뜨거운 컴퓨터는 안전한가
인터넷, 게임, 문서작업, 그래픽 작업, 친구와의 만남 등등 컴퓨터는 이제 우리 삶과 땔래야 땔 수 없는 관계가 돼 버렸다. 출근하면 먼저 컴퓨터를 부팅하고 휴일에도 일어나면 TV보다 컴퓨터를 먼저 켜는 사람도 많다. 그런데 요즘 같이 더운 날 방안에서 오랜 시간 컴퓨터를 하다가 거실로 나오면 갑자기 시원해지는 느낌을 받을 때가 있다. 컴퓨터가 있는 방이 더 더운 이유, 컴퓨터에서 발생하는 무시못할 열기 때문이다.
컴퓨터를 좋아하고 많이 사용하는 사람이라면 컴퓨터를 살 때 CPU나 그래픽 카드 등의 주요 하드웨어뿐만이 아니라 그에 달린 쿨러와 컴퓨터 케이스 선택에도 심혈을 기울인다. ‘그게 그거 아니냐’는 사람도 있겠지만 이 쿨러들도 가격이 천차만별이며 성능이 다르다. 이렇게 쿨러의 종류가 많고 가격이 비싼 이유는 컴퓨터에서 발생하는 열이 컴퓨터의 성능에도 큰 영향을 미치기 때문이다.
가만 있어도 더운 요즘, 지금도 전기를 마구 빨아들이며 전기난로처럼 열을 내고 있는 컴퓨터 발열은 컴퓨터 성능 발전과 함께 더욱 심해져 더 이상 무시할 수 없는 요소가 됐다.
전기가 흐르는 곳에선 열이 발생한다
▲ 전류의 열작용. 도선내의 자유전자와 원자의 충돌로 인해 열이 발생한다.
전기가 흐르는 전자제품들은 열이 발생하기 마련이다. 물론 TV리모컨이나 작은 라디오처럼 그 양이 매우 미미해 잘 느껴지지 않는 것들도 있지만 기본적으로 전기가 흐르면 열이 발생한다.
전기가 흐른다는 것은 전자들이 가만히 있지 않고 일정한 방향으로 이동한다는 의미다. 사실 전자는 원자핵에 구속돼 있으며 음극을 띈 작은 입자인데, 주로 금속의 경우 전자들이 원자핵의 구속에서 벗어나 자유롭게 움직일 수 있다. 그래서 이 전자들을 자유전자라고 부른다.
전압차이가 생기게 되면 자유전자들은 일정한 방향으로 이동을 하게 되는데 그 흐름을 방해하는 것이 있다. 원자들이 바로 그것이다. 전자들이 전기력에 이끌려 뭔가에 홀린 듯이 계속해서 나가다가 원자들과 충돌하게 되고 그 과정에서 열이 발생하는 것이다. 즉 원자들이 전자의 이동을 방해하고 있다고도 볼 수 있는데 이를 전자기학에서는 저항이라고 부른다.
이런 과정으로 전자제품들에서 열이 발생하게 된다. 저항이라는 것이 전류를 방해하고 열을 발생시킨다고 해서 부정적인 것만은 아니다. 이 열을 이용하는 전자제품들도 있기 때문이다. 전기난로나 전기장판, 전기밥솥, 헤어드라이어 등과 같은 전열기구들이 그것이다. 하지만 컴퓨터와 같은 기계들의 경우는 발생하는 열이 부정적으로 작용할 수 있다.
컴퓨터 발열이 문제가 되는 이유
현재 우리가 사용하고 있는 컴퓨터들은 반도체를 기반으로 만들어 졌는데, 반도체는 매우 미세하고 정밀한 부품이기 때문에 열에 민감하다. 열은 물질들을 변형시키기가 쉽다. 화학반응이 일어나게 하기도 하며 부피를 변화시키기도 한다. 반도체도 마찬가지로 높은 열에 변형될 수 있어 제 기능을 못하거나 수명이 짧아지고 심지어는 망가지기까지 할 수 있다.
전기가 흐름으로서 기능을 수행하는 반도체엔 항상 열이 발생하기 마련이며 이 열을 빠르게 방출해야 하기 때문에 반도체는 열전도율이 좋아야한다. 발생한 열들을 빠르게 외부로 내보내 열에 의한 성능 저하를 막아야 하기 때문이다.
