리짜르도의 즐거운 인생 이야기

파워서플라이에 대해 심층적으로 알아본다 - IV

컴퓨터 구성에 하드디스크를 두 개 이상, DVD-ROM 드라이브, CD-RW드라이브, LAN, 사운드 카드 등이 포함된다면

전력 소비량은 대략 300W 정도 된다.

이런 경우라면 넉넉잡아 350W 이상의 파워서플라이를 사용해야 안정적으로 컴퓨터를 구동할 수 있다.

파워서플라이의 총 전력에 여유 전력이 필요한 것은 시스템의 각 부품이 동시에 최대 소비 전력을 필요로 하면서 동작하는 경우가 있기 때문이다. 

기본 전력이 30W이고 최대 소비 전력이 45W인 두 부품이 동시에 작동한다면 필요 전력량이 60W에서 90W로 올라간다.

필요한 파워서플라이의 총 용량을 다음과 같이 계산해본다.

컴퓨터에는 각 주변 기기를 동작시키기 위해 +5V, +3.3V, +12V 출력 등 여러 출력 조합을 사용한다.

따라서 주변 기기의 소비 전력을 합한 총 전원 용량이 남더라도 특정한 출력의 용량이 부족한 경우가 생긴다.

총 용량이 결정됐다면 각 파워서플라이의 옆면에 붙어져 있는 제품 라벨을 확인하여 파워서플라이 각각의 전원 유닛이 공급할 수 있는 최대 전력을 확인해야 한다.

예를 들면 DV Voltage의 +12V(전압) 최소/최대 전류량이 1.5A/26A라면 전력의 최소/최대량은 18W(12X1.5)/312W (12X26)가 된다.

+12V은 하드디스크나 플로피디스크 드라이브, CD-ROM 드라이브 등의 모터를 움직이는데 사용하는 전원인 만큼, 이들이 요구하는 총 전력량과 비교해 넉넉한지 확인하면 된다.

▲ 파워서플라이에 부착되는 제품 라벨 ▲

시스템의 안정성을 높이려면 어떤 파워서플라이가 장착되었는가도 중요하다.

참고로 같은 용량의 파워서플라이라도 제조업체에 따라 가격이 천차만별이다.

가격 차이는 부품의 품질 차이와 무소음 동작 여부와 관계가 있다.

파워서플라이에 대해 심층적으로 알아본다 - III

일반적으로 파워서플라이를 구입할 때 파워서플라이가 지원하는 총 용량만을 보고 구입하는 경우가 많다.

하지만 컴퓨터는 CPU, 메인보드, 하드디스크, CD 드라이브 등 다양한 장치들이 구성되어 있다.

그리고 이들 장치들은 각각 필요로 하는 전원 용량이 다르다.

각각의 장치가 필요로 하는 전원은 CPU부터 +3.3V, +5V, +12V, -5V, -12V, +5VSB 등 총 여섯 가지이다.

그래서 파워서플라이에도 각각 여섯 가지 용도의 커넥터가 제공된다.

파워서플라이의 총 용량은 각 라인의 용량이 아니라 모두를 합쳐 300W라는 출력을 낼 수 있다는 의미이다.

컴퓨터에 사용되는 각 장치들이 사용하는 소비 전력은 다음과 같다.

★ CPU : 펜티엄 4 CPU와 애슬론 XP 제품이라면 일반적으로 50~75W의 전력을 필요로 한다. 

높은 클럭으로 작동하는 CPU일수록 요구되는 전력량이 많다.

펜티엄 4 3.06GHz의 경우는 인텔에서 열 방출과 안정적인 전력 공급을 위해 특별한 메인보드 설계와 파워서플라이를 요구할 만큼 컴퓨터의 안정적인 동작을 위한 전력 공급의 중요성은 높다.

예를 들어 펜티엄4 2.53GHz인 경우는 59.3W, 애슬론 XP 2200+의 경우는 67.9W의 전력을 필요로 한다.

따라서 전력은 전기로 얼마만큼의 일을 할 수 있는가를 측정하는 작동량이다.

이 공식에 의해 나온 전력은 최대 출력량일 뿐이며 항상 이 값이 유지되는 것은 아니다.

★ 메인보드 : 사운드, 랜 컨트롤러, USB, RAID 컨트롤러 등이 메인보드에 포함되기 때문에 기능이 많은 만큼 소비 전력도 높아진다.

더군다나 요즘은 칩셋에도 냉각팬이 장착되어 나오기 때문에 약 30W 이상의 전력 소모가 있다.

