이 글은 pcpop.com에서 장장 93페이지에 거쳐서 63종의 파워들을 테스트한 벤치마크 글의 일부입니다. 다만 테스트된 63종의 파워들이 한국하고 크게 상관이 없는 -중국에서 판매되는- 물건들이기에 테스트 부분은 빼고, 글 전반부인 파워의 원리, 구조, 스펙에 대한 설명과 싸구려 파워에 대한 부분만 기글 하드웨어에서 번역/편집하여 소개합니다.


일단 파워의 외관부터 보겠습니다. ATX 표준 규격은 아래의 2가지 크기가 있습니다.

전/후면 듀얼 팬을 사용한 제품이 앞뒤 길이가 더 길다는걸 제외하면 똑같습니다.


다음은 팬의 배열 방식에 따른 구분입니다.


아주 고전적인 방식입니다. 파워 뒤에 80mm 배기 팬이 파워의 열을 케이스 밖으로 배출하는 방식입니다.
펜티엄 4가 막 등장했을때는 컴퓨터 전체의 발열이 비교적 작았기 때문에 상관이 없었지만, 최근들어 컴퓨터의 발열이 심해지게 되면서, 각종 부품들로 인해 덥혀진 케이스 내부의 공기를 파워로 끌어와 쿨링을 하는 비효율적인 현상이 발생하게 됩니다.
그래서 요즘은 출력이 낮은 저가형 제품 말고는 잘 안쓰는 방식입니다.


두개의 80mm 팬을 각각 흡기와 배기 팬으로 사용하는 방식입니다.
저가형 워크스테이션이나 소형 서버에서 자주 쓰입니다. 쿨링 능력은 나쁘지 않지만 80mm 팬 두개가 배치되면서 발생하는 소음이 큰 편이기 때문에(...이런 방식의 서버용 파워를 직접 써봐서 하는 소린데, 정말 시끄럽습니다) 일반 용도로는 적합하지 않습니다.


파워 아래쪽에 흡기 팬을, 뒤쪽에 배기 팬을 장착하는 방식입니다. 성능이 괜찮아 자주 쓰이는 방식입니다만 소음은 좀 큰 편입니다.


흡기 팬 두개를 쓰는 방식입니다. 성능은 아주 탁월합니다만 제조 원가가 비싸고, 소음도 일반 80mm 팬 한개를 사용한 파워보다 조금 적은 수준입니다.


파워 아래에 120mm 팬을 한개 설치하는 방식입니다. 팬에서 나오는 바람이 파워의 부품을 직접 식히고 나머지는 뒤쪽으로 빠져나가는 방식입니다.
요즘 출시되는 파워는 이런 방식을 많이 사용합니다. 대형 팬을 사용하기 때문에 팬의 속도가 빠르지 않아도 많은 풍량을 얻을 수 있고, 따라서 소음도 적은 편입니다. 최근에는 140mm 팬을 쓰는 제품도 있습니다.



120mm팬은 80mm팬의 절반 수준의 회전 속도로 똑같은 풍량을 만들어 낼 수 있다는 뜻입니다. 80mm 팬이 2500rpm으로 회전하면 풍량이 20CFM이지만 120mm팬이라면 70CFM이 가능합니다.


풍량 대 소음(회전속도) 비율의 그래프입니다. 120mm 팬을 한개 사용한 것이 효과가 제일 우수하다는 내용입니다.


120mm 팬 한개와 60mm 팬 2개를 사용하는 것입니다. 80mm 팬 한개를 사용했을 경우, 공기가 고르게 분포되지 않는다는 단점이 있지만 이 파워는 그런 결점에 확실히 덜합니다. 단점이라면 60mm 팬의 높은 rpm으로 인한 소음입니다.


다음은 파워에 달린 여러 종류의 커넥터들에 대한 소개입니다.


메인보드에 전원을 공급하는 20/24핀 커넥터입니다. 초창기 ATX 1.3 버전의 파워는 20핀을 지원했지만 나중에는 4핀이 추가되면서 24핀이 되었습니다. 최근의 파워들은 저렇게 20핀이나 24핀 메인보드 어느 쪽에도 사용할 수 있도록 커넥터가 합체/분리가 가능합니다.


4핀 대형 커넥터입니다. 5볼트와 12볼트 출력이 가능합니다. 하드디스크, ODD, 쿨러, 그래픽카드 보조전원, 메인보드 보조전원 등 사용 용도가 제일 많은 커넥터이기도 합니다.


