- 노트북과 UMPC군의 발열과 배열 시스템 -
현재 발열에 관하여 이슈가 되고 있습니다. 이 부분에 관해서 이론적으로 공부를 해보기로
하겠습니다. 발열~~! 넌 도대체 누구냐 ~~! ㅡㅡ^
지금 이야기 하는 부분은 100% 제 주관적인 소견이며, 제가 말하는 부분은 일종의
가설이라고 보시면 됩니다. 일부분은 사실을 바탕으로 이론적으로 추리를 해보았습니다.
노트북뿐만 아니라 PC, UMPC등, 전자기기라면, 왜 발열이 문제되는 것일까요?
발열이 이슈화 되는 것은 세가지 부분입니다.
첫째, 전자기기는 저온에서 더욱 활발히 움직입니다.
둘째, 높은 온도에 장시간 노출되는 것은 제품의 부품수명과 관련이 있습니다.
셋째, 노트북및 UMPC군에서 발생하는 발열은 사용자들에게 불편함을 유발합니다.
전자기기는 고온보다는 저온일 때 활발히 동작이 되며, 이는 직간접적으로 노트북의
퍼포먼스에 영향을 미칠 수 있습니다. 또한 노트북을 구성하고 있는 각종 수많은
전자부품들은 고온에 장시간 노출될 경우 각각 기본적으로 제품보증기간보다 수명보다
짧아질 수 있습니다. 그리고 마지막으로 노트북및 UMPC군에서 발생하는 발열로 인해
손바닥과 손가락에서 땀이 난다거나 (특히 손에 땀이 많은 사용자라든지, 여름의 경우라면
내부 온도가 상승을 합니다.), 심리적 불안감을 유발하는 등의 기본적으로 노트북 및
UMPC군의 쾌적한 사용을 방해한다는 점에서 문제가 되고 있습니다. 물론 개인차가 크고,
정형화 할 수 없는 기준입니다만, 어쩔 수 없이 첫째, 둘째 부분보다 더욱 민감하고, 심각하게 다가오는 부분일지도 모르겠습니다.
NBINSIDE(노트북인사이드) 커뮤니티에서는 손에 땀이 많은 체질적 특성으로 인해 퍼포먼스, 디자인, 사용상편의 그 무엇도 아닌, 노트북 '발열' 때문에 도저히 사용이 어려워 기변했다는
사용자가 있기도 하며, 모 노트북의 경우 발열로 인해 노트북 바닥에 붙여놓은 각종
'Info스티커'들이 녹거나, 심지어 탔다고 사진까지 찍어 올려놓는 일이 발생하기도 합니다.
이러한 발열에서 벗어나기 위해서 제조 업체에서는 해결방법으로 노트북과 UMPC에서
채용되어 있는 쿨링 시스템은 다시 크게 세가지로 이야기 할 수 있습니다.
첫번째, 쿨링팬(Cooling Fan)과 히트파이프(Heat Pipe)를 통한 배열
(강제배열-Main 배열시스템)
두번째, 노트북및 UMPC군의 바디 바닥면을 통한 열전도 / 열복사 배열
세번째, 발열 억제 시스템 설계 (열관리)
VEGA는 정판에서 두번째나 세번째가 채택이 되었다고 볼수 있습니다.
HDD의 내부 평균 온도는 하드디스크를 지속적으로 사용할 경우 하드디스크 내부의 온도가
약 평균 섭씨 45도에서 60도까지 올라갑니다. 금속이 열을 받으면 어떻게 되죠? 팽창을 하게
됩니다. 열을 받아서 뜨거워지고 팽창된 부품들이 전원공급을 중단하면 식으면서 head가
Disk에 달라붙거나, 기계가 동작하게 되는 오차한계 범위를 벗어나 Mis-Alignment 되면
Disk가 돌지 않거나 인식을 하지 못하게 됩니다. 헤드가 Disk에 달라 붙어는 경우 전원을
공급하게되면, 회전하는 힘에 의해서 헤드가 파손되고 Slider가 떨어져나가면 Disk를 긁는
심각한 문제(Scratch)를 야기시키는 경우도 있습니다. 모든 전자장비나 전자 장치가
그러듯이 전원이 공급되는 순간 부품이 파손되거나 File이나 데이터에 손상을 가져올
확율이 높습니다. 또한 CPU가 작동을 할때도 마찬가지로 약 평균 섭씨 45도에서 70도까지
상승을 하게 됩니다. 이때 노트북및 UMPC군에서는 쿨러라는 기기가 작동을 하여 내부의
부품이 다 타지 않도록 내부의 공기를 순환을 시켜 냉각을 시켜줍니다. 하지만 VEGA에서는
쿨러가 없습니다.
