AMD 3세대 라이젠 프로세서의 7nm 공정 그리고 인텔이 9세대 코어 프로세서의 14nm 공정은 약 2배라는 수치적인 차이를 보이지만 오늘 현재 최고 상위 모델인 라이젠9 3900X 는 105W 그리고 코어 i9 9900K 프로세서는 95W 의 TDP 를 갖는다.  인텔 코어 i9 9900K 프로세서는 8코어 / 16스레드 기본클럭 3.60GHz, 터보 부스트 시 5.0GHz 스펙을 라이젠9 3900X 프로세서는 16코어 / 32스레드, 기본클럭 3.5GHz, 터보부스트 시 최대 4.6GHz 를 낸다.   여기에서 약간 착시 현상이 있는데 대부분의 프로세서에서 표기하는 부스트 클럭의 경우는 싱글 코어 혹은 듀얼 코어일 때 낼 수 있는 최고 수치이라는 점이다. 그래서 각기 프로세서들이 갖고 있는 물리적인 코어를 모두 사용할 때는 사용할 때 최대로 낼 수 있는 클럭 수치가 다른데 코어 i9 9900K 프로세서는 4.7GHz 를 풀코어로, 라이젠9 3900X 프로세서는 풀코어 시 4.2GHz 를 최대 클럭으로 갖는다. 

■ 프로세서의 한계 온도와 전력 효율성의 양면성

프로세서를 비롯한 전기를 통해 가동되는 대부분에 것들은 일정 부분 전압을 올리게 되면 작동 주파수를 올릴 수 있어 보다 빠른 성능을 기대할 수 있다.  문제는 기본 설정값 이상의 전압을 인가하게 되면 이와 비례하여 급격하게 해당 제품의 온도와 소비전력량이 증가한다는 것이다.  예를 들어 인텔의 코어 i9 9900K 프로세서의 경우 순정 상태에서는 95W TDP 를 지키지만 4.7GHz로 작동시키는 풀코어를 사용하게 되면 무려 160~180 TDP 까지 약 2배 가깝게 늘어난다.   이를 보다 효율적으로 해결하기 위해서는 아키텍쳐를 개선하여 완전히 다른 형태로 성능 향상을 꾀하거나 제조 공정을 떨어뜨려 보다 높은 클럭으로 작동을 시키더라도 낮은 전압과 온도로 구동하게 만드는 방법 뿐이다.  최근 프로세서 들과 마더보드들은 프로세서의 온도가 일정 수준이 유지가 되어도 시스템이 다운되지 않는 범위 내에서 프로세서의 작동 속도를 일시적으로 낮은 속도로 작동시키는 일종의 "스로틀링" 가한다.  이는 많은 분들이 아시다 시피 스마트폰에서도 마찬가지 이다.   이 부분은 인텔 그리고 AMD 프로세서도 마찬가지다. 

결론은 풀코어로 프로세서를 최대한 끌어올려 사용하기 위해서는 마더보드의 안정적인 전원부를 바탕으로 프로세서에 높은 전압, 높은 클럭으로 인해 발행하는 프로세서의 열기를 어떤 방식이라도 빠르게 식혀줘야 한다는 것이다.  그래서 적지 않은 사용자들이 AIO (All-in-One) 쿨러 (수냉 라지에이터, 워터블럭, 팬이 하나로 이루어진)를 선호하게 되었으며 많은 제조사들의 제품이 쏟아지면서 이제 저렴한 1열 AIO 쿨러의 경우는 고성능 공냉 쿨러와 비슷한 정도의 가격을 갖게 되었다. 

■ 실버스톤, AIO PF240 2열 수냉 쿨러 - 에스티컴 

제품의 대략적인 스펙을 확인해 보게 되면 기본적인 2열 AIO 쿨러의 전형적인 형태를 띄고 있다.   프로세서와 연결이 되는 워터블럭 외에 2개의 120mm 쿨러가 장착되어 있는 라지에이터 이렇게 2가지 큰 파트로 구성된다.   장착되어 있는 2개의 쿨러는 최대 2,200RPM 까지 작동이 되며 이 때 최대 소음 35.6 dBA 과 최대 공기 흐름은 94CFM 으로 상당히 높은 스펙을 갖고 있다.  그리고 쿨러 및 워터 블럭에 부착되어 있는 RGB LED는 ARGB 형태로 마더보드에 있는 3핀 ARGB 커텍터 (4핀 외형)와 연결된다.   

이 쿨러가 장착가능한 프로세서는 인텔의 모든 프로세서에서 사용이 가능하며 AMD도 모든 라이젠 시리즈에서 장착이 가능한데 큰 프로세서 크기를 갖고 있는 스레드리퍼에서는 사용이 불가능하다. 