4핀 소형 커넥터입니다. 플로피 디스크 드라이브에 주로 사용되지만 최근에 플로피는 거의 사용하지 않기 때문에 자연스레 그 사용이 줄어든 커넥터입니다. 그래픽카드 보조전원이나 쿨링/튜닝 장비에 사용되기도 합니다.


6핀 PCI-E 그래픽카드 보조전원입니다. 12볼트 출력이 가능합니다.


4핀 메인보드 보조전원입니다. 12볼트 출력이 가능합니다.


8핀 메인보드 보조전원입니다. 12볼트 출력이 가능합니다. 고급형, 서버, 워크스테이션 메인보드에서 사용합니다. 최근 등장한 8핀 그래픽카드 보조전원이 이걸 쓰는지는 잘 모르겠습니다.


5핀 SATA 하드디스크 전원 커넥터입니다. 기존의 4핀 커넥터보다 탈착이 쉽다는게 장점입니다.


왼쪽은 250W, 오른쪽은 300W 파워의 케이블입니다. 케이블의 굵기에 따라서 안정적으로 사용할 수 있는 전류의 량이 달라지기 때문에, 고급형 파워를 생각하시는 분들은 케이블의 굵기도 한번쯤은 생각해 보셔야 되겠습니다.


이제 본격적인 ATX 스펙에 대한 소개입니다. ATX는 1995년에 인텔이 새로 정한 시스템 폼펙터 표준으로, AT Extend의 줄임말입니다. 기존의 AT 파워에 비해 ATX 파워의 외형은 그리 크게 변하지 않았지만, 전통적인 파워 스위치를 없애고 +5VSB, PS-ON 컨트롤 신호를 조합하여 파워의 On/Off 신호를 받게 됐습니다.(AT 폼펙터에는 파워에 전원 스위치가 달려 있습니다)

ATX 에는 6가지 출력이 있는데 각각 +5V, -5V, +12V, -12V, +3.3V, +5Vsb 입니다. ATX는 그간 몇번의 업데이트를 거쳐 지금은 2.2까지 나와 있습니다.

ATX 12V 1.0 (2000년 2월)
ATX 12V 1.1 (2000년 8월) 
ATX 12V 1.2 (2002년 2월) 
ATX 12V 1.3 (2003년 4월) 
ATX 12V 2.0 (2004년 4월)
ATX 12V 2.2 (2005년 3월)

1.3은 인텔의 펜티엄 4를 최초로 지원하는것이 특징입니다. 12V 출력을 강화하였고 SATA 하드디스크 지원을 추가하였으며 파워의 효율을 높였습니다.

2.0부터 +12V 듀얼 출력 방식을 사용하게 됐습니다. +12V1은 CPU의 전력 공급을, +12V2는 다른 장치의 전력 공급을 담당하는 방식입니다.
미국 연방 통신 위원회, FCC는 컴퓨터 파워의 어떤 직류 전압 출력도 240VA를 넘겨서는 안된다고 규정하고 있습니다. 만약 +12V DC 출력이 22A라면(12V x 22A = 264VA) 이 규정을 어기기 때문에, 인텔은 ATX 12V 2.0에서 +12V DC 출력을 +12V1 DC와 +12V2 DC로 나눈 것입니다.

2.2는 일부 스펙의 업그레이드가 이루어졌습니다. 3.3V와 5V 출력을 늘리고 12V의 지속 전원 공급 능력을 약화시켰는데, 이렇게 한 이유는- 첫번째는 더 높은 출력의 파워를 만들기 위해서이고, 두번째는 절전 기능과 환경 보호 때문입니다.


ATX 12V 2.2의 450W 크로스 로딩 그래프

앞으로 나올 전력 소모가 높은 부품들을 사용하기 위해, 2.2 버전에서는 450W 출력 스펙이 추가되었습니다. 이 크로스 로딩 그래프를 보면 새 버전의 450W 파워에는 12V 듀얼 출력이 최대 400W까지 가능하다는 것을 알 수 있습니다.

절전 기능은 세계적인 추세입니다. 기존 2.0 버전과 비교해서 2.2에서는 파워의 효율이 많이 개선되었으며, 대기 상태에서의 전력 효율이 좋아졌습니다.




ATX 12V 2.0과 2.2를 비교한 표에서 볼 수 있듯이, 전력 사용량이 적을때의 효율이 많이 개선되었습니다.