즉 발열 억제 시스템으로 설계가 되어있던지 아니면 Body 바닥면을 통한 열전도 / 열복사
배열을 통한 쿨링 시스템을 채용을 하였을거라 생각을 합니다. (예판시) 하지만 정판에서는
방열패드를 부착을 하여 발열 억제 시스템 처럼 발열을 억제 함으로써 외부온도를 5도
줄이게 되었습니다. 이 부분은 하드웨어를 뜯어보지 못해서 단지 추측에 불과 합니다 ^^;;
① 노트북및 UMPC군의 쿨링시스템 모듈
첫번째로 노트북 제조회사쪽에서는 CPU에 직접적으로 접촉되어 있는 통해 접촉되어 있는
쿨링팬 (Cooling Fan)으로 내부의 열을 뽑아내는 동시에 그 뽑아낸 열을 더욱 효과적으로
배출시기기 위해 히트파이프(Heat Pipe)를 통해서 송풍구쪽으로 전도배열까지 함께
시도합니다. 이렇게 '쿨링팬'과 '히트파이프'의 조합이 바로 노트북에 있어서의 '쿨링시스템
모듈' 입니다. 가장 전통적(?)이며, 기본적이고도 주요한 배열시스템이며, 이 배열방식의
효율성에 의해 노트북에서 발생하는 열의 처리를 가장 크게 좌우됩니다.
이렇게 팬으로 열을 뿜어내고, 히트파이프를 통해 열전도하여 배열하는 방법을
'강제공냉식'이라고 할 수 있으며, 히트파이프의 효율을 높이기 위해 물/특수액체 등을
채워 '수냉식'이라는 표현을 곁들여(?) 사용하기도 합니다.
그 뿐만 아니라 CPU 칩셋과 쿨링시스템(팬+파이프)과의 접촉도를 향상시켜 열전도성을
높여주기 위해 '써멀 실리콘 컴파운드(Thermal Silicon Compound)'까지 사용하고 있습니다.
이 부분은 노트북 뿐만이 아니라 데스크탑에서도 공통적으로 사용되는 방법이며,
특히나 데스크탑 PC의 DIY, 파워업 업그레이드, 오버클럭 등을 위해 별도 쿨링팬으로
교체해본 유저들이라면 쉽게 알 수 있을 것입니다.
(흔히 '써멀구리스'라고 불리는데... 정확한 명칭은 '써멀 실리콘 컴파운드'입니다.)
② 노트북 Body 하판을 통한 열전도/복사 배열
두번째로 CPU 이외에 열을 많이 발생시키는 Power모듈, RAM, HDD 등은 노트북 바디
중 하판 (바닥)쪽을 통해 열을 전도 시킴으로써 배열을 시도합니다. 노트북이 고성능화 되어
가고, 박형화(薄型化)되며, 기본적 업그레이드 부품(RAM/LAN모듈/HDD모듈 등)의
사용자교체 방식이 채용되는 등의 기술과 환경의 변화에 따라 싱글 레이어(Layer) 설계가
아닌 더블, 멀티 레이어 기판 설계 및 모듈 설계가 이루어지고 있습니다.
이에 과거 Laptop(무릎에 올려놓고 사용하는 컴퓨터)이라는 명칭이 공식적으로 인정받지
못하고 서서히 퇴출되고 있는 이유도 바로 이러한 바닥을 통한 열전도 / 열복사가
불가피하다는 점에 있습니다. (아직 미국 등지에서는 관습적으로, 그리고 상대적으로 짧은
단어 길이, 음절 길이로 인해 Laptop이라는 명칭을 사용합니다만, 점차 Notebook PC라는
용어로 대체되고 있습니다.) 이러한 노트북 설계의 변화, 그로 인한 바닥쪽을 통한
전도배열 / 열복사배열 방식의 채용에 발 맞춰, 노트북 주변기기 업체들에서는 별도의
쿨링팬과 열전도 금속(알루미늄)을 사용한 '노트북 방열패드'등의 상품을 내놓고 있습니다.
(추가 비용이 소요되고, 사용환경이 좀 달라집니다만, 분명 배열에는 효과가 있는
방법입니다.) 아마 정판시 적용을 하려고 하였다가 배터리 부분에만 시도를 한 시스템일듯
합니다. 그래서 배터리 부분이 따뜻해서 발열을 더 높이는 계기가 되어서 방열 패드를
배터리 부분에 적용을 해서 체감 온도를 낮춘듯 합니다.