쿨러에는 기본적으로 인텔 프로세서에 장착할 수 있는 워터블럭 가이드가 기본 장착이 되어 있는데 AMD 라이젠용의 경우 별도로 가이드가 포함되어 있다.  AMD 라이젠 프로세서의 경우는 슬라이드 방식의 가이드를 통해 쉽게 교체가 가능한데 마더보드에 장착되어 있는 쿨러 가이드에 그대로 연결하는 방식을 취하고 있어 장착 면에서 본다라면 인텔 프로세서보다라는 AMD 프로세서에서 설치가 더 편리하다.

이 쿨러의 프로세서 위에 장착이 되는 워터블럭은 프로세서에 닿는 부분은 전체 구리로 되어 있는 플레이트로 되어 있는데 열전도 측면에서 가장 높은 물질이기 때문에 대부분의 쿨러들이 이와 비슷한 구조를 만들어져 있다.   그리고 워터블럭에는 펌프를 작동시키는 4핀 커텍터와 더불어 워터블럭의 RGB LED 를 제어하기 위한 ARGB 커텍터를 갖고 있다. 

쿨러의 라지에이터에 장착되는 2개의 120mm 쿨러는 총 9개의 블레이드(날개)가 장착되어 있는 좋은 성능을 갖고 있는 팬이 장착되어 있는데 일반적인 저렴한 형태의 팬이 장착되어 있는 120mm 팬이 4개의 블레이드 보다 많은 날개를 갖고 있기 때문에 넉넉한 풍량로 라지에이터를 식혀준다.  그리고 이 팬은 프로세서에서 발생하는 열에 따라 최소 600RPM 부터 최대 2,200RPM 까지 작동된다.  

■ 실버스톤, AIO PF360 3열 수냉 쿨러 - 에스티컴 

두번째로 볼 제품은 앞서 봤던 PF240 에서 50% 라지에이터의 크기를 늘린 3개의 120mm 팬이 장착되어 있는 상위 모델인 PF360 이다.  이 제품은 앞서 봤던 제품과 전체적인 구성은 동일하다. 

2열 AIO 쿨러와 3열 AIO 쿨러의 차이점은 포함되어 있는 워터블럭 등의 성능 차이는 없으나 프로세서에서 발생되는 열기를 보다 넓은 면적은 라지에이터를 활용하여 식혀주기 때문에 당연히 2열 쿨러 보다라는 조금 이라도 더 낮은 프로세서 온도를 기대할 수 있다.    하지만 2열 쿨러의 경우 미들 타워 규격으로 만들어진 시스템 케이스에 대부분 장착이 가능한 반면 3열 AIO 쿨러의 경우는 보다 큰 크기의 시스템 케이스를 필요로 한다는 점은 유의하도록 하자.  그리고 시스템 케이스가 커지는 만큼 내부의 온도도 낮고 조금만 더 공기 흐름에 대해서 설치를 하게 된다면 당연히 효과적인 구조이다. 

■ AMD 기본쿨러 VS 실버스톤 PF240, PF360 성능은? 

● 테스트 프로세서 : AMD 라이젠9 3900X 
● 마더보드 : 기가바이트 X570 어로스 엘리트 - 제이씨현 
● 그래픽카드 : 엔비디아 지포스 RTX 2080 Ti 파운더스 에디션

● 메모리 : 마이크론 발리스틱스 엘리트 16GB X2 (DDR4-3600)
● 스토리지 : 마이크론 MX500 512GB (SATA3)
● 운영체제 : 윈도우10 프로 64비트 (1903 빌드) 

1. 아이들 상태 테스트 : 시스템을 부팅 후 충분히 10분 정도 가동 후, 측정되는 온도
2. 풀로딩 상태 : 헤비로드 소프트웨어를 활용하여 프로세서, 메모리, 그래픽카드의 점유율을 100% 까지 올려 10분 후 측정되는 온도 및 최대 클럭
3. 실제 사용시 상태 : PCMARK 테스트가 진행되는 25~28분 사이에 프로세서의 온도 변화 및 최대 클럭 

테스트는 위에 같은 3가지 상태로 구분하여 진행을 되었으나 테스트의 진행은 시스템 케이스에 넣지 않고 오픈된 테스트 시스템에서 진행이 되어 실제 시스템 내부에 장착하여 사용할 경우 테스트가 된 온도보다는 당연히 높을 것으로 예상된다.  때문에 테스트의 결과에 대해서는 기본적인 오차가 있다는 것을 감안하고 결과를 봐야 한다. 

