조용한 PC 를 위한 조건들

소음이 적은 PC 를 만들기 위한 조건들을 한번 생각해 보았습니다

일단 컴퓨터에서 소음이 주로 나는곳이라면 본체가 될것입니다
키보드나 마우스에서 나는 소음 또는 모니터에서 나는 고주파음등은 어쩔 수 없는 부분도 있고
해결이 힘든부분도 있기에 넘어가겠습니다


컴퓨터에서 소음은 왜 날까요?

소리가 나는 이유는 컴퓨터 내의 장치들이 일으키는 열을 낮추기위해서 냉각장치가 구동되기 때문입니다
보통은 팬 (FAN) 등이 사용이 되는데, 이는 강제대류를 일으킬 목적으로 사용됩니다
팬은 쉽게 선풍기를 떠올리시면 되겠습니다

팬이라는것은 모터부가 달린 냉각기로 날개가 회전을 하면서 강제 대류를 일으키고
그로인해서 공기의 유동이 생겨 열을 이동시키게 됩니다

팬은 왜 소음이 날까요 이는 공기의 밀도에 의해서 차이가 생깁니다 공기가 한쪽으로
움직이면서 공기의 밀도차이가 생기고 이로인해서 공기의 마찰이 생기면서 소리가 나게 됩니다

파동에 의한 부분도 있지만 간단히 예를 들자면

입으로 바람을 불어봅시다 이때 강하게 불때와 약하게 불때 사람이 느끼는 소음이 차이가 생길것입니다
마찰에 의해서 차이가 생기게 되는것인데요

팬도 마찬가지입니다 팬의 RPM (revolution per minute 1분당 회전 속도) 가 높다면 공기의 밀도차이가 더 크게 생기기에
소음이 더 커집니다 팬의 RPM 이 낮을 경우에는 밀도차가 크지 않기에 소음도 작아지게 됩니다

이때 한가지 알게됩니다 팬을 천천히 돌리면 소음이 줄어든다

하지만 팬을 무조건 천천히 돌릴 수 는 없습니다 이유는 팬을 천천히 돌리게 될경우는 강제대류도 약해지므로
열을 많이 낮출 수 가 없어 장치의 온도가 올라갈 수 있습니다  





팬의 속도를 낮추고도 온도를 낮출 수 있는 방법은 없는가 ?

팬의 속도를 낮추면 온도는 상승하게 됩니다 다만 낮은 공기 이동에도 효과적으로 열을 배출 하기 위한 방법들은
많이 개발중이며 많이 사용중입니다

일단 CPU 의 히트싱크를 살펴 보겠습니다  

가운데 은색으로 된 부분이 히트싱크 부분입니다 쉽게 설명하자면
오토바이 엔진부분에 달린 냉각핀과 동일한 역할을 하는 부분입니다 오토바이는 달리면서 공기가 이동하면서
열을 식혀주고 위의 CPU 쿨러의 경우는 팬이 회전하면서 히트싱크의 온도를 낮추게 됩니다

히트싱크를 사용하는 이유는 CPU 에서 발생한 열을 발살하기 위한 매개체이며 공기와 닿는 면적을 최대로
늘리려는데 목적이 있습니다 더울때 웅크리고 있는것보다는 벌리고 있는것이 시원하듯이 같은 원리 입니다

고급 히트경우는 재질을 구리나 알루미늄 을 쓰며 히트싱크 베이스 (CPU 와 닿는부분) 에서 날개 끝쪽까지
열전달을 더 빨리하기 위해서 히트파이프 등을 쓰기도 합니다



히트싱크를 무조건 크게 만들면 좋은거 아닌가요 ?

히트싱크의 재질에 따라 차이는 생기지만 열이 발생하는 히트싱크의 베이스 (CPU 와 닿는 부분) 에서
히트싱크의 끝부분까지 열이 전달되는데 매체체마다 시간차가 발생합니다 시간이 걸린다면
너무 거대하게 만들어도 일정크기를 넘어가게되면  더이상 큰차이가 발생하지 않는다는 계산이 나옵니다

크기가 너무 커지면 호환성에 문제가 생깁니다 규격을 벗어난 너무 큰 크기의 히트싱크는 주변의 장치들에
의해서 장착이 불가능한 경우가 생길 수 있습니다

크기가 큰만큼 비용도 많이 발생하게 됩니다 대량 생산을 해야하고 가격도 판매의 일부이기 때문에
무작정 크게할 수 는 없습니다


히트싱크 크기를 작게 하면서도 온도를 낮추는 방법은 없나요 ?