열이 심해지면 반도체가 영구적으로 손상될 수도 있지만 컴퓨터가 그것을 보고만 있지는 않는다. 보통 열이 심해져 하드웨어의 손상이 우려되면 컴퓨터 자체적으로 작동을 차단하게 된다. 더운 날 컴퓨터가 쉽게 먹통이 되는 이유도 이것이다.
▲ 현실에 가까운 그래픽을 표현하기 위해 그래픽 카드의 성능이 나날이 발전하고 있다.
열이 발생하는 곳
컴퓨터에서 열이 발생하는 곳은 크게 CPU와 그래픽 카드로 볼 수 있다. CPU는 사람으로 치면 뇌에 해당하는 곳으로 컴퓨터 작동에 필요한 계산들을 수행하는 곳이다. 물론 많은 계산들을 할 때 열이 더욱 많이 발생한다. 요즘엔 CPU보다 그래픽 카드에서 더 많은 열이 발생하기도 한다.
이용자들의 끝없는 표현력에 대한 욕구를 충족시키기 위해 게임을 만드는 게임 엔진 기술과 그래픽 처리 기술이 발전하면서 일부 게임이나 영상들은 실제 장면을 방불케하기도 한다. 기존에는 슈퍼컴퓨터나 그래픽 시뮬레이션용 대형 컴퓨터에서나 가능했던 작업들이 개인용 컴퓨터 안으로 들어오면서 그래픽처리를 담당하는 하드웨어인 그래픽카드 또한 비약적인 발전을 거듭하게 된것이다.
이런 고성능의 그래픽 카드는 엄청난 열을 발산하게 되는데 요즘 제품들은 CPU보다 많은 열을 낸다. 컴퓨터의 사용정도나 작업 여부 또는 얼마만큼의 작업을 하고 있는지 등의 상황에 따라 다르겠지만 심한 경우 CPU는 70℃, 그래픽처리를 담당하는 그래픽 카드의 GPU는 100℃에 육박할 정도까지 온도가 상승한다. 이 정도까지 되면 컴퓨터가 쉽게 다운되며 심한 경우는 하드웨어가 타버릴 수도 있다.
컴퓨터를 식히는 쿨러
그렇다고 열 때문에 컴퓨터를 하지 않을 수는 없다. 최대한 컴퓨터에서 발생하는 열을 식혀줌으로써 안정성 있게 작업을 해야 하는데 그러기 위해 쿨러를 이용한다. 보통 컴퓨터들은 대부분 공랭식 냉각시스템을 이용하며 그 역할을 해주는 것이 쿨러다.
쿨러는 기본적으로 선풍기처럼 팬의 회전을 통해 공기를 순환시켜 더운 공기는 빠져나가고 시원한 공기가 들어오게 한다. 금속재질로 울퉁불퉁하게 만들어진 것도 있는데 이 금속 쿨러는 얇은 금속판들을 여러 개 세워놓은 모양을 하고 있어 열전도성이 높은 금속과 공기가 접촉하는 표면적을 넓혀 냉각시키는 원리다.
▲ 컴퓨터 내부 하드웨어들의 온도와 전력을 표시 해 주는 프로그램. CPUID Hardware Monitor
실제로 컴퓨터 케이스를 열어보면 CPU, 그래픽 카드, 전원 등에 팬들이 달려있는 모습을 볼 수 있다. 하지만 이것들이 안쪽에서 아무리 빠르게 돌며 공기를 순환시키려 해도 컴퓨터를 싸고 있는 케이스 때문에 공기가 차단된다면 헛수고다. 따라서 케이스에도 팬이 달려있는데 이는 가격에 따라 그 구조와 성능이 천차만별이다.
단순하게 한 개의 팬만 달린 것이 있는 반면에 케이스 앞쪽과 뒤쪽에 팬이 달려있는 것은 물론 두 개씩 달려있기도 하며 여기저기 통풍구를 통해 원활하게 공기순환을 시키려는 것들도 있다.
게다가 컴퓨터에도 수랭식 냉각시스템이 있다. 공기보다 비열이 큰 물을 이용해 냉각시키는 방법인데 물론 공랭식에 비해 효과는 좋지만 설치가 잘못되거나 고장시 물이 새어나올 수 있어 전자제품에는 치명적인 결과를 가져올 수도 있다. 게다가 비용이 비싸고 설치가 힘들어 일반컴퓨터에는 잘 사용하지 않는다. 그 외에도 열을 이동시키는 특수한 반도체나 액체질소를 사용한 냉각도 있지만 일반 컴퓨터에는 거의 사용하지 않는 방법이다.