★ 하드디스크 : 최신 하드디스크는 7,200rpm 이상의 고회전을 한다

하드디스크가 회전하는 경우 약 25W, 쉬고 있을 때는 약 6W의 전력을 소비한다. 하지만 하드디스크가 멈추었다가 다시 회전을 시작할 때는 순간적으로 전류의 흐름이 많아진다. 어떤 제품의 경우 20W를 넘는 전력을 요구하기도 한다. 

따라서 하드디스크 한 개당 약 30W 전력 소모가 있게 된다.

★ 그래픽 카드 : 그래픽 카드 또한 고급화되어 전력 소비량이 많다.

보급형 제품인 경우는 50W 정도되지만 인기 있는 FPS 게임을 구동하기 위한 고급형 제품인 경우는 75W~250W의 전력을 소모한다.

★ CD-RW, DVD-ROM 드라이브 : CD-RW 드라이브, CD-ROM 드라이브 등의 속도가 점점 빨라지고 있는 만큼 전력 

소비량도 많다.

일반적으로 대부분 10~20W의 전력을 소모한다.

★ RAM : 컴퓨터 시스템에 사용하는 메모리는 모듈이다.

RAM PCB에 꽂힌 메모리 칩 하나당 0.8W의 전력 소모가 있으므로 1개의 RAM 모듈은 대략 13W를 소비한다.

이렇게 계산해 보면 총 필요한 최소 전력은 203W 이다.

(CPU+메인보드+하드디스크+그래픽 카드+CRROM드라이브+메모리 = 70W+30W+30W+50W+10W+13W = 203W) 

파워서플라이에 대해 심층적으로 알아본다 - II

▲ 파워서플라이 내부 ▲

컴퓨터의 전원을 켜면 제일 먼저 파워서플라이에 장착되어 있는 냉각팬이 동작한다.

파워서플라이가 정상인지 고장인지는 전원이 공급되었을 때 냉각팬의 작동 유무로 쉽게 판단할 수 있다.

메인보드에 안정적인 전원을 공급하기 위해서 파워서플라이가 갖춰야 할 용량과 역할에 대해 알아본다.

컴퓨터는 냉장고, TV와 같은 전자 제품이다.

이들 전자 제품과 같이 콘센트에 플러그를 연결하여 사용하지만 내부적으로는 완전히 다른 전류를 사용한다.

전자 제품은 110V/220V의 교류 전원을 사용한다.

하지만 컴퓨터는 낮은 전력(12V 이하)의 직류 전원을 사용한다. 

파워서플라이에 110V/220V의 교류 전원이 인가되면 컴퓨터 내부 부품에 전원을 공급하기 위해 직류 전압으로 바꿔준다.

파워서플라이에서 만들어진 출력은 3.3V, +5V, -5V, +5VSB, +12V, -12V의 직류 전원이다.

▲ 파워서플라이 커넥터 배열 ▲

파워서플라이에서 공급되는 전원 중 실제로 많이 사용되는 전원은 +5V, +12V의 두 가지이다.

5V의 전원을 필요로 하는 컴퓨터 주변기기는 마우스, 키보드, 내장 스피커, 하드디스크 LED등이 있다.

CPU 냉각팬이 동작하기 위해서는 +12V가 필요하다.

+5V, +12V의 전원을 받은 메인보드는 CPU, 램, 하드디스크, 그래픽카드 등에서 요구하는 정해진 전압으로 바꾸어 각 장치에 전달한다.

★ +5V, +3.3V : 메인보드에 있는 IC 칩 등의 회로를 작동시키기 위한 전압이다. 메모리나 PCI 슬롯, 플로피디스크 드라이브, 하드디스크 등의 제어에도 사용된다. 

CPU 코어에도 사용하지만 파워서플라이에서 직접 공급하는 것이 아니라 메인보드의 레귤레이터를 통해 공급된다.

CMOS 셋업에서 CPU가 사용하는 코어 전압을 설정할 수 있다.

★ +12V : 하드디스크나 플로피디스크 드라이브 등 드라이브의 모터를 구동시키는 데 사용된다.

PCI 슬롯에도 공급되고 각 카드 등에 장착된 냉각팬을 구동시키는 데도 사용된다.

★ -5V, -12V : 거의 사용되지 않는 전압이지만 일부 회로의 신호 전달이나 케이스에 붙어 있는 스피커의 소리를 내는 앰프 등에 사용된다. -5V는 마이크로 ATX에 사용되는 규격이다.

