[한글번역] 아난드텍 레티나 맥북프로 리뷰 - 12. 확연히 개선된 발열 처리

2012. 7. 1. 09:33    작성자: ONE™

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확연히 개선된 발열 처리

2011 맥북프로가 출시되었을 때 저는 흥분을 감출 수 없었습니다. 마침내 적당히 휴대성이 좋은 크기에 제 기준으로는 ‘충분히 빠른’ CPU: 쿼드-코어 샌디 브릿지가 장착되어 있었기 때문입니다. 하지만 얼리 아답터가 항상 치르는 일종의 대가가 따라왔습니다. 여기서 그 대가란 끔찍한 발열과 꽤 시끄러운 소음이였습니다.

샌디 브릿지가 온풍기가 되어 버린 이유가 있습니다. 인텔이 10억개의 트랜지스터를 32nm 공정 쿼드-코어 칩셋에 밀어 넣어버린 탓입니다. 게다가 AMD도 HD 6750M에 7억개의 트랜지스터를 40nm 공정으로 제작했습니다. 그리고 이 두 파트너가 만나자 상황이 아주 험악해 졌습니다.

터무니 없을 정도로 똑똑한 팹 엔지니어들이 무어의 법칙(Moore’s Law)을 유지해 주고 있는 덕분에 우리는 GPU와 CPU 성능 향상을 지속적으로 누리고 있습니다. 아이비 브릿지는 인텔이 새로 개발한 22나노 3D 트랜지스터 공법으로 제작되었으며, NVIDIA의 지포스 GT 650M(코드명: 케플러)는 TSMC의 28나노 공정으로 제작됩니다. 두 아키텍쳐는 전력 소모 감축에 많은 노력을 기울였고 실제로 그 결과가 뚜렷하게 나타납니다.

레티나 맥북프로가 지난 세대에 비해 어떤 측면들이 향상되었는가를 알아보려면 그에 앞서 기존 모델의 취약점들을 확실히 이해할 필요가 있습니다. 여러 측면들을 대국적으로 보기 위해 저는 세가지 실험을 준비했습니다. 두개는 CPU의 발열 특성에 조명을 맞췄고, 나머지 하나는 CPU와 GPU를 모두 포괄하고 있습니다.

먼저, Cinebench를 실행한 후 싱글 쓰레드 테스트를 계속해서 실행했습니다. 테스트를 20분 동안 진행하며 각각의 벤치 결과를 기록했습니다. 아래 그래프에서 보실 수 있듯이 2011 맥북프로와 레티나 맥북프로 두 모델 모두 일관된 결과를 보여주고 있습니다.

개인적인 느낌으로 두 시스템의 팬 소음은 전혀 문제가 될 수준이 아니었습니다. 두 시스템 모두 팬 속도가 최고 수준까지 올라가지 않았는데, 두 CPU들이 터보 부스트 모드를 지원하지만 이번 테스트의 부하 수준으로는 발열이 45W까지 올라가지 않고 있다고 추측됩니다. 따라서 더 높은 클럭으로 올라갈 수 있는 여지가 있거나, 써멀 핫스팟팅 (*칩의 일부분이 굉장히 뜨거워진 상태)이 클럭 속도가 올라가는 것을 막고 있는 것일 가능성도 배재할 수 없습니다.

다음 테스트도 Cinebench를 이용하지만, 이번엔 멀티 쓰레드 벤치마크에 집중했습니다. 두 시스템 모두 네 코어(가상 쓰레드까지 포함 총 8개)를 사용합니다. CPU 부하가 늘었음에도 두 시스템 모두 성능을 제한하는 쓰로틀링이 발생하지 않았습니다.

하지만 팬 속도가 치솟으면서 6000rpm를 상회하는 속도에 고정됩니다. 레티나 맥북프로는 상대적으로 조용하긴 하지만 이 부분은 뒷부분에서 다시 논의하기로 하겠습니다.

마지막 테스트는 오늘날의 기준으로 절대 시스템 요구 사양이 높지 않은 게임: Half Life 2 에피소드 2를 가지고 진행했습니다. 표준화된 타임데모 벤치마크를 앞서와 마찬가지로 각각의 시스템에서 20분간 진행했습니다. 해상도는 1680 x 1050, AA 필터는 비활성화했으며, 그 외 옵션은 최대치로 올렸습니다. 타임데모 벤치마크는 모든 프레임을 조금이라도 최대한 빨리 렌더링하도록 되어 있기 때문에 실제로 게임을 20분 동안 플레이 하는 것 보다 부하치가 훨씬 높습니다. 결과적으로 거의 40회에 가까운 벤치마크를 쉴 틈 없이 연속적으로 진행했습니다.

