날짜 :
2020-03-20 10:42
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[기획] MSI의 독자적 쿨링 기술! 트윈프로져 변천사

이형민 기자 (Corky@inven.co.kr)
내가 쓰고 있는 컴퓨터의 그래픽카드는 GTX 1080으로, 구매한 지 시간이 꽤 흘렀지만 여전히 성능 만큼은 현역이다. 두꺼운 히트싱크와 트리플 팬으로 장식된 외관은 벽돌을 연상 시킬 정도로 위풍당당한 크기와 무게를 지녔지만, 냉각 쪽이 노후되어 그런지 요즘에는 간혹 실망스러운 모습도 보인다.

물론 영하 기온을 웃도는 겨울엔 자체적으로 쿨링이 되어 아무래도 상관없지만 살인적인 날씨를 자랑하는 7~8월이 다가오면 언제 터질지 모르는 폭탄이 되어버린다. 예를 들면, 게임 중 그래픽카드 온도가 어느정도 올라가면 게임이 다운되는 현상이 발생하는데 기자의 방안에는 에어컨이 따로 없는지라 선풍기를 항상 강풍으로 틀고 컴퓨터 본체를 향해 쐬어준다. 정작 본인은 등에 땀범벅이 되가며 선풍기 바람 한 점 못받는데 이 무슨 컴퓨터팔자가 상팔자 인가.

그렇다고 오버클럭으로 그래픽카드 팬 속도를 높이자니 왠 전투기 엔진이 점화될 때처럼 "왜애앵"하는 소음이 귀를 사정없이 때린다. 이를통해 알게된 사실은 그래픽카드 자체의 성능 나름 중요하지만 쿨링 기술 역시 그래픽카드의 완성도를 높이는 필수불가결이란 것이다.

이러니 그래픽카드 제조사들이 너나 할 것 없이 여러가지 기술을 접목하며 발열을 잡기위한 노력을하는 건 당연지사. 하지만 업체별 그래픽카드들의 성능 상황은 다르다. 인터넷 검색의 힘을 빌어보자면, 각 업체별 그래픽카드 GPU 및 전원부의 온도 테스트 결과 차이가 극심하다. 심한 경우 30도까지 차이나는데 어설픈 쿨링 시스템과 오랜기간 축적된 노하우를 바탕으로 설계된 쿨링 솔루션의 차이가 아닐까 싶다.



■ 트윈프로져의 시작은 하이브리드 프로져부터.


마치 오랜 역사를 자랑하는 맛집이 대를 이어오며 끊임없는 연구와 시도끝에 만든 특제 비법 소스를 사용하듯 그래픽카드 시장에서도 쿨링 장인은 존재한다. 2008년부터 이어져온 노하우. 바로 MSI의 독자적 쿨링 기술인 트윈프로져 & 트라이프로져가 여기 해당한다. 물론 처음부터 '뿅'하고 이 기술들이 탄생한 건 아니며 나름 역사를 가지고 있다는 것이다.

프로져 기술의 시작은 '하이브리드 프로져'로 많은 사람들이 익히 아는 트윈프로져와 트라이프로져의 전신이라고 할 수 있겠다. 시간을 거슬러 2008 컴퓨텍스에서 발표한 MSI의 N9800GT, N9600GT는 당시 하이엔드급 성능과 하이브리드 프로져 기술이 접목되어 각광을 받았다.

하이브리드 프로져 내에는 6mm 두께의 히트파이프가 베이스 플레이트를 관통하며 열을 골고루 분산시킬 뿐더러, 그래픽카드의 온도가 40도 아래로 떨어지면 탑재된 팬이 자동으로 멈추고, 40도 위로 올라가면 팬이 회전하기 시작하여 냉각시킨다. 어디서 많이 들어본 기술인 것 같다고? 맞다. 우리가 알고 있는 제로 프로져와 유사한 기술이다.

