케이스 내부 공기 흐름을 만들어 주는 시스템 팬

시스템 팬이란?

일반적으로 시스템 팬이라고 하면 데스크탑 케이스의 전면, 상단, 하단, 후면 등에 장착하는 용도로 사용하는 팬들을 말한다. 요즘엔 시스템 팬이 장착가능한 CPU 쿨러, RAM 쿨러들도 많이 나오기 때문에 큰 구분을 가지지 않고 컴퓨터에서 교체 가능한 팬을 지칭하는 의미로 쓰이기도 한다.

 

보통 케이스를 구매하면 기본적으로 후면 1개 상단이나 전면에 1 ~ 3개의 번들팬을 제공하기 때문에 컴퓨터 조립 시 시스템 팬을 따로 구매는 사용자는 많이 없는 편이다. 사람들에게 괜찮다는 평이 자자한 케이스들은 번들팬이라해도 준수한 성능과 낮은 소음을 가지고 있기 때문에 교체할 필요성이 없다.

 

사진 1. 케이스 구매 시 번들 시스템 팬을 제공해준다.

 

데스크탑 구매 시 시스템 팬까지 구매하는 경우는 데스크탑 케이스의 내부 온도를 빠르게 낮춰 각 부품의 방열처리 능력을 향상시키거나 좀 더 조용하게 동작하는 팬을 원하는 경우다. 목적에 부합하는 팬을 찾기위한 지표로는 팬 크기, 풍량, 풍압, 소음, RPM이 있으며 조용하다의 범주를 벗어나는 소음인 40 ~ 45db(데시벨)을 기준으로 풍량과 풍압이 어느정도 되고 좀 더 디테일하게 본다면 그 상황일 때 RPM까지 확인한다.

 

사진 2. 쿨엔조이에서 진행한 벤치마크 데이터 중 일부

'사진 2'는 쿨엔조이에서 2019년도에 진행한 시스템 팬 벤치마크 자료 중 일부다. 상세 데이터는 '2019 쿨엔조이 쿨링팬 101종 벤치마크'에서 확인이 가능하다.

각 지표별 의미

팬 크기

팬 크기는 팬의 직경을 나타내며 단위는 mm를 사용한다. 보통 팬 크기가 크면 낮은 속도로 더 많은 양의 공기 흐름을 조성할 수 있으며 일반적으로 많이 찾는 팬 크기는 120mm, 140mm가 있다. 팬 크기는 데스크탑 케이스가 지원하는 팬 크기에 따라 장착 여부가 갈리기 때문에 구매하려는 케이스와 호환 가능 여부를 먼저 따져야 한다.

풍량

풍량은 팬이 얼마나 많은 양의 공기를 흐르게 하는지 알 수 있게 하는 지표다. 단위는 CFM을 주로 사용하며 읽는 방식은 Cubic Feet per Minute(ft³/min)이다. 미터법으로는 CMM(Cubic Meter per Minute, m³/min)이며 1CMM = 약 35.3CFM로 환산이 가능하다. 풍량이 높을 수록 더 많은 양의 공기가 흐르며 75CFM 이상의 팬을 고풍량 팬으로 분류하게 된다. 케이스 내부 공기를 밖으로 빼내는 배기팬을 고를 때 많이 참조하는 지표다 

풍압

풍압은 팬이 공기를 얼마나 멀리 보낼 수 있는지 압력 단위계로 표현을 한다. 단위는 mmH₂0(mmHg보다 좀 더 세밀한 단위, 1기압  = 10mH₂O = 76mmHg)를 사용한다.

 

풍압이 높을 수록 공기를 더욱 멀리 보낼 수 있고 이는 공기를 밀어나는 힘이 강하다는 의미기 때문에 장애물에 의한 공기흐름 방해를 어느정도 저항할 수 있다. 아무래도 팬이 장착되는 곳이 라디에이터나 CPU쿨러의 방열판이나 케이스의 먼지필터가 있는곳 처럼 공기흐름에 방해되는 장애물이 있는 곳이기 때문에 대부분의 상황에서 풍압이 높은 팬을 구매하는게 쿨링성능이 좋다. 보통 1.5 ~ 1.6mmH₂0이상부터 고풍압팬으로 분류하게 된다.

RPM

팬이 1분당 회전하는 회수를 말한다. RPM이 높을수록 모터의 진동, 고주파음, 베어링 마찰음 같은 소음이 증가하고 팬의 스펙시트에 적혀져 있는 성능에 가깝게 나오기 때문에 최대 풍압이 높은 팬인 경우 풍절음이 발생하기도 한다. RPM이 낮으면서 풍량과 풍압이 높은 팬을 성능이 좋은 팬으로 본다.