반면, 파워의 절전 기능을 강화하고 출력 최적화 때문에 2.2에서는 12V 출력이 오히려 줄어들었습니다.(일부 제조사에서는 2.2에서 12V 출력이 더 늘어났다고 광고하기도 합니다)



350W에서 2.0과 2.2의 출력 비교입니다. 12V는 줄어들고 5V와 3.3V는 늘어났습니다. 이것은 SATA 하드디스크 보급의 증가와 CPU와 GPU의 전력 사용이 갈수록 줄어들기 때문이기도 합니다.(R600이나 8800GTX같은 고급형 그래픽카드는 논외로 칩시다)




350W에서 2.2와 2.0의 비교입니다. 12V 최대 촐력은 줄었지만 피크 수치는 오히려 늘어났습니다.(이것 때문에 2.2에서 12V 출력이 늘어났다는 말이 생긴 것입니다) 이는 앞으로 CPU 출세가 멀티코어인 것과도 관련이 있다고 볼 수 있겠습니다.


다음은 각 출력별 사용 용도입니다. 파워 케이블의 색은 각각 그 용도에 따라 구분이 됩니다. 아래는 파워의 모든 출력이 다 모여있는 메인보드 커넥터의 설명입니다. (다른 커넥터/케이블도 마찬가지입니다)

+3.3V
386이나 486은 모두 AT 폼펙터를 사용했으며, 그때 제일 낮은 전압은 5V였습니다. 펜티엄 2부터 CPU의 연산 속도가 현저하게 빨라지기 시작하면서 기존의 +5V 출력을 사용했다가는 그 발열량을 조절할 수 없을 정도였기에, 새 ATX 폼펙터에서는 메인보드의 발열과 절전을 위해 +3.3V를 추가하여 메인보드의 전원을 공급하도록 했습니다. 케이블 색은 오렌지색이며 메모리, 칩셋, CUP, PCI 등에 사용합니다.

-5V
-5V는 메인보드에서 사용합니다. 최초의 AT 폼펙터에서 -5V는 ISA 슬롯과 플로피 컨트롤러 등에 사용되었으며, 그 전류량은 1A보다 작았습니다. 그러나 ISA 슬롯이 사라지면서 -5V는 이미 그 사용처가 사라져 버렸기에 인텔은 ATX 12V 1.3부터 이걸 정식으로 취소해 버렸습니다.

+5VSB(5Volt Stand By)
+5VSB는 +3.3V와 같이 ATX 표준부터 새로 등장한 것으로서, 원격 부팅이나 Wake on Lan 등의 기능에 사용됩니다. 원래 AT 파워에는 모두 On/Off 스위치가 달려 있어서 이를 통해 컴퓨터를 끄고 켰습니다만, ATX 부터는 +5VSB라는 대기 전압을 사용하여 컴퓨터가 꺼진 후에도 이걸 사용하여 원격 부팅 등에 반응할 수 있도록 하였습니다.

+5V
ATX로 오면서 AT보다는 그 사용 용도가 많이 줄어들긴 했지만 그래도 여전히 각종 기계 장치나 사용 전력이 많은 칩에 사용되고 있습니다. 케이블 색은 빨간색입니다.

-12V
전류 사용량이 많지 않은 시리얼 회로에 쓰이며, 그 전류량은 대게 1A보다 작습니다.

+12V
노란색 케이블을 사용합니다. 최근 몇년 사이에 그 사용 범위가 대대적으로 늘어났는데, 그 이유는 펜티엄 4부터 늘어난 전력 소비를 충당하기 위해 12V를 보조전원으로 사용하고, 역시 전력 소비가 늘어난 그래픽카드에서도 12V를 보조전원으로 사용하기 때문입니다. 파워를 고를때 다른건 안봐도 12V 출력 전류량이 몇 A인지는 살펴볼 정도로 유명(?)해졌지 말입니다.


다음으로 파워의 원리와 구조에 대해서 보도록 하겠습니다. 다만 너무 자세하게 설명해봤자 쓸데없이 어렵다는 리플만 달릴 것이 뻔하기 때문에(...) 간단하게 가도록 하겠습니다. 일단 파워는 높은 교류 전압을 컴퓨터에서 필요한 낮은 직류 전압으로 바꿔주는 물건입니다. 