아래 그래프를 보시면 테스트가 진행됨에 따라 성능이 어떻게 변하는지 이해하시는데 도움이 되실겁니다.

성능 차이를 극대화해서 보여드리기 위해 차트의 y-축을 조절했는데, 2011 맥북프로의 칩들이 동시에 사용될 때 얼마나 많은 열을 발산하는지 쉽게 감을 잡으실 수 있을겁니다. 시간이 지남에 따라 발열과 전력 사용량을 조절하기 위해 CPU나 GPU가(혹은 둘다 동시에) 쓰로틀링 걸리는 것을 볼 수 있습니다. 결과적으로 20분 테스트를 연속적으로 계속 진행하다보면 20%가 넘는 성능 손실이 발생합니다.

반면에 레티나 맥북프로는 테스트가 진행되는 동안에도 지속적으로 안정정인 성능을 보여주고 있습니다. 성능 감소가 확실히 존재하긴 하지만 감소치는 최대 5% 수준입니다.

모바일 기기에 초점을 맞춘 아이비 브릿지와 케플러를 개발한 인텔과 NVIDIA에게 감사를 표합니다. 특히 케플러 칩의 경우 케플러 아키텍쳐 분석 리뷰에서 보여주었듯이 칩의 전력 효율이 드라마틱하게 개선되었습니다. 데스크탑 제품에서는 크게 인상적이지 않던 인텔의 22nm 공정 제품의 전력 효율도 레티나 맥북프로를 시작으로 모바일 제품에선 여실히 나타나고 있습니다.

레티나 맥북프로의 발열 처리에 있어 가장 중요한 역할은 당연히 애플일 것입니다. 지난 몇 년간 사용하던 유니바디 섀시와 거의 동일한 형태이지만, 쿨링 시스템은 괄목할 정도로 개량되었습니다.

이전 세대의 15-인치 맥북프로 내부에는 팬이 2개가 들어가는데, 각각의 팬은 CPU와 GPU에 연결된 히트 파이프를 식혀줍니다. 두 히트파이프는 한쪽을 처리할 때 다른 한 쪽이 소홀해 지지 않도록 발열면에서 동일한 취급을 받습니다. 두 칩이 뜨거워지면 두 팬의 속도가 동시에 올라가고, 한 칩만 뜨거워져도 두 팬이 (*저속으로) 같이 돌아 정숙성을 유지합니다. 전통적인 맥북프로 디자인에서 공기 교환은 단 한 곳에서만 이뤄집니다: 바로 디스플레이와 본체 사이의 힌지 부위입니다.

레티나 맥북프로에도 팬이 두개가 달려 있지만 GPU와 CPU를 관통하는 하나의 커다란 히트파이프로 연결되어 있습니다. 히트싱크의 두께는 레티나 맥북프로의 두께를 위해 어쩔 수 없이 줄어들었습니다. 전체적인 내부 생김새는 맥북에어에 더 가깝게 설계되어 있는데 레티나 맥북프로의 생김새를 보면 이해가 되는 부분입니다.

기존 맥북프로와는 달리 이제 세 부분에서 공기가 이동합니다. 레티나 맥북프로의 좌우측에 있는 작은 틈으로 공기가 들어가며, 뒷쪽으로 공기가 배출됩니다.

애플은 비대칭형 날개를 장착한 새 팬 디자인을 도입했습니다. 팬 날개를 불규칙적으로 배열해 소음이 여러 주파수로 분산되는 원리입니다. 즉, 더 조용하게 돌아갑니다.

실리콘 칩의 변화, 측면을 통한 공기 흡입, 그리고 팬 디자인 변경의 조합은 세가지 결과로 이어집니다:

1) 가벼운 작업시 이전 맥북프로에 비교해 레티나 맥북프로는 소음이 거의 발생하지 않습니다. 아주 한적한 방에서는 팬이 회전되는 것을 감지할 수 있습니다만, 이전 모델에 비하면 굉장히 큰 차이가 있습니다. 처음에는 가벼운 작업시 레티나 맥북프로의 팬이 더 천천히 돌아가는 것이 아닌가 추측됐지만 실제로 두 모델 모두 팬 속도가 2000rpm으로 돌아가는 것을 확인하였습니다. 한마디로 레티나 맥북프로의 팬이 더 조용하게 돌아가는 것입니다.