▲ 하이브리드 프로져가 탑재된 N9600GT



■ 팬도 트윈 냉각도 트윈! 트윈프로져 1~4세대

같은 해 N260GTX, N275GTX, N280GTX에 새로운 네이밍의 기술인 트윈 프로져1이 탑재되면서 '트윈'의 시대가 열린다. 하이브리드 프로져와 가장 큰 차이점은 역시 이름에서도 유추가 가능하듯 '트윈' 프로져로 팬이 2개가 달려 기존 냉각 효율을 더욱 끌어올린 점인데 트윈 팬이 나온 이상 싱글 팬의 단종은 시간 문제였다.

이로써 기존 싱글팬의 문제점을 단숨에 고쳤다. 예를 들어, 싱글팬이 고장날 때 그래픽카드의 고장은 불가피했지만 트윈 팬은 2개의 팬 중 하나가 작동하지 않을 때 다른 팬으로 냉각을 보장하여 그래픽카드의 손상을 최소화할 수 있는 이점을 챙긴 셈이다. 온도에 따라 스스로 팬속도를 제어하는 PWM 기능을 그대로 계승한 건 덤.

또한 기존 4개의 히트 파이프 설계에서 최대 5개까지 증가하여 방열 효율을 높였고 2개의 팬이 맹렬히 돌며 열을 날려버릴 수 있어 당시 소비자들은 더 이상 싱글팬을 고집할 이유가 없었다. 즉, 트윈 프로져는 혁신적인 디자인과 쿨링 성능 두가지를 챙긴 사례라고 할 수 있겠다.

▲ 팬도 트윈! 쿨링도 트윈! MSI 트윈 프로져 1세대

트윈 프로져 2세대에서는 기존 1세대의 전체적인 쿨링 효율을 높였다. 지름 80mm PWM 듀얼 팬은 최대 50% 공기 흐름이 개선됐으며, 슈퍼파이프 기술이 적용되었다. 여기서 슈퍼파이프란 일반적인 히트파이프보다 더 굵은 디자인을 말하며, 일반 히트파이프보다 약 2배 이상 빠르게 알루미늄 핀으로 열을 전달한다.

이어서 출시된 트윈 프로져 3세대의 쿨링 시스템에는 새로운 팬 디자인인 '프로펠러 블레이드'가 장착되었다. 날개 끝부분이 칼날처럼 깎인 이 독특한 디자인은 최대 20% 더 많은 풍량을 제공해 히트싱크 및 기판을 신속하게 식힌다. 이외에도 전원부에서 생겨나는 발열을 효율적으로 흡수하기 위해 전원부 히트싱크가 장착되어 오버클럭 환경에서 더욱 안정된 성능을 보장한다.

여기서 그치지 않고 트윈 프로져 4세대에서는 팬의 크기를 20mm 키워 히트싱크보다 더 큰 100mm PWM 트윈 팬을 적용했다. 추가로 먼지 제거(Dust Removal) 기술이 도입되었는데 시스템 전원을 켤때 팬이 30초간 역방향으로 회전해 히트싱크에 쌓인 먼지를 제거하고 다시 정방향으로 도는 기술이다.

▲ MSI의 독창적인 디자인이 들어간 프로펠러 블레이드



■ MSI의 검&빨 컬러 아이덴티티 그리고 톡스 팬의 등장, 트윈프로져 5~6세대

MSI는 세대가 바뀔때마다 사용자의 니즈와 당시의 트렌드를 잘 반영하는데, 특히 트윈프로져5에선 더욱 그렇다. 본격적으로 하드웨어 부품에 RGB LED가 도입되면서 화려한 색상으로 PC시스템이 하나의 인테리어 수단으로 인정받기 시작할 무렵, MSI는 트윈프로져5를 내놓는다.

트윈프로져4부터 시작된 MSI의 검/빨 감성은 이 시기쯤 거의 모든 제품에 검정색과 빨간색을 넣어 강렬한 이미지를 주었는데 이러한 디자인에 걸맞게 트윈프로져5는 기존 세대에 비하여 더욱 강력해진 쿨링 성능을 보였다.

▲ 검빨 색상하면 역시 MSI가 제일 먼저 떠오른다

▲ 톡스 팬 디자인(좌) 블레이드 팬 디자인(우)

기존 4세대의 프로펠러 블레이드가 쿨링 성능 향상의 주역이었지만 5세대에 들어서면서 MSI는 완전히 새로운 특허 디자인의 톡스 팬(TORX)를 선보였다. MSI의 독자적인 기술인 톡스 팬은 출원 기준이 까다로운 미국 특허청(United States Patent and Trademark Office; USPTO)에서 특허를 따낼 정도로 우수함을 인정받았다. 참고로 이 톡스 팬은 후에 세대를 거듭하며 3.0 버전까지 이어지니 주의깊게 보도록 하자.