시스템 팬에 표기된 스펙의 함정

앞서 소개한 시스템 팬의 성능을 판별하는 지표 중 가장 큰 비중을 차지하는건 풍량과 풍압이다. 공기 흐름의 정량적 단위이기 때문에 쿨링성능과도 밀접한 관계가 있다보니 성능을 비교할때 유심히 살펴보게 된다. 하지만 시스템 팬에 표기되어 있는 풍량과 풍압수치는 특정 조건을 만족하는 환경에서 측정된 값이기 때문에 단순 숫자 비교로 성능을 판단할 수 없다. 

 

풍량은 팬의 직경과 같은 직경을 가지는 원형 덕트안에 공기 흐름을 방해하는 장애물이 없는 환경 즉 풍압이 0인 상황에서 측정한 풍속과 덕트 단면적을 곱한 값이고 풍압은 팬의 흡기 영역을 판으로 가로막은 환경 즉 풍량이 0인 상황에서 팬을 동작시켰을 때 판에 작용되는 압력을 측정한 값이라 시스템 팬이 실제로 동작하는 환경과 매우 동떨어져 있다. 그리고 팬 제조사에서 제공하는 수치는 '최대 풍량', '최대 풍압'이기 팬이 제공하는 최대 RPM으로 동작하는 상황에서 테스트를 진행해야 표기 스펙과 비슷한 풍량과 풍압을 얻을 수 있다.

사진 3. 퀘이사존에서 측정한 라디에이터 장착 환경에서 최대 풍량(위)과 시스템 팬의 공식 최대 풍량(아래)

'사진 3' 은 2021년에 퀘이사존에서 진행한 시스템 팬 벤치마크 자료 중 일부로 자세한 내용은 ' 2021년 7월 퀘이사존 쿨링팬 60종 벤치마크'에서 확인이 가능하다.

 

그렇다 보니 실사용 환경을 가정해 테스트를 진행하면 퀘이사존에서 진행한 테스트 결과처럼 표기 스펙보다 한참 못미치는 수치가 측정되는 팬이 대부분이다. 이런 문제 때문에 일부 제조사에서는 P/Q 커브 그래프를 제공하여 팬이 실사용 환경에서 풍압과 풍량의 상관관계를 알려주기도 한다.

그나마 현실적인 팬의 성능 지표 - P/Q 커브 그래프

사진 4. Noctua사의 팬 P/Q 커브 그래프

'사진 4'에서 x축은 풍량을 y축은 풍압을 의미하며 색이 있는 그래프 선은 특정 풍량과 풍압의 관계를 나타낸다. 점선 곡선은 각각 수냉쿨러의 라디에디터 환경 일반 히트싱크+방열판 형태의 공랭쿨러에 장착했을 때, 컴퓨터 케이스에 장착했을 때 일반적인 풍량과 풍압을 곡선 그래프로 표현한 것이라고 보면된다.

 

P/Q 커브 그래프를 보는 방법은 '사진 4'를 기준으로 1번과 3번영역보다는 2번 영역에서 그래프가 어떻게 그려져 있나를 살펴보면 된다. 왜냐하면 1번의 경우는 대부분의 공기 흐름이 장애물에 가로막혀 그래프 선이 위치한 수치만큼의 풍압이 장애물에 가해지는 상황이기 때문에 공기순환이 제대로 이루어진다고 볼 수 없다. 또 3번 영역의 경우에는 장애물이 거의 없는 상황이라 풍압은 전혀 없고 그래프 선이 위치한 만큼의 공기의 양이 이동하기 때문에 케이스 내부 상황과 동떨어져 있는 수치다.

 

그래서 2번 영역으로 실제 환경에서 팬이 어떻게 동작하게 될지 유추를 해야하고 '사진 4'번 그래프를 기준으로는 갈색 선이 실제 환경에선 다른 팬보다 더 높은 풍압과 풍량 수치를 가지고 있기 때문에 NF-A12x25팬이 성능이 더 좋다고 볼 수 있는 것이다.

팬은 풍량 보단 풍압이 높은게 더 좋다.

풍량이 0에 근접 하거나 풍압이 0에 근접하는 극단적인 상황이 아니라 방열 효과를 낼 수 있는 적절한 풍량과 풍압이 발생하는 상황일 때 풍량이 높은 것 보단 풍압이 높은게 더 좋은 성능을 가진다.

 

풍압이 높을 수록 공기의 이동속도가 빠르고 각 장치로 부터 빼앗아 뜨거워진 공기를 배기방향으로 빠르게 밀어 낼 수 있기 때문에 케이스 내부 온도가 빠르게 상승하는걸 억제할 수 있다. 그리고 요즘 케이스에는 먼지필터가 붙어 있어 먼지필터의 촘촘한 틈으로 유체 저항이 발생하게 되는데 이를 높은 풍압을 가진 팬으로 어느정도 해소할 수 있다. 풍량이 높은게 좋은 경우는 뜨거운 공기를 많이 내뱉어야 하는 배기 역할을 할 팬을 고를때 참고하면 좋다.