2.2. 기타 장치에 의한 발열


2.2.1. HDD와 SSD의 발열량 비교

먼저 HDD와 SSD에 대해서는 이전 연구에서 자세히 다루었으므로 여기서는 이전 연구의 일부분을 조금 편집해 인용하려고 한다. 전체 연구는 아래 링크에서 확인할 수 있다.

http://www.kbench.com/hardware/?no=99265&sc=3


HDD는 컴퓨터의 다른 부품과 달리 기계적인 원리로 작동한다. HDD의 경우 플래터를 회전시키고 데이터를 처리할 섹터 위로 헤드를 이동시켜 전자기 유도의 원리에 의해 데이터를 기록하기 때문에 기본적으로 소비 전력이 크고 발열량도 크다. 반면에 최근 보조 기억 장치 시장에서 비중이 커져가는 SSD의 경우 완전히 전자적인 원리로 작동해 HDD에 비해 발열량이 작다.


HDD와 SSD의 전력 소비량 그리고 그에 따른 발열량을 비교해보기 전에 전력과 발열에 대해 알아보자.


위 식은 전력을 나타내는 식이다. 전력이란 전류가 단위 시간 동안에 하는 일 또는 단위시간 동안에 공급된 전기 에너지를 의미한다. 즉 전력량을 단위 시간으로 나누면 전력을 구할 수 있다.


위 식은 발열량을 나타낸다. 위 2개식으로부터 발열량과 전력이 비례 관계에 있음을 알 수 있다. 그러므로 일반적인 경우에서 제품의 소비 전력으로부터 발열량을 유추할 수 있다.


이것을 이용해 직접 HDD와 SSD의 발열량을 비교하는 실험을 진행해 보았다. 공정성을 위해 같은 용량과 같은 디스크 크기의 HDD와 SSD의 발열량을 비교했다. 삼성전자의 2.5 inch 250GB HDD(HM250HI/DOM 250GB)의 활성 상태에서의 소비전력은 2.5W, 유휴 상태에서의 소비 전력은 0.85W이다. 삼성전자의 2.5 inch 256GB SSD(MZ-5PA256/KR SSD 256GB)의 활성 상태의 소비 전력은 0.24W, 유휴 상태에서의 소비 전력은 0.14W이다. HDD가 SSD보다 전력 소비량이 5배~10배나 많다. 위수치는 삼성전자의 제품 사양 항목에 있는 내용이다. HDD의 경우 최근 1TB 이상의 제품이 대부분이며 SSD는 비교적 작은 용량으로 운영제체를 구동하는 용도로 쓰이는 것 일반적이므로 실제로 차이는 더 크게 난다.



컴퓨터 내부에서는 CPU와 그래픽 카드 등 HDD와 SSD 보다 발열량이 많은 부품들이 많으므로 이런 외부 열원들로 인한 변수를 없애기 위해 컴퓨터 케이스 외부에서 실험은 진행했다. 또한 보다 정확한 실험을 위해 위 사진처럼 HDD와 SSD를 스티로폼 박스 안에 넣은 후에 뚜껑을 덮은 상태에서 실험을 진행했다.


실험은 Hard Disk Sentinel이라는 프로그램을 이용해 HDD와 SSD에 Random Seek Test를 진행해 부하를 주며 온도 상승 정도를 측정하는 방식으로 진행했다.



위 스크린 샷은 각각 HDD와 SSD의 온도 변화 그래프이다. 초기 온도는 32로 같고 실험이 종료될 때 HDD는 38로 6가 올랐고 SSD는 2도 밖에 오르지 않았다. 역시 HDD의 기본적인 전력 소비량이 많고 모터로 플래터를 회전시키는 등 발열 요소가 많기 때문에 위와 같은 결과가 나온 것 같다.


여기서 한 가지 더 고려해야 할 부분은 실험에 사용된 HDD는 625g이고 SSD는 68g 으로 거의 10배의 가까운 질량차가 있다는 점이다. 때문에 실제 발생한 열량은 더 큰 차이가 있게 된다.



위 식은 발열량을 나타내는 식이다. C는 비열, m은 질량, ΔT는 온도 변화 정도를 나타낸다. 계산을 위해 HDD와 SSD의 온도는 모든 부분이 균일하게 상승했고, 모든 부분은 알루미늄으로 이루어져 있다고 가정하였다. 알루미늄의 비열은 0.22cal/g이다.



위 두 식으로부터 HDD에서는 약 825cal의 열이, SSD에서는 약 29.92cal의 열이 발생했음을 알 수 있다.


지금까지 살펴본 것처럼 HDD는 기계적 원리로 작동하기 때문에 발열이 많으며 SSD는 전기적 원리로 작동해 발열이 적은 점이 HDD가 SSD로 대체되고 있는 이유 중 하나라고 할 수 있다.


2.2.2. 파워 서플라이의 발열

파워 서플라이의 발열은 CPU와 그래픽카드 등 다른 부품에 비해 무시 받는 경향이 있다. 하지만 파워 서플라이의 발열은 생각보다 크며 파워 서플라이에 문제가 생길 경우 시스템 전체가 손상될 수 있다. 이는 개인용 컴퓨터의 첫 팬이 파워 서플라이에 장착된 이유이기도 하다.


파워 서플라이 발열의 원인은 다른 부품들에 비해 비교적 단순하다. 파워 서플라이에 흐르는 전류의 양 자체가 꽤 많기 때문에 자연히 발열도 큰 것이다. 또한 파워 서플라이에 입력되는 220V의 전류를 12V, 5V, 3.3V 등으로 변압하는 과정에서도 많은 열이 발생한다. 그리고 일반적으로 발전소로부터 공급되는 교류 전류를 직류 전류로 정류하는 과정 역시 발열의 원인이다.


다른 부품들의 소비 전력을 획기적으로 줄이지 않는 이상 파워 서플라이의 발열 문제 해결은 힘들다고 볼 수 있다. 때문에 파워 서플라이에는 독립적 냉각 팬이 부착되어 있으며 변압기에는 방열판이 기본적으로 장착되는 등 여러 냉각 방법이 사용되고 있다.

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