기존 블레이드 팬 디자인 같은 경우, 공기 흐름이 분산되어 약한 풍압으로 넓은 구역을 냉각시켜 히트싱크의 열이 쉽사리 빠지지 않는다. 반면 톡스 팬은 기본 팬 블레이드와 분산 팬 블레이드를 함께 사용하여 공기 유입을 한 곳에 집중시켜 쿨링이 원활히 이루어져 최적화된 쿨링 효율을 보이는데 그 결과, 전 세대 대비 19% 더 많은 풍량을 제공하며, 5% 더 낮은 소음을 낸다.

이외에도, 트윈프로져5에는 SuperSU 아키텍쳐가 적용됐다. 2개의 8mm 슈퍼 파이프, 2개의 6mm 히트 파이프 새로운 레이아웃 디자인의 S형 히트파이프로 기존 히트파이프의 길이를 줄여 최대 40%의 효율성이 증가되었다. Smart cooling, stay quiet라는 슬로건에 맞게 다양한 기술의 특징들이 합쳐진 결과다.


여기서 끝나면 섭하다. 위에서 언급했듯, 트윈프로져5부터 세대가 올라갈수록 톡스 팬 또한 진화하고있다. 트윈프로져6부터 톡스 팬 2.0이 적용되었으며, 전작 대비 22% 풍압 증가, 13% 공기 흐름 증가가 이루어졌고 소음은 오히려 대폭 감소되었다.

이전 세대와 동일하게 기본 팬블레이드, 분산 팬블레이드를 사용하지만 팬 날계 설계를 변경했다. 팬 끝의 날 부분을 좀 더 세워서 공기 흐름을 더욱 가속화하였다. 한가지 더, GTX 1070 이상급의 그래픽카드에는 더블 볼베어링이 탑재되어 톡스 2.0 팬의 내구성을 강화하였고 그래픽카드 부하가 적을때 발생하는 미세한 소음 조차 막는다.

▲ 트윈프로져6에 적용된 톡스 2.0 팬



■ 다 년 노하우의 결정체, 트윈프로져7

이제까지의 모든 기술들은 현재 MSI 그래픽카드에 적용된 트윈프로져7을 위한 밑거름이라 볼 수 있다. 성능 향상에 앞서, 디자인이 크게 변화한 걸 알 수 있는데 히트싱크와 히트파이프를 덮는 부분이 날카롭게 각이 지도록 설계 되었으며, MSI의 대표 색상이라고 할 수 있는 검&빨 조합은 검&은 색상으로 바뀌었다. 외형 디자인에는 정답이 없지만 이 덕분에 화려한 LED가 더욱 돋보이게 되었다.

그렇다면 쿨링 성능은 어떨까. MSI의 특허 기술인 톡스 팬 3.0은 트윈프로져6에서 7로 세대가 바뀌면서 함께 업그레이드 되었다. 발전한 톡스 3.0은 전작대비 15% 높은 쿨링 성능을 자랑한다. 이외에도 전 세대에서 계승된 기술인 더블 볼베어링, 제로 프로져 역시 적용됐다.

트윈프로져7 히트싱크에는 웨이브 커브드2 공법이 적용되었는데, 방열핀을 통한 공기 흐름을 더 원활하게 하여 GPU 온도를 2도 낮췄고 SuperSU 아키텍쳐의 S형 히트파이프는 이제 구리 베이스와 맞닿게 디자인이 바뀌어 GTX 10 시리즈 대비 열전도율을 최대 10% 높였다.

방열판에도 많은 변화가 있었다. 외적으로 보이는 은색 방열판 곳곳에 구멍을 뚫어 열을 원활히 배출하도록 설계되었고 메모리와 전원부에 있는 방열판은 연결된 것이 아닌, 따로 배치를 해두어 메모리와 전원부 사이의 열을 약 20도 낮췄다.