2) 중간 강도의 작업시에도 레티나 맥북프로가 이전 맥북프로보다 일반적으로 더 조용하게 작동합니다. 22/28nm 칩들의 조합에 더 개선된 쿨링 시스템이 더해진 결과로 볼 수 있습니다.

3) 고부하 작업을 하게 되며 레티나 맥북프로의 팬소음을 확실히 감지할 수 있습니다. 하지만 이전 맥북프로와는 전혀 다른 소리가 납니다. 더 극명한 소음 차이가 날 것으로 예상했기 때문에 처음에는 실망스러웠지만 이전 맥북프로 소음을 듣고는 이내 생각이 바뀌었습니다.

팬소음에 관한 아주 대략적인 느낌을 전달해 드리고자 2011 15인치 맥북프로와 레티나 맥북프로에서 Cinebench 테스트를 진행하고 이때 발생하는 소음을 녹음한 것을 아래 첨부했습니다. 두 사운드 클립은 모두 상판이 열린 상태이며, 모든 어플을 종료한 상태며, 스팟라이트를 이용해 Cinebench를 실행하고 바로 시작 버튼을 누른 것을 녹음한 것입니다. (그리고 녹음이 되고 있는 중에 테스트를 반복하기 위해 클릭 조작을 했습니다.)


(첫번째) 2011 맥북프로, (두번째) 레티나 맥북프로

두 시스템 모두 단 한 번의 벤치마크로는 팬 속도를 최대치까지 올릴 수 없었는데 그래도 레티나 맥북프로가 벤치마크 초반에 보여주는 팬소음은 대단하리만큼 조용합니다. 벤치마크가 진행될수록 레티나 맥북프로의 팬소음이 녹음상으로는 점점 더 크게 들리지만 실제 환경에서는 이보다 훨씬 더 조용한 편입니다. 리뷰를 읽으시는 분들께 이를 어떻게 잘 전달할 수 있는 세팅을 할 수 없어 아쉬울 따름입니다.

많은 방문객들이 발열 및 소음 수준에 대해 문의해 주셔서 결과를 첨부합니다.

사양이 업그레이드 된 2011 맥북프로와 레티나 맥북프로에서 앞서 진행했던 Half Life 2 고문 테스트를 실행했는데 GPU 설정(1680x1050 해상도 및 4x AA 필터 활성)을 더 끌어 올려 조건을 더 혹독하게 했습니다. 랩탑의 상판과 하판의 온도를 측정했으며 소음은 트랙패드에서 부터 10센티미터 떨어진 곳에서 녹음했습니다. 결과는 다음 테이블과 같습니다:

이 테스트에서 각각의 시스템은 펀치를 한방씩 교환했습니다. 사실 레티나 맥북프로의 상판(*키보드쪽) 표면 온도가 더 높게 측정된 반면, 바닥면은 훨씬 낮은 온도를 보여주고 있습니다. 사용자의 허벅지에 끼치는 영향이 줄어들어 개인적으로는 이런 트레이드오프를 환영하는 바 입니다. 벤치마크 테스트시 비록 레티나 맥북프로의 GPU 온도가 더 높은 수치를 보여주고 있지만 2011 맥북프로에 비해 훨씬 더 조용하게 작동하는 것을 보실 수 있습니다. CPU 온도도 레티나 맥북프로 쪽이 훨씬 더 낮지만, 잠재적으로 전력 누수 수준이 다른 32nm vs 22nm 실리콘의 비교라는 점을 염두하셔야 할 것 같습니다.

정리하자면, 레티나 맥북프로가 정숙성과 발열 향상은 실로 괄목할만한 수준입니다. WWDC의 레티나 맥북프로 소개가 진행 될 때 관중들은 필 쉴러씨가 팬 디자인을 소개하던 순간에 가장 뜨거운 박수갈채를 보냈습니다. 이는 애플이 제품의 디테일한 면까지 꼼꼼한 신경쓰는 노력에 대한 환호였을 겁니다. 레티나 맥북프로의 팬 디자인이 혁명적인 수준까지는 아닐지라도 할지라도 확실한 소음 개선을 여실히 보여주고 있습니다.