안녕하세요. 청염입니다.

 

오랫만에 이런글 써보네요.

오늘은 CPU 온도에 대해서 이야기해보겠습니다.

 

사실 많은 사람들이 CPU가 반도체이고 트랜지스터이니 온도가 낮으면 좋다는건 알지만, 낮으면 어떤면에서, 과연 얼마나 좋은지는 잘 모르죠.

 

덕분에 이 부분을 과소평가하는 분들이 국내 커뮤니티에 많은데요. 저는 어떤면에서 얼마나 이득을 보는지 알고 있지요.

 

왜 저만 알고 있냐면 제가 이 우주의 수수께끼를 숨겨두고 있었거든요. (응?)

이번에 말 나온김에 저만 알고 있었던(?) 우주의 수수께끼(!)를 공개해드립니다.

 

반쯤은 농담이지만 어느정도는 진지합니다. 사실 국내 커뮤니티에 이 부분을 심도있게 다룬 글을 저도 찾아봤지만 하나도 못 봤거든요.

 

옛날 고릿적(5년보다도 조금 더 이전 일입니다)에 해외 커뮤니티에서는 올라왔었는데, 일반적인 벤치마크처럼 기사로서 작성된게 아니라, 포럼쪽에 올라온 덕분인지 국내에는 거의 안 알려졌었죠. 제가 옆동네에 다른 이야기하는 과정에서 잠깐 링크만 던진적은 있었지만 말이죠.

 

그 내용 소개를 해보죠.

 

결론부터 말하자면 CPU 온도가 낮아지면 전력소모가 상당히 많이 줄어듭니다.

 

전압과 부하량은 고정시킨채로 어떻게 온도만 변화시켰냐 하면, 이런식입니다.

 

기본적으로 인텔번 테스트를 통해서 부하를 걸되,

녹투아 NH-D14를 Fan을 장착 안한채로 오픈벤치 상태로 달아둡니다.

그리고 멀리서 PC냉각용 Fan이 아닌, 선풍기로 바람을 불어주고, 

약간씩(한번에 15~30cm 가량) 선풍기 거리 조절을 해서 CPU 쿨러인 NH-D14가 받는 공기량을 조절해갑니다.

그리고 가열이 더 필요한 경우엔 박스로 쿨러를 덮어버려서 온도를 더욱 치솟도록 만듭니다.

이런 다소 변태같은 수단을 통해서 온도를 조절합니다. 

 

측정은 메인보드를 ASUS Maximus IV Extreme-Z를 사용함으로서 실전압을 직접 측정합니다.

 

상온을 측정하는 온도계(섭씨가 아니라 화씨값이라 높습니다), 소음을 측정하기 위한 장비와

파워미터로 시스템의 AC 전력 소모를 측정합니다.

 

시스템 스펙은 

CPU : Intel i7 2600K (lapped, 즉, 연마를 거쳐서 표면을 매끄럽게 함.)
RAM : 4x4GB GSkill F3-17000CL11Q-16GBXL 1.5V rated at DDR3-2133 ( DDR3-1866 10-10-10-28-T1 @ 1.5V)
VGA : GTX460 905MHz/1.1V (뚜껑 따버림)
M/B : ASUS Maximus IV Extreme-Z
PSU : Corsair AX850
CPU heatsink : Noctua NH-D14 (lapped, 마찬가지로 연마를 통해서 밑바닥을 매끄럽게함)

입니다. 당연한 말이지만 5년도 이전 글이므로 스펙은 한참 구형입니다.

거의 패시브 쿨링에 멀리서 팬을 쏴주는 쿨링의 한계 때문에, 온도차이를 크게하기 위해서 다운클럭을 한 데이터입니다. 전압까지 낮추는 경우에는 오히려 발열이 부족해서 98도 까지 올릴려고 박스에 이불까지 덮어도 연마한 NH-D14이 냉각하는 환경에선 98도 언저리까지는 안 올라간다더군요. 86도가 그 조건에선 최대치였답니다.

 

덕분에 쓰로틀링을 찍는 온도까지 상승이 가능하도록 전압값은 1.290V에서 고정한뒤 측정한 결과랍니다.

(지금 이 시점에 2600k의 전압값을 기억하시는 분이 얼마없을것 같아서 첨언하자면, 저 정도 전압값은 저전력 기능들을 전부 껐을때의 기본 2600k의 전압값에 매우 근접합니다. CPU간의 수율차로 인한 편차와 CPU-Z나 바이오스의 측정식이 아니라 메인보드에 측정기를 꼽고 측정한 점을 감안한다면 사실상 기본 전압이라고 보면 될겁니다.)

 

 

그래서 먼저 2.0ghz, CPU 실 전압(Vcc) 1.290 V의 데이터는 이렇습니다.

인텔번으로 부하를 가한것인데 풀로드 상태에서 CPU 온도가 47도에서 96도(49도 차이)까지 올라가자 시스템 소모전력이 무려 23W나 상승했습니다

 

이 부분에 대해서 제가 첨언하자면 이걸 199W~222W 간의 시스템 전력소모 차이로 접근한다면 엄청난 차이로 보이지 않겠지만, CPU의 전력소모 차이라는 면에서 접근하면 굉장히 큰 차이입니다.

 

23W가 시스템 전체 전력소모이니 AC 전력값이라 파워서플라이 효율을 따로 계산해야한다는 점과 칩셋의 미세한 전력소모 차이도 있을수 있으니 실질적으로 CPU 전력소모값의 변화는 약간 적겠지만 약 20W 내외의 차이라는 말인데, 95W TDP값을 지니는 2600k라는 CPU의 전력소모가 20W가량 차이가 난다는 것은 굉장히 큰 차이입니다.

 

두번째로 3.0ghz, Vcc 를 1.491V로 고정한 상태에서의 데이터입니다. (이 정도면 클럭은 2600k의 정규클럭보다 낮지만 전압은 정규전압보다 0.2V정도 고전압일겁니다)

 

 

보다 고전압/고클럭이라 최소 온도 67~68도는 가량으로 낮은 덕분에 온도차이는 29도 가량으로 낮아졌지만 시스템 소모 전력은 30W가 상승했습니다.

원문에 의하면 이런 차이가 발생하는 이유는 Poole–Frenkel effect 현상(https://en.wikipedia.org/wiki/Poole%E2%80%93Frenkel_effect)에 의하면 온도가 상승하면 고정누수전력(static leakage power consumption: CPU 클럭 스피드랑은 무관하고, 온도와 전압값에 의해 변한다고 합니다)이 상승하기 때문이라고 합니다.

 

 

 

그래서 전력소모와 온도간의 관계를 도식화 하면 이렇다고 합니다.

 

 

이 부분을 조금 더 보기 편하게 하자면

 

 

이렇게 되구요.

 

심지어 3D 그래프로 클럭에 따라 온도/전력소모/전압값의 변동치를 볼수 있게 해놨는데요.

 

 

 

 

 

 

대충 이렇습니다.

 

원문에서는 클럭 속도와 CPU 전압 변화에 따른 전력소모 변화 역시 분석해놨지만 그 주제는 사실 국내 커뮤니티에서 보기 힘든 내용이 아니므로 넘어갑니다.