는 속도는 느려지고 대신 소음도 줄어든다. 반면, 쿨링팬이 작으면 작을수록 속도가 빨라지는 대신 소음이 커진다.

속도

쿨링팬 스펙표에서의 속도는 쿨링팬이 얼마나 빠르게 돌아가는지를 나타낸다. 단위는 RPM으로, 가령 1300RPM으로 표기된 경우 쿨링팬이 분당 최대 1,300번 회전한다는 것을 뜻한다. RPM이 높을수록 케이스 내부 온도 조절 능력이 좋지만 소음이 커지고, RPM이 낮으면 소음이 줄어드는 대신 냉각에 애로사항이 다소 발생할 수 있다.

그러나 쿨링팬의 속도는 점점 중요도가 감소하고 있다. 우선 똑같은 속도를 지닌 쿨링팬이라도 설계에 따라 냉각 성능이 달라질 수 있기 때문이다. 최근에는 현재 온도를 파악해 팬 속도를 적절하게 조절하는 제품도 많다. 현재는 2000RPM 이하의 회전수로 소음을 잡은 제품이 주류를 이루고 있다.

풍량

속도가 1분당 쿨링팬이 얼마나 많이 회전하는지를 나타낸다면, 풍량은 이로 인해 얼마나 많은 바람이 발생하는지를 뜻한다. 풍량의 단위로는 CFM을 사용하는데, 이는 1분 동안 발생한 바람의 부피를 나타낸다. 이 수치가 클수록 쿨링팬이 더 많은 바람을 일으킨다.

쿨링팬의 냉각 성능을 확인할 때 최대 풍량을 꼭 확인해보는 것이 좋다. 풍량이 많을수록 케이스 내부를 더 빨리 식혀주기 때문이다. 실제 사용 중에는 소음을 줄이기 위해 항상 최고 속도로 쿨링팬이 돌아가지는 않지만, CFM이 높으면 풍량이 적을 때도 소음이 적고 안정적으로 작동하는 경향이 있다. 즉, CFM이 높을수록 고성능 쿨링팬이라 할 수 있다.

베어링

쿨링팬은 회전체의 중심인 팬 허브, 날개 부분인 팬 블레이드(임팰러) 그리고 팬을 감싸는 팬 프레임 등으로 구성돼 있다. 이 중에서 팬 허브 속에는 베어링이라는 부품이 자리 잡고 있다. 베어링은 쿨링팬이 회전할 때 중심축을 지지하고 마찰을 줄여 쿨링팬이 안정적으로 돌아갈 수 있게 하는 역할을 담당한다.

PC용 쿨링팬은 주로 슬리브 베어링, 볼베어링 등을 사용한다. 슬리브 베어링은 아무런 홈이 없는 베어링으로 소음이 매우 적고 저렴하지만 수명 이 짧다. 볼베어링은 홈 안의 쇠구슬 로 마찰을 줄이는 베어링으로 내구성이 좋지만 중저속에서 소음이 심하다. 유체베어링을 쓰는 제품도 있다. 이 베어링은 정숙하고 수명도 길지만 비싸다.

소음도

케이스 내부를 식히기 위해 쿨링팬이 돌아가면 소음이 발생한다. 이 소음도는 dBA로 나타낸다. 20dBA는 조용한 도시의 아파트에서 나는 소리와 비슷하며, 30dBA는 속삭이는 소리, 50dBA는 낮은 목소리로 대화하는 정도의 크기다. 1~3dBA는 그리 큰 차이가 없지만 5dBA부터는 누구나 확연히 구분할 수 있을 정도의 차이가 난다.

이때 제품마다 소음의 정도가 다른데 이는 쿨링팬의 크기, 팬이 돌아가는 속도, 베어링 등과 관련이 있다. 쿨링팬이 작을수록, 팬이 빨리 돌아갈수록 소음이 커진다. 또한, 볼베어링은 슬리브 베어링, 유체베어링에 비해 소음이 비교적 크다.

방향

한 커뮤니티 사이트에서 쿨링팬 방향을 바꾸니 뜨거웠던 케이스 내부 온도가 크게 내려갔다는 글이 올라와 화제가 됐다. 쿨링팬에는 공기를 빨아들이는 방향(흡기 방향)과 공기가 나가는 방향(배기 방향)이 있다. 이 방향을 헷갈려 쿨링팬을 잘못 설치하면 냉각 효율이 크게 떨어지니 조심해서 설치해야 한다.

그렇다면 흡기 방향과 배기 방향을 어떻게 구분할까? 일반적으로는 쿨링팬 옆면에 회전 방향, 배기 방향이 화살표로 표기돼 있다. 이 화살표가 없을 때는 팬 블레이드의 오목한 부분이 바라보고 있는 부분이 배기 방향, 볼록한 부분이 바라보고 있는 방향이 흡기 방향이다.

LED

쿨링팬이 최근 들어 PC 튜닝 분야에서 각광 받는 이유는 LED 때문이다. LED가 달린 쿨링팬을 메인 보드에 연결하면 쿨링팬이 빛을 발산해 컴퓨터가 더 아름다워진다. 제품에 따라 화이트, 레드, 블루 등 단색만 지원하는 제품이 있고, RGB를 지원해 LED 색상이나 효과를 조절할 수 있는 제품이 있다.

그동안 LED 쿨링팬은 팬 허브 내부에 LED가 달려 있는 제품이 많았다. 팬 허브 내부의 LED 조명이 켜지면 투명한 팬 블레이드도 빛나는 원리다. 최근에는 팬 프레임에 LED 조명을 장착한 쿨링팬도 늘어났다. 이렇게 하면 어느 방향에서 쿨링팬을 바라봐도 LED가 빛나는 모습을 확인할 수 있다.