파워의 원리입니다. 일단 전기가 파워 안에 들어오면 EMI 전극 필터와 노이즈 차폐 회로(빨간색 사각형)을 거쳐서 전극 정류 필터 회로(주황색 사각형)로 간 다음, On/Off 회로(첫번째 파란색 사각형)에서 후극 정류 필터 회로(두번째 파란색 사각형)를 거쳐 전압 안정화 회로를 통해(세번째 파란색 사각형) 실제 사용하는 여러 종류의 전압으로 나뉘어 출력되게 됩니다.
On/Off 회로와 연결된 연두색 사각형은 PWM 칩이고, 아래쪽의 파란색 사각형은 5VSB를 담당한다는 것만 빼면 그 원리는 위에서 본 것과 같습니다.

EMI 회로는 전력망을 거쳐 들어오는 각종 간섭 신호를 필터링하고 파워의 On/Off 회로가 고 주파수 교란 전력망을 형성하는 것을 막습니다. PFC(Power Factor Correction)는 전자 제품이 전기를 이용하는 효율을 나타내며, 이 출력 수치가 높을수록 전기 에너지를 사용하는 효율이 높다는 것을 의미합니다. PFC는 2번째 필터 뒤, 브릿지 정류 회로 앞에 위치하고 있습니다.


PFC 회로는 액티브와 패시브의 두가지가 있습니다. 액티브 PFC 회로는 높은 주파수의 인덕터스, On/Off 파이프, 콘덴서와 컨트롤러 IC 등의 부품으로 구성되어 있으며, 구조가 복잡하고 고주파음 등의 단점이 있지만 효율이 0.99에 달할 정도로 높고, 전력 소모가 적다는 장점을 가지고 있습니다.


패시브 PFC는 여러개의 규소철판을 동선이 감싸고 있는 크기가 큰 인덕터를 사용합니다. 패시브 PFC는 그 효율이 0.7~0.8 정도로 낮으며 발열도 많은 편이지만 그 구조가 간단하고 안정적이기 때문에 중저가 파워에 많이 쓰입니다.

다만 최근 원자재 가격의 상승으로 인해(특히 구리) 패시브 PFC와 액티브 PFC의 가격 차이가 많이 줄어들었기 때문에, 400W 이상의 파워에서는 액티브 PFC를 많이 사용하는 편입니다.


PFC 다음에는 고전압 정류 회로입니다.


이상의 과정(각종 필터)을 거치면 보시는것처럼 싸인 곡선을 그리는 교류 전기가 나옵니다. 이 220V 교류 전기를 300V 직류 전기로 바꾸게 됩니다. 이 부분은 브릿지 방식의 정류 다이오드와 2개의 고전압 콘덴서로 이루어져 있는데 그중 다이오드 정류를 거치면 파형이 이렇게 변합니다.


이렇게 함으로서 전압이 모두 포지티브(X축의 위쪽) 상태가 되었습니다만, 아직 그 기복이 매우 큰 편이기 때문에 반드시 고압 필터링 콘덴서에서 안정화 작업을 거쳐 그 기복을 줄여야 합니다.


4개의 다이오드를 하나로 패키징하거나, 4개의 독립된 다이오드를 사용하기도 합니다만 그 작용은 같습니다. 고압 전해 콘덴서는 직류 전기의 큰 파동을 줄여주는 안정화 역할을 하며, 용량이 클수록 전해 콘덴서가 파워의 파문이나 간섭을 줄이고 파워 출력을 높일 수 있습니다.



고압 콘덴서는 대게 2개를 사용하며(일부 액티브 PFC 회로는 1개), 그 내압이 대단히 높고 크기가 아주 큰 것이 특징입니다. 용량은 330uf, 470uf, 680uf, 820uf, 1000uf, 1200uf 등 다양하며 내압은 200V, 온도는 85도가 보통입니다.


다음 과정은 고압 정류 필터 회로가 만들어낸 고압 직류 전기를 고 펄스 직류 전기로 바꿔서 변압기로 보내 전압을 낮춰 저 펄스 직류 전기로 만드는 것입니다. 이 과정은 On/Off 회로와 변압기가 담당하게 되며, On/Off 회로의 원리는 On/Off 스위치와 PWM(Pulse Width Modulation) 컨트롤러로 이루어져 회로를 주기적으로 진동시키며 높은 펄스를 만들어내게 됩니다.

