5. 제품 내부

제품 내부를 살펴보기 전에 전원 공급기의 동작 원리에 대하여 간략히 살펴보자.

▲ 전원 공급기 동작 원리(출처. K-Bench)

전원 공급기는 위 이미지와 같이 크게 입력 EMI 필터부, 교류-직류(AC-DC) 정류부, 직류-직류(DC-DC) 스위칭 변환부, 출력 필터 및 출력단으로 이루어져 있으며, 화살표 방향으로 전원 공급이 이루어진다. 좀 더 자세한 내용은 아래 강좌를 참고 하도록 하자.

[강좌] 파워 서플라이의 구조와 이해(K-Bench) ☜ Click!

▲ 케이스 커버

일반적인 사용자의 경우 전원 공급기를 분해할 일이 거의 없겠지만 혹시나 하는 생각에 당부하자면, 사용자 임의로 분해 및 개조를 하게 되면 무상 A/S를 받을 수 없다.

▲ 케이스 커버 안쪽면

커버 안쪽면에는 사진과 같이 92mm 흡기팬이 장착되어 있으며, 케이스 겉면과 마찬가지로 부식을 방지하기 위한 코팅 처리가 되어있다. 그리고 사진상으로 구분이 어렵지만 팬 아래로 혹시 일어날 수도 있는 내부 부품(EMI 필터)과의 쇼트를 방지하기 위한 투명 플라스틱을 붙여 놓았다.

▲ 전체적인 내부 모습

350W라는 용량을 증명하듯 수많은 부품들이 빼곡히 자리잡고 있으며, 각 부품들 간의 간섭 및 쇼트를 방지하기 위하여 적재적소에 플라스틱 커버가 삽입되어 있다.

▲ 내부 모습

우측에서 바라본 내부 모습으로 EMI 필터와 인덕터, 콘덴서, 출력 케이블 등의 부품들을 볼 수 있다.

▲ 내부 모습

좌측에서 바라본 내부 모습으로 케이스와의 간섭 및 쇼트를 방지하기 위하여 넓직한 반투명 플라스틱 커버가 자리하고 있다. 그 뒤로 흐릿하게나마 작은 PCB와 콘덴서, 인덕터가 자리하고 있음을 알 수 있다.

지금까지 대략적인 내부 모습을 살펴봤으니 이제부터는 좀 더 자세히 살펴보도록 하자. 설명 순서는 전원 공급이 이루어지는 순서대로 설명하도록 하겠다.

▲ 입력 EMI 필터부

EMI 필터는 패키지 형태와 개별 부품 형태 두 가지가 있는데 ST-352HLP는 사진과 같이 개별 부품 형태로 되어있다. 두 형태 모두 성능상의 차이는 없으며, 단지 패키지 형태가 개별 부품 형태보다 원가가 조금 더 비싸다. 성능상의 차이가 없으므로 크게 문제될 것은 없지만 개인적으로 패키지 형태를 채택했으면 하는 바램이다.

▲ 교류-직류(AC-DC) 정류부

위 사진은 배기팬을 제거한 후 정면에서 촬영한 모습으로 정류 다이오드의 모습을 볼 수 있다.

▲ 교류-직류(AC-DC) 정류부

교류를 직류로 변환하는 정류부의 모습으로 사진과 같이 상당한 크기의 콘덴서와 인덕터가 사용되었다. 사용된 콘덴서의 용량은 400V 330uF이다. 여기서 다소 의아해할 사용자가 있을걸로 생각되는데, 보통 300W 파워의 경우 대부분이 200V 680uF 용량의 콘덴서가 2개 장착되어있다. 단순히 uF 수치만을 두고 볼 때 조금은 이해가 안가는 부분인데 이는 용량이 커지더라도 낮은 uF와 높은 V의 조합, 그리고 PFC의 도움으로 높은 용량을 커버한다고 한다고 하며, PFC의 종류와 장착여부, V와 uF에 따라 콘덴서의 수량까지도 달라진다고 한다. 다시 말해 파워 용량과 콘덴서의 용량은 반드시 정비례하는 것은 아니다. 참고로 본인이 보유하고 있는 ZALMAN ZM400A-APF는 450V 330uF의 콘덴서가 한 개 장착되어있다.

인덕터에는 천으로 된 테잎이 감겨져 있어 쇼트를 방지하고 있으며, 케이블 타이로 콘덴서와 묶어 단단히 고정하고 있다. 콘덴서 옆의 작은 PCB는 직류-직류(DC-DC) 변환을 위해 스위칭 회로가 아닌가 생각된다.

▲ 직류-직류(DC-DC) 스위칭 변환부

위 사진 중에서 가장 먼저 눈에 띄는 부품은 방열판일 것이다. 방열판을 보면 다른 제품들과 조금은 다른 모습을 볼 수 있는데, 일반적으로 방열판은 용량에 비례하여 큰 방열판이 장착되고 있으며, 대부분의 제품이 알루미늄 방열판이 장착되어 있다. 그런데 ST-352HLP는 사진과 같이 구리 재질의 방열판에 알루미늄 재질의 방열판이 덧붙여있다. 덧붙여진 알루미늄 방열판의 경우 효과적인 냉각이 가능하도록 방열 면적이 넓은 주름 형태의 방열판을 사용하였다. 본인 생각엔 위와 같은 형태의 방열판을 사용하여 효과적인 냉각과 더불어 흡기팬과의 마찰면을 줄여 저소음이 가능하게 된 것이 아닐까 생각한다.

사진상에서는 보이지 않지만 방열판 아래쪽으로는 AC 전압을 낮추는 레귤레이터들이 장착되어 있다.