▲ MSI 특허 톡스 팬은 어느덧 3.0까지 발전했다

▲ 트윈프로져7에 적용된 프리미엄 백플레이트


▲ 웨이브 커브드2 공법이 적용되어 공기 흐름을 증가하고 소음을 개선했다

▲ 그 결과 전작 대비 13% 쿨링 성능 향상을 이루었다




■ 테스트

▲ 트윈프로져 7세대가 적용된 2070 슈퍼 게이밍X

▲ 박스 뒷면에는 트윈프로져7의 쿨링 기술 등 제품의 특징이 적혀있다

▲ 앞서 설명한 톡스 팬 3.0 그리고 히트싱크 공법 변화

▲ 톡스 팬 3.0 그리고 더블 볼베어링이 적용된 2개의 팬

▲ 내구성과 디자인을 살림과 동시에 써멀 패드를 부착해 온도 제어의 역할도 하는 백플레이트

▲ 일정 온도 이하로 내려가면 작동하는 제로프로져 기술도 탑재됐다



과연 10년넘게 지속된 MSI의 트윈프로져 쿨링 및 소음 노하우는 어떨까? 트윈프로져7이 적용된 RTX 2070 슈퍼 그래픽카드로 직접 게임을 해보며 테스트를 진행보았다. 그래픽카드 풀로드를 위해 1440p 해상도, 프레임 제한 해제, 비디오 옵션을 상으로 설정하고 약 1시간 씩 게임을 해보았다.

테스트 소프트웨어는 온도, 소음 측정을 위한 'HWmonitor'와 'Soundmeter'가 사용됐으며 테스트 게임은 캡콥의 '몬스터헌터 아이스본'와 펍지의 '배틀그라운드'가 진행됐다. 참고로 소음 측정을 위해 방문, 창문은 전부 닫았으며 실내 내부 온도는 20도이다.




몬스터헌터 월드







배틀그라운드



▲ 편히 쉬시게


각 게임 플레이 이후 온도는 최고 68~70도를 기록했다. 게임이 로딩 화면으로 전환될 때 잠깐 60 프레임 제한(혹은 30 프레임)으로 바뀔때는 그래픽카드에 부하가 덜해 잠깐 온도가 내려가지만 로딩이 끝나면 금새 최고 온도에 도달했다.

게임을 하지 않을땐 39도가 나왔는데 그 이유는 제로프로져가 작동해서 그래픽카드 냉각이 이루어지지 않아서다. 인터넷 서핑이나 간단한 문서 작업을 할 때에는 그래픽카드를 쓸 일이 없으니 팬 작동이 멈추면서 쿨러의 긴 수명을 보장하는 것이다.

▲ 최고 70도를 넘기진 않았다

소음 부분에서는 43dbA가 측정됐다. 43dbA가 어느정도냐 하면은, 도서관이나 주간 조용한 주택 거리처럼 조용한 수준이다. 더군다나 테스트는 PC 케이스를 열어놓은 상태에서 진행됐는데 뚜껑을 닫는다면 이마저도 더 조용해지리라 생각된다. 여담으로, 시스템을 구성하고 있는 수냉 쿨러 안에서 가끔 나는 "쪼로록" 기포 소리가 더 크게 들렸다.



■ PLAY HARD, STAY SILENT. - 트윈프로져7


한 분야에서 10년이라는 시간을 투자하면 비로소 전문가라는 경지에 이른다라는 말이있다. MSI의 프로저는 2008년부터 시작되어 현재 진행형으로 그 역사를 이어나가고 있다. 새로운 세대가 탄생할 때 마다 호평을 이어왔던 트윈프로져가 많은 사랑을 받아온데에는 여러가지 이유가 있다.

소음에 매우 민감한 유저, 긴 수명의 제품을 원하는 유저, 디자인을 중시하는 유저. MSI 트윈프로져는 이러한 유저들의 니즈를 발빠르게 파악하여 최신형의 그래픽카드를 출시할 때 마다 적용했다는 점이 가장 큰 이유가 아닐까 싶다. 유저들을 위한 MSI 트윈프로져의 진화는 2020년에도 계속 이어질 전망이다.




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