고전압 필터 콘덴서에서 안정화 작업을 거친 전기는 2가지로 나뉘게 되는데 하나는 5VSB로, 다른 하나는 12V, 5V, 3.3V 전압을 만드는 회로로 보내집니다. 5VSB는 지속적으로 이루어지는 반면, 12V, 5V, 3.3V는 전원을 켠 후에만 전원이 공급되기 때문에 이 두가지를 나눠서 만들게 되는 것입니다.


PWM 컨트롤러 칩이나 간단한 자극 진동 회로를 통과하여 변압기에서 전기적인 결합을 하는 방식으로 출력 생성 부분과 On/Off 회로를 정밀하게 조절하게 됩니다. On/Off 회로를 거쳐 변압기에서 전기적인 결합을 하게 된 전기는 나중에 후극 정류, 필터 회로에 보내지게 됩니다.


이 부분 회로를 흐르는 전류의 수치 변화 폭이 매우 크기 때문에, 중요 부품의 발열이 매우 높은 편이며, 따라서 반드시 방열판을 사용하게 됩니다. 일반적으로 앞쪽에 있는 방열판은 On/Off 회로에, 뒤쪽의 방열판은 후극 정류 회로에 붙어 있습니다.


두장의 방열판 사이에 있는 덩치가 큰 변압기는 On/Off 회로와 후극 전류를 합치는 약할을 하며, 크기가 작은 것은 보조 On/Off 회로와 후극 정류 안정화 회로의 변압기, 그리고 결합 PWM 컨트롤러 칩과 On/Off 회로의 결합까지 담당하게 됩니다.  


마지막으로 저전압 필터 출력부와 온도 센서 회로입니다.



저 펄스 직류 전기가 다이오드 정류를 거치면 다시 전해 콘덴서의 필터링을 통해 다른 전압의 안정적인 전류를 만들어내게 됩니다. 여기서 출력되는 전압이 매우 낮기 때문에 콘덴서의 용량은 매우 크지만(1000uf나 2200uf 등) 그 내압은 매우 작아, 콘덴서 자체의 크기는 아주 작은 편입니다. 마지막으로 전압 안정화 모듈이 필요로 하는 각종 전압을 조절하여 출력하면 컴퓨터 내부의 여러 부품들이 이를 사용하게 되는 것입니다.


그 밖에 상당수의 파워는 팬의 소음을 줄이기 위해 온도 센서 회로를 별도로 사용하고 있습니다. 이 온도 센서는 열에 반응하는 저항이라고 보시면 되겠는데, 파워를 막 켰을 때에는 팬에 공급되는 전압이 7V이지만, 파워 내부의 온도가 점점 올라가면서 센서의 저항 치가 점점 작아져 팬이 공급되는 전압이 늘어나 회전 속도가 빨라지는 구조입니다.


이것으로 파워의 구조와 원리에 대한 설명은 끝났으니 싸구려 파워들을 소개하는 것으로 이 글을 마무리 짓고자 합니다. 사실 이런 싸구려 파워들은 한국에서는 보기 힘들지만(중국내 판매가격 5천원 -_-a) 이정도 수준까지는 아니더라도, 상당히 수상/위험해 보이는 제품들이 한국에도 분명히 몇개 있습니다.


위에서 살펴본대로, ATX 12V 2.0 스펙의 파워는 12V 출력이 2개로 나뉘어야 합니다만 이 파워는 그렇지 않습니다. 말로만 듀얼출력이라는 것이지요.


싸구려는 나사 구멍도 안 맞는 경우가 종종 있습니다.


PFC 회로 자체가 아예 없는 경우도 있습니다.


아니면 이렇게 생긴건 그럴싸하지만 실제로는 아무런 기능도 없는걸 붙여놓는 경우도 있습니다.


또한 이렇게 수상하기 짝이 없는, 아무것도 안 나와 있는 콘덴서를 쓰거나-


심한 경우, 콘덴서 용량을 이런 식으로 속이기도 합니다.


물론, 그 결과는 이렇습니다만.



부품이 있어야 할 자리가 텅텅 비어있기도 하고 말입니다.


PFC인것처럼 그럴싸하게 꾸며 놓고서는-



뜯어보니 철판쪼가리로 위장해 놓는 경우도 있습니다.


이런 쇳덩어리를 넣어, 좋은 부품을 많이 사용하여 무게가 나가는 것처럼 속이기도 합니다.


변압기의 높이가 겨우 2CM에 불과한 파워도 있습니다.



대략 총체적으로 부실한 파워이지요.