지금 현재는 히트파이프를 이용한 방법이 많이 쓰이고 있습니다 히트파이프는 예전에는 고성능 부품에서만
사용하였던 것이지만 요즘은 가격이 많이 낮아지고 설비공장도 많아져서 많이 쓰이는 추세입니다

히트파이프는 일반 매개체보다 (구리 , 알루미늄) 훨씬 빠르게 열을 이동을 시킵니다
히트파이프를 쓰게되면 히트파이프가 상대적으로 크기가 적더라도 좀더 빠르게 히트싱크 여러곳으로
열을 전달하여서 온도를 낮추는데 도움을 줍니다

히트싱크의 성능은 얼마나 빠르게 베이스에서 히트싱크로 열을 전달하느냐에 달려있습니다


히트싱크 없이 CPU 위에 팬만 쐬어주면 어떻게 되나요 ?

간혹 도전하시는 분들이 있는데요 조금 위험한 방법입니다 CPU 위쪽부분을 덮고있는 히트프레스는 구리재질이긴 하지만
크기가 작기때문에 열을 많이 가지고 있지 못합니다 공기와 닿는 면적도 작기 때문에 팬을 아무리 쌔게 돌리더라도
온도를 평균화 시키는데는 무리가 있습니다 온도가 오르게 되고 결국 다운이 되게 됩니다
TDP 가 낮은 CPU 경우는 어느정도는 사용이 가능하지만 일반적은 고성능 CPU 경우는 무리입니다




케이스에 대해서 알아보겠습니다

컴퓨터 케이스도 소음에 민감한 부분입니다 왜일까요 ? 설명해드리도록 하겠습니다
케이스는 단순히 부품들이 모여있는 한공간으로 볼 수 도 있지만 모여있는 관계로 열이 모여있는곳이기도
합니다

케이스는 일단 하나의 공간으로 볼 수 있습니다 케이스 후면에는 팬이 보통 달리게 되는데요
적어도 파워서플라이에서 공기를 배기 시키게 됩니다

공기를 끌어서 바깥으로 끌어내면 케이스내의 공기 밀도가 낮아져서 다시 반대쪽에서 공기가 빨려서
들어오게 됩니다 이것은 청소기와 같은 원리입니다

청소기도 뒤쪽에서 강하게 공기를 끌어내고 그로인해서 반대쪽에 흡입을 하게 되는 형태입니다







위에 그림으로 설명을 해보겠습니다 후면팬으로 공기를 바깥으로 끌어내게 되면

케이스내에는 공기밀도가 낮아지게 됩니다 공기밀도는 서로 균형을 맞추려고 하기 때문에 케이스
틈새사이로 공기는 다시 밀려서 들어오게 됩니다 보통은 케이스 전면이나 측면에 구멍을 뚫어 놓았죠

공기가 다시 들어가기 용의하게 하기 위해서 입니다
 
케이스팬은 사실 많을 수 록 좋기는 합니다 다만 너무 많아지면 소음에는 취약해지게 됩니다
가장 이상적인건 가장 적은 팬으로 가장 효과적은 쿨링을 하는것일겁니다

보통은 전면팬과 후면팬이 설치가 됩니다


소음에서 케이스를 논한이유는 팬 갯수 때문만은 아닙니다

후면부에는 팬이 장착되게 되는데 보통 케이스팬의 구멍은 타공망형태로 되어있습니다





케이스 후면을 보면 이렇게 타공망으로 된 팬을 설치할 수 있는공간이 보통은 있습니다
타공망의 구멍은 가능한 큰것이 좋습니다 팬의경우 앞에 장애물이 있다면 공기의 마찰이 더 심해져서
소음이 더 나기 때문입니다 가능한 구멍뚫는 형태가 아닌 아예 뚫어 놓은 형태가 좋습니다

대신 저런식으로 해놓는 이유는 팬에 손이 들어가거나 이물질이 들어가서 팬이나 사람이 다치지
않기 하기 위함입니다

소음에 민감하신 분들은 저렇게 되어있는경우 그릴을 니퍼로 잘라내고 팬그릴등을 따로 끼워서 쓰기도
합니다 공기의 마찰을 최소화 하기 위함입니다




제가 생각하는 이상적인 케이스 후면팬의 팬그릴은 위와같은 형태입니다
라운드로 된 팬그릴입니다 공기와의 마찰을 최소화 하고 손가락등은 들어가지 못하도록 해놓은 형태
입니다



모든팬은 중앙을 기준으로 회전을 하지만 회전하기 때문에 미세한 떨림이 생기게 됩니다

팬의 진동음을 줄이려면 어떻게 해야할까요 ?