◆ 아이들 상태  

▲ 좌로부터 기본 쿨러 / 2열 PF240 / 3열 PF360 의 아이들 상태시 온도  

◆ 풀로딩 상태 

▲ 위로부터 기본 쿨러 / 2열 PF240 / 3열 PF360 의 모든 코어 풀로딩시 온도 

◆ 실제 사용시 상태 (PCMARK)  

▲ 위로부터 기본 쿨러 / 2열 PF240 / 3열 PF360 의 3MARK 상태시 온도 

3DMARK 테스트에서는 중간 중간에 프로그램의 실행 및 프로그램을 끄는 등의 테스트 루틴으로 인해 그리고 중간 중간에 클럭이 떨어지는 부분이 있는데 이로 인해 프로세서의 온도가 떨어진다.  그러다 보니 앞서 봤던 아이들 상태 및 풀로딩 상태의 지속적으로 반복 되는데 이에 따라 온도 및 클럭이 유동적으로 변화가 되는데 이로 인해 전체적인 3DMARK 점수에서는 크게 차이가 없었다. 

■ 최종 온도 상태 정리  

위 테스트에서 측정이 되었던 아이들 상태 및 풀로딩 상태에서 결과를 다시 한번 표로 정리를 해보면 아래와 같다. 

● 프로세서에서 감지되는 온도에 따라 Vcore 전압의 상승 및 하강이 이루어지며 이에 따라 올 코어 프로세서의 클럭이 변화 된다.
● 풀로딩 상태에서 높은 Vcore 전압을 인가할 수 있도록 강력한 쿨러의 성능이 필요하며 Vcore 전압 상승에 따라 측정되는 최대 코어 클럭이 높아진다.

● 프로세서에 인가되는 Vcore 전압을 높고 정밀하게 줄 수 있는 마더보드가 중요하며 이에 따라 상대적으로 쿨러가 좋은 성능을 낼 수 있다.

● 라이젠9 3900X 프로세서를 풀코어로 로딩할 경우 기본 쿨러와 PF360 100MHz 의 속도 차이를 낸다.  

최근 들어서 AIO 방식의 수냉 쿨러가 높은 관심과 판매고를 올리고 있는 가장 큰 이유는 인텔과 AMD 가 벌이고 있는 프로세서 전쟁에 기인한다.  AMD 에서는 7nm 공정에 많은 코어를 넣어 코어당 가격을 끌어내리고 있으며 보다 많은 캐시 메모리를 장착하면서 프로세서의 전체적인 성능을 끌어올렸다.  인텔의 경우는 기존의 14nm 공정을 그대로 유지하면서 로직의 변경으로 대응을 하고 있는데 인텔 프로세서 라인업들의 가장 큰 문제는 내년에도 일정 프로세서 라인을 14nm 로 유지한다고 밝힌 상태이기 때문에 프로세서의 소비전력 그리고 온도는 꾸준하게 올라갈 듯 하다. 

이번 기사에서 사용된 라이젠9 3900X 프로세서는 고맙게도 RGB LED, 히트 파이프로 무장된 고급스러운 쿨러를 기본으로 제공한다.  이는 사실인 인텔의 "K" 프로세서 및 코어X 시리즈가 기본적으로 쿨러를 제공하지 않는다는 점을 이용한 일종의 마케팅 전략이다.  하지만 아쉽게도 이 정도의 프로세서를 사용하고 구입하는 분들이라면 자연스럽게 고급 쿨러를 장착하는 것을 머리 속에 넣고 있다.  "고성능 = 높은 발열, 쿨러의 큰 소음" 이라는 등식이 하이엔드 유저들 머리 속에는 기본적으로 자리를 잡고 있다는 점이다. 

그 관점에서 보면 이번 기사를 통해 소개한 실버스톤의  PF 240, PF360 은 괜찮은 성능을 보여주었다.  단지 아쉬운 점은 PF240  대비 PF360 이 그다지 큰 온도 차이를 보이지 않았다는 점인데 이는 알고 보면 프로세서에서 감지되는 보다 낮은 온도로 인해 PBO 등을 통한 라이젠9 3900X 프로세서의 클럭을 높혀서 가동하고 있다는 것을 감안하자면 납득이 되는 부분이다.   그래서 이 정도 등급의 프로세서에서는 3열 쿨러가 보다 프로세서의 성능을 끌어낼 수있다는 점에서 고무하는 바가 크다.   그 외에 11월 초로 출시 예정이 되어 있는 인텔 코어 i9 9900KS  프로세서는 모든 코어를 5.0GHz 로 작동을 시키는 제품인 만큼 이 프로세서도 역시 프로세서에서 측정되는 온도에 따라 유동성있는 클럭으로 작동될 확률이 높다.