③ 발열 억제 시스템 설계 (열관리)
마지막으로 특히나 서브 노트북, 미니 노트북 등 사이즈가 작고 얇은 노트북에서 흔히
채택되는 열관리 방법으로 발열을 최대한 억제하여 설계를 하여, 앞서 살펴본 Main적인
배열시스템인 쿨링팬+히트파이프 조합의 '쿨링시스템 모듈'을 제거하는 방법입니다.
저전력, 저발열 CPU와 그래픽 칩셋등을 채용하고, 메인보드 설계 및 기구설계 단계에서 각
부품들의 배치를 효율적으로 하여 아예 발생하는 열량을 줄이는데, 서브/미니 노트북과 같이
설계에 허락되는 공간이 적은 노트북에 있어서는 더욱 까다로운 기술이라고 할 수 있습니다.
예를 들어 삼성전자의 센스Q30은 스타일리쉬한 모델과 이종 마케팅, 스타 마케팅 등으로
이슈가 되었으나, 엔지니어적인 측면에서는 '쿨링시스템이 없는 노트북'이라는 점에서 더욱
주목됩니다. 삼성의 디자인 내공 뿐만이 아니라, 노트북 설계 기술이 상당한 수준에
올라왔다는 것을 보여주는 부분입니다. 물론 쿨링시스템모듈이 있는 것 보다야 열관리
효율이 떨어질 수 밖에 없어 실제 사용자들, 특히나 다른 노트북을 써봤던 사용자들은
발열을 조금 더 느낄 수도 있을 것 같습니다.
이러한 발열 억제 시스템 설계의 경우 쿨링시스템모듈을 제외하고 단독(엄밀히는 하판쪽
열전도/열복사 배열방식은 당연히 함께 공유) 운용하는 경우도 있지만, 대부분
쿨링시스템모듈을 채용하는 동시에 열관리 설계까지 함께 이루어지는 경우가 많습니다.
이런 노트북및 UMPC군 일수록 발열관리가 잘된 노트북및 UMPC군이라고 할 수 있는데,
사용자들은 노트북 사용중 팬이 얼마나 자주 돌아가느냐 하는 것을 통해 체감할 수 있는
부분입니다. 노트북 내부의 열센서를 통해 일정 온도 이상일 때 가동되는 팬이 간간히, 혹은
가끔 돌아간다면 여러분들이 사용하시는 노트북은 적어도 발열/배열시스템이 잘된
노트북이라고 할 수 있습니다. 물론 열센서-팬 계통의 고장이 아니라면 말입니다.
위의 노트북및 UMPC군의 배열시스템은 바탕으로 제조회사에서는 노트북 개발 단계에서
'Thermal Test'팀을 따로 두고 다양한 환경하에서 발열량과 배열정도를 확인합니다.
제조회사들 마다 그 기준에는 차이가 있겠지만, 일단 출시되는 노트북의 경우 적어도
'자체 써멀 테스트'를 통과한 경우입니다. 최근 중국에서 설계/생산되는 저가형 노트북의
경우 개발/생산 코스트의 Save를 위해 이러한 부분이 조금 간과되거나, 그 기준이 완화되는
경우가 종종 있기 때문에 약간 우려가 됩니다만, 실제로 시장에서는 열로 인해 이슈가 될
만큼 큰 제품의 문제가 보고된 적은 없습니다.
현재 VEGA에서는 쿨러라는 것이 없기 때문에
첫번째, 쿨링팬(Cooling Fan)과 히트파이프(Heat Pipe)를 통한 배열
(강제배열-Main 배열시스템) =====> 적용 불가
두번째, 노트북및 UMPC군의 바디 바닥면을 통한 열전도 / 열복사 배열 ====>
50% 가능성
세번째, 발열 억제 시스템 설계 (열관리) =====> 80% 가능성
아마 두번째와 세번째의 혼합 방식을 사용을 한것 같습니다.
하드웨어를 뜯어보지 않아서 정확하게는 말씀을 드릴수는 없지만 아마도 그렇게 설계를
했을거라 예상이 됩니다. 만일 위의 방법이 아닌 다른 방법으로 했다면 기술력이 뛰어나거나
그 부분을 예상을 안하고 설계를 했을 경우 입니다. (설마 그럴리는 없곘죠 ^^;;)
현재는 베가에서 자체 쿨러가 없기 때문에 밀폐된 공간에서 사용시 발열이 배기될 곳이
없으므로 온도 상승으로 인해 외형 케이스의 변형이 일어 날수 있으므로 사용을 일단 자제를
해주시길 바라고 이번 정모때 이 부분을 어떻게 설계를 했는지 문의를 해보고 적당한 해결
방안을 모색을 해보도록 하겠습니다.
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