방법은 여러가지가 있지만 몇가지 적어보자면
케이스팬의 나사는 대각선으로 2개만 고정시킨다. 저도 정확히 이부분은 테스트가 힘들지만
어느정도 진동을 줄이는데 도움이 된다고 합니다

나사대신 실리콘나사를 사용한다  



위의 팬의 경우에는 4개의 나사를 제공하면서 또 실리콘 나사도 제공합니다 실리콘 나사를 이용할경우에는
좀더 케이스팬의 진동을 잡는데 유리하게 됩니다


케이스팬의 경우는 보통 12V 로 구동되게 되는데 요즘은 저소음이 많이 강조되고 있기에
팬을 구매했을때 저항선(저항으로 전압을 낮추는 장치) 을 같이 주게 됩니다

저항선을 이용하면 팬의 RPM 떨어뜨려서 소음을 낮추는데 도움을 줄 수 있습니다

팬컨트롤러가 있다면 팬을 전체적으로 풍량을 조절해서 소음에 좀더 대응을 능동적으로 할 수 있게 됩니다



제경우에는 케이스팬을 팬컨트롤러로 조절을 하고 있습니다
저항선의 경우는 팬을 5V 로 강제로 낮춰서 돌리게만 가능하며 따로 조절하기는 힘듭니다

팬컨트롤러는 팬의 RPM 을 임의적으로 조절이 가능하기 때문에 최소한의 소음 그리고 최대한의
풍량을 임의로 조절이 가능합니다

시스템 부하가 많이 걸리는 작업때는 높은 RPM 을 , 조용한 작업때는 최대한 RPM 을 낮춰서 사용이
가능합니다


작은팬을 사용하면 소음이 줄어들까요 ?

낮은 RPM 을 기준으로 볼때 작은팬 (40mm) 와 큰팬 (120mm) 를 비교해본다면 작은팬의 소음이
작은게 보통은 맞을겁니다 다만 작은팬을 RPM 을 낮추게 되면 풍량도 아주 낮아져서 설치하지
않은것과 동일한 효과를 볼 수 있습니다
팬의 RPM 을 낮추더라도 풍량에서 이득을 보려면 팬은 가능한 클 수 록 좋습니다



케이스의 무게도 중요합니다

케이스의 무게가 무겁데 되면 케이스내에 진동이 생기더라도 많이 줄여줄 수 있습니다 그래서
케이스가 무겁다면 도움이 됩니다 얇은 케이스 그리고 가벼운 케이스경우는 진동음에는 상대적으로
취약하게 됩니다 이때는 케이스 안쪽이나 케이스 위쪽에 무거운 돌이나 물건을 두는것도 도움이 됩니다





소음을 줄이려는 노력에 대해서 정리를 해보자면

케이스는 가능한 무거울 수 록 좋다
팬은 가능한 적게 설치
팬은 가능한 큰것일 수 록 좋다
팬의 RPM 은 가능한 낮게
팬에 장애물등이 가능한 없어야 한다
TDP (열설계전력) 이 가능한 낮은 부품을 사용한다







실제로 소음을 줄이고 싶습니다 위에 내용은 어렵고 어떻게 소음나는곳을 찾고 대처해야할까요?

일단 컴퓨터내에서 소음이 가장 심한것부터 찾아보도록 하죠




보통의 컴퓨터에서 열이 많이 날 수 있는부분을 표시해 보았습니다

파워서플라이

이부분은 함부러 하기 힘든 부분중의 하나입니다 AC 전력을 DC 전력으로 바꾸는 중요한 장치이며 열에 노출
되었을때는 다운을 넘어서서 화재나 사고로 이어질 수 있는 부분이기때문에 가능한 전문지식이 있지 않는
이상은 개조하는건 안하는게 좋다고 봅니다 보통 개조할때는 풍량이 충분하고 소음도 적은 팬으로
팬을 교체해버리는 방법이 있습니다 파워서플라이는 뜯어버리면 A/S 는 불가능하니 가능하면 하지 마세요




후면팬

후면팬은 가능한 천천히 돌립니다 저항선 (시중에서 1500 원정도) 을 이용하는 방법이 있으며 또는 강제로
5V 의 전원을 공급하는 방법도 있고 , 팬컨트롤러를 사용하는 방법도 있습니다