★ 윈도우나 애플리케이션으로 컴퓨터 전원을 켜거나 끄기 위한 전압니다. CMOS 셋업의 'Power Management Setup'에서 이 전압의 사용 유무를 설정한다. 시스템이 정지된 상태에서도 +5VSB는 컴퓨터에 공급된다.

파워서플라이에 대해 심층적으로 알아본다 - I

파워서플라이의 전원 케이블은 색깔별로 역할이 구분되어 있다.

하지만 실질적으로 ATX 사양으로 규정된 케이블 색과 실제 판매되고 있는 전원 유닛의 케이블 색이 반드시 

같은 것은 아니며, 제조업체마다 다른 색을 사용하고 있다.

커넥터의 9번선 (일반적으로 보라색 전선)은 파워 서플라이가 절전 모드가 작동이 멈춘 순간에도 계속 +5VSB의 전력을 

제공한다.

그래서 컴퓨터가 키보드를 통한 입력을 받으면 작동할 수 있도록 설계되어 있다.

이 전압의 규격은 1.0A 필수이며 2.0A를 지원하는 제품을 추천한다.

14번선 (일반적으로 녹색 전선)은 파워서플라이가 스스로 전원을 켤 수 있도록 한다.

▶ 파워서플라이의 소비 전력 계산 ◀ 

파워서플라이에서 공급되는 전원이 부족하면 컴퓨터는 불안정해진다.

파워서플라이를 통해 공급되는 소비 전력을 어떻게 계산해야 할까?

인텔과 AMD는 CPU를 만들면서 CPU가 소비하는 전력을 명시한다. TDP(Thermal Design Power)가 바로 전력 값이다.

그렇다면 컴퓨터가 사용하는 전체 전력은 어떻게 계산할까?

컴퓨터 외부에서 공급된 전압이 파워서플라이와 메인보드 전원부의 변압과 전류 회로를 거치면서 빠져나가는 전력을 더해야 전기계량기에 찍히는 총 전력이 된다.

안정적인 전원공급기 (파워 서플라이) 확인하기

컴퓨터에 장착된 전원공급기 (Power Supply : 파워서플라이)의 

안정성을 확인하려면 정격 출력의 확인이 필요하다.

▶ 정격 출력 확인 ◀ 

전원공급기의 제원을 확인할 때 정격 출력은 어떻게 확인할까?

전원공급기에 붙어 있는 스티커 (라벨)로 전체 출력과 전압별 출력을 확인할 수 있다.

"800W" - 전원공급기가 안정적이고 지속적으로 출력을 감당할 수 있는 정격 출력이며 

일반적으로 MAX 출력을 정격 출력으로 표시한다.

"W" - 'V (사용 전압) X A (사용 전류)' 를 계산한 W 값으로 해당 라인의 최대 출력 값이다.

'최대 출력=Peak 출력' 이라고 하는데, 전원공급기가 해당 라인에서 

순간적 (1분)으로 감당할 수 있는 출력량을 말한다.

"W" - W (와트)는 'V (사용 전압) X A (사용 전류)' 이다. 

전압별 출력당 전압과 전류가 명시되어 있고 

몇 와트의 출력이 나오는지 명시되 어 있음

정격 출력이라고 명시한 것은 없지만 W=V X A 값과 

더한 출력 값에 명시된 수치가 다르다.

이 경우 정격 출력임을 알 수 있다.

'Continuous' 는 지속적으로 흐르는 전력 값이란 뜻으로 정격 출력을 의미한다.

▶ 안정적인 전원공급기의 선택 ◀

몇몇 전원공급기는 최대 출력을 'Total Power'로 명시해 마치 정격 출력인 것처럼 속이는 경우가 많다.

또는 정격 출력을 표기하지 않거나 결합된 (Combined) 출력 라인을 명시하지 않은 채 단순히 정격 출력이라고 

표시하는 제품이 있다.

다음의 전원공급기 제원을 확인하면 정격 출력 확인이 어려운 전원공급기를 장착한 시스템에 

70W 이상을 소비하는 그래픽 카드를 장착하면 전체 시스템 다운 및 멈춤 등의 현상이 나타나다가 

결국 컴퓨터 전체 손상으로 이어질 수도 있다.

▲ 동일한 출력 라인 (Combined)를 표시하지 않았기 때문에 표기된 

정격 출력을 확신할 수 없다.

정격 출력, 최대 출력이 표시되지 않았음

▼ 정격 출력, 최대 출력이 표시된 전원공급기 라벨들