비싼 가격, 소음 등 문제도 많아
아직까지는 성능 좋은 공랭식 쿨러로도 일반적인 작업에서 발생하는 컴퓨터 열을 식히기엔 충분하다. 하지만 쿨러가 발달하면서 생기는 문제점들도 많다.
우선 비싼 가격. 쿨러의 종류나 성능에 따라서 가격이 천차만별이 되는데 특히 케이스 같은 경우는 만원 내외의 싼 케이스가 있는 반면 개인용 컴퓨터(PC) 케이스임에도 불구하고 80만원에 육박하는 가격의 케이스가 있기도 하다.
▲ 컴퓨터에서 발생하는 열을 식히기 위한 쿨러. 성능도 가격도 천차만별이다
어찌 보면 컴퓨터를 감싸는 껍데기인데 80배의 가격 차이는 엄청나다고 할 수 밖에 없다. 너무 고가의 제품은 현실성이 떨어져 배제하더라도 어느 정도 냉각이 뛰어난 제품을 사려면 10만 원 정도는 생각해야 한다.
게다가 CPU나 GPU에 부착하는 쿨러들도 매우 비싸다. 온도가 100℃까지 올라가는 상황까지 가다보니 그 열을 식히기 위해 CPU나 GPU전용 쿨러를 따로 사다가 부착하기도 하는데 공랭식 쿨러 하나에 30만 원 이상 가기도 한다. 상황에 따라서는 이런 고가의 쿨러가 필요한 사람들도 있겠지만 부담되는 가격이 아닐 수 없다.
또한 쿨러성능이 좋아지다 보니 공기를 순환시키는 도중 바깥의 먼지들이 다량 컴퓨터 안으로 들어오기도 한다. 오래 사용하던 컴퓨터 케이스를 열어보면 하얗게 먼지가 앉아있는 부품들을 볼 수 있다. 컴퓨터는 열에도 약하지만 먼지에도 매우 취약하기 때문에 주기적으로 청소를 해주는 것이 좋다. 먼지들이 들어오다가 냉각팬이나 방진필터에 걸리게 되면 그만큼 냉각 성능도 저하되기 때문에 주기적으로 청소하면 먼지와 열로부터 컴퓨터를 지킬 수 있다.
쿨러 성능이 좋아지면서 생기는 또 하나의 문제는 바로 소음이다. 팬 돌아가는 것이 얼마나 크겠냐고 할지 모르겠지만 실제로 요즘 컴퓨터들은 소음이 심각해 스트레스를 받을 정도다. 일반 컴퓨터 부품에만 기본적으로 달린 냉각팬이 3개 인데다가 케이스에 달린 2~3개 정도의 팬까지 합하면 6~7개정도의 팬이 계속 돌고 있는 것이다. 조용한 방 안에서 컴퓨터를 하고 있노라면 항공기 엔진소리가 생각날 정도다. 거기다 날카로운 고주파음을 내는 것도 있어서 나도 모르는 사이에 자칫 엄청난 스트레스를 받을 수 있다.
주기적인 관리와 휴식으로 나도, 컴퓨터도 건강하게
이렇게 불편한 점이나 문제점들이 많기는 하지만 발전하는 컴퓨터의 성능을 모두 이용하기 위해선 감수해야 할 부분일 수밖에 없다. 물론 문서작업이나 단순한 인터넷 작업만 하는 사람들에겐 고가의 쿨러나 케이스가 그다지 필요하지 않을 수도 있지만 그렇다고 발생하는 열에 대해 간과해선 안된다.
상황에 따라서 단순한 작업인데도 불구하고 컴퓨터가 엄청난 열을 받고 있을 수 있기 때문이다. 애써 작업하던 것들이 날아가거나 컴퓨터를 못쓰게 되기 전에 어느 정도는 예방차원에서 신경을 써주는 것이 좋다.
주기적으로 먼지를 청소한다든가 컴퓨터가 있는 장소에 충분한 공간을 만들어야 한다. 너무 오랫동안 작업을 했다면 잠시 꺼두고 휴식시간을 갖는 것이 컴퓨터에게도, 이용자에게도 모두 좋은 일이다. 우리가 더위에 지치는 만큼 컴퓨터도 힘들어하고 있다. 우리의 건강과 컴퓨터의 건강을 위해 과도한 사용은 자제하고 충분한 휴식과 꾸준한 관리를 하는 것이 현명하다.
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