후면팬에서 비정상적으로 불규칙적인 소리가 난다면 팬의 수명이 거의 다한경우이므로 교체하는것이 좋습니다
팬의 미리수를 측정하는 방법은 사각형의 팬의 한쪽 변의 길이를 재어보면 알 수 있습니다

한쪽변의 길이가 8Cm 라면 80mm 팬 규격을 구입하면 되며 9Cm 라면 90mm 팬 을 구매하시면 됩니다
마찬가지로 120mm 팬의 한쪽변의 길이는 12Cm 입니다




CPU 쿨러

가능한 히트파이프 등을 사용한 쿨러를 사용하고 가능한 팬은 천천히 돌립니다 가능한 천천히 돌리되
CPU 의 온도도 확인하여서 적정선을 유지하도록 해줍니다




그래픽카드

그래픽카드는 팬이 달려있는 형태도 있으며 팬이 없는 형태도 있습니다 (Fanless) 팬이 없는 형태라면
궂이 신경을 쓰지 않아도 되지만 팬이 있다면 소음이 날 수 있습니다
그래픽카드에 보통 달려있는 작은팬의 경우는 수명이 빨리 닳기때문에 굉음이 날 수 있습니다

보통 소리가 난다면 먼저 그래픽카드부터 보는 이유도 그것입니다 가능한 큰팬의 쿨러로 교체를 하는것이
수명에도 유리하며 소음을 줄이는데도 유용하게 됩니다

저소음 그래픽카드 쿨러는 검색하면 많이 나오게 됩니다




하드디스크

하드디스크는 현재는 SSD 까지 나와있지만 아직은 Disk 형태의 HDD 를 많이 쓰고 있습니다
HDD 는 모터가 구동되고 디스크가 회전하기때문에 어쩔 수 없는소음이 생깁니다 그리고 해드가 디스크위를
다니면서 나는 소리도 있습니다 이부분을 줄이는 방법은 몇가지 있지만 없애는 방법은 없습니다

하드디스크가 너무 구형이거나 오래되어서 소음이 많이 나는것이라면 가능한 새 하드로 바꾸는것도
방법일 수 있습니다 요즘 하드디스크는 매커니즘이 좋아져서 소음도 많이 줄어든것이 많습니다

하드디스크의 진동음을 개선하기위한 케이스들은 고무댐버나 고무를 이용한 장치들로 차별화하여
하드디스크의 진동음을 줄이기위해서 노력한것이 많습니다 이것을 활용한다면 좀더 하드디스크의 소음을
줄일 수 있습니다 어떤분들은 푹신한 소재의 물건위에 하드디스크를 올려놓아서 소음을 줄이는 방법을
쓰기도 하며 끈을 이용하여 디스크를 공중에 뛰워서 진동음을 줄이는 노력을 합니다

이때 케이스의 무게가 무거운것도 또는 케이스의 샤시가 두꺼운것도 도움이 됩니다



전면팬

전면에 있는 팬의경우도 마찬가지로 가능하면 앞 뒤로 장애물이 없을 수 록 좋으며 케이스 내에
선정리가 잘되어있는것도 공기의 흐름을 방해하지 않는것이므로 원활한 통풍과 소음을 잡는데
도움을 줍니다


요즘 팬들은 RPM 을 낮게 돌아가게 만든 팬들이 꾀 많습니다 제가생각하는 이상적인 데스크탑 팬은
가능한 회전수가 적으면서도 소음 (dB) 가 적은 팬입니다


정리

케이스 내의 소음을 잡기위해서는 사실 아주 많은 노력이 필요합니다 케이스 팬을 따로 구동을 시켜보면서
체크를 해야하며 몇가지 지식도 필요하게 됩니다

다만 이글을 쓴 이유는  자신의 컴퓨터에서 자신이 견디기 힘들정도의 소음이 났을때
어떻게 해결할지 모르고 포기하시는분들을 구제해주기 위한 목적도 있습니다

좀더 많이 정보를 적어보려고 하였지만 자꾸 글을 쓸수록 내용만 너무 복잡해지는듯하여 이정도에서
마칠까 합니다 궁금하신점등이 있다면 댓글로 남겨주시면 정성들여 답변을 드리도록 하겠습니다

모두 조용한 PC 환경에서 스트레스 Zero 가 되기를 바라며 이글을 마칩니다

[이 글은 cdmanii 의 글로 복사해가는것을 금합니다]