방열판 사이로는 직류-직류(DC-DC) 스위칭 변환의 핵심적인 부품인 변압기가 자리잡고 있으며, 쇼트 및 손상을 방지하기 위해 반투명 플라스틱 커버가 덮여져 있다. 변압기의 경우 일반적으로 크기가 클수록 성능이 좋은데, ST-352HLP에 장착된 변압기는 비교적 큰 사이즈의 변압기가 장착되어 있다.

▲ 출력 필터

직류-직류(DC-DC) 스위칭 변환 과정을 걸친 직원 전원을 마지막으로 필터링하는 필터부로 상당한 크기의 인덕터와 콘덴서들이 빼곡히 장착되어 있다. 인덕터에는 마찬가지로 쇼트를 방지하기 위한 천 테잎이 꼼꼼히 감겨져 있으며, 반투명 플라스틱 커버가 방열판과 인덕터 사이에 자리잡고 있다.

▲ 출력단

최종적으로 시스템의 각 부품에 필요한 전압을 공급하는 출력단의 모습이다. 각 전원 케이블들은 수축 튜브로 마무리하여 쇼트를 방지하고 있으며, 케이블 타이로 각 케이블들이 흐트러지는 것을 방지하고 있다.

여기까지가 전원 공급이 이루어지는 과정이 담긴 부품들을 살펴보았다. 이제 나머지 살펴보지 못한 부분을 살펴보도록 하자.

▲ 팬 커넥터와 온도 센서

듀얼팬이어서 그런지 두 개의 팬 커넥터가 달린 PCB가 따로 달려 있다. 위쪽의 빈 커넥터가 바닥면에 장착된 흡기팬용 커넥터이며, 아래쪽의 커넥터가 배기팬용 커넥터이다. 흡기팬용 커넥터는 RPM 센서 케이블이 없는 2핀 커넥터이며, 배기팬용 커넥터는 3핀 커넥터이다. 팬 RPM 모니터링 케이블을 통해 모니터링되는 팬은 배기팬이다.

사각 테두리 쳐진 부분은 팬 RPM을 컨트롤하기 위한 온도센서로 대부분 방열판이나 출력 필터부에 있는데, ST-352HLP는 방열판에 고정되어 있다.

▲ 퓨즈와 접지

회로 보호를 위한 퓨즈는 소켓 형태로 손쉽게 교체가 가능한 구조를 하고 있으며, 특이하게 투명 고무 캡을 씌워 퓨즈를 보호하고 있다. 왼쪽의 사각 테두리 쳐진 부분은 접지이다.

▲ 플라스틱 커버

지금까지 내부를 살펴보면 참으로 많은 플라스틱 커버와 기타 여러 가지 보호 악세사리들이 많이 사용된 것을 볼 수 있는데, 제조사측의 세심한 배려와 남다른 관심이 없다면 이렇게까지는 할 수 없을 것이다.

▲ 흡기팬과 배기팬

ST-352HLP에 장착된 흡기팬(92mm)과 배기팬(80mm)의 모습이다. 앞에서 잠시 언급한대로 두 팬 모두 ADDA사의 팬으로 뛰어난 생각 성능과 정숙함이 기대된다.

▲ 흡기팬

▲ 배기팬

팬의 날개는 대부분의 팬들과 마찬가지로 7개이며, 팬 측면에는 팬의 회전 방향과 바람의 방향을 표시하는 화살표가 음각으로 표시되어 있다. 전원 케이블에는 내부 부품들과의 간섭 및 쇼트, 파손을 방지하기 위하여 튜브가 씌워져 있다.

▲ 흡기팬과 배기팬의 라벨

팬 후면 중앙에 붙은 라벨 스티커로 ADDA사의 로고와 모델명, 전력, 전압과 함께 각종 인증 마크가 프린팅되어 있다. 모델명은 AD0912HB-A70GL(흡기팬)과 AD0812HB-A76GL(배기팬)로 모델명에 관한 내용은 다음을 보자.

▲ MODEL NUMBERING SCHEME

위 이미지는 ADDA사의 홈페이지에서 발췌한 이미지로 위 일람표를 기준으로 흡기팬과 배기팬의 사양은 다음과 같다.

흡기팬

AD(AddA brushless DC fan)09(92mm)12(12VDC)H(HIGH)B(BALL Bearing)-A(25mm)7(7 Blades)0(by impedance)GL(Low noise)

배기팬

AD(AddA brushless DC fan)08(80mm)12(12VDC)H(Ultra LOW)S(SLEEVE Bearing)-A(25mm)7(7 blades)0(by impedance)GL(Low noise)

▲ 흡기팬과 배기팬의 사양

▲ 흡기팬의 자세한 사양

위 이미지는 흡기팬의 자세한 사양으로 사각 테두리 쳐진 부분이다. 최대 RPM은 2900이며, 풍량과 풍압은 각각 52.5CFM과 3.32mmAq이다. 소음은 35.0dB/A로 비교적 조용한편에 속한다.

배기팬의 자세한 사양도 첨부하려 했으나 ADDA사의 홈페이지에 관련 정보가 없어서 첨부하지 못했다.

 

6. 제품 테스트

지금부터 진행되는 각 테스트는 모두 시스템을 2시간 이상 가동한 후에 테스트를 진행하였으며, 테스트에 사용된 프로그램은 Motherboard Monitor 5와 Hot CPU Tester Pro 3.3 LE를 이용하였다.

Test System Specification
CPU	Intel Pentium IV 1.6A @ 2.13GHz
CPU Cooler	Zalman CNPS7000-AlCu
Mainboard	SOLTEK SL-85DR2(Intel i845E, ICH4)
Memory	Samsung PC2700 DDR SDRAM 256M * 2
VGA	Comodo Radeon 9100 VIVO
TV	Innowell Dreambit TV(BT878)
Sound	SB Live! Value
LAN	3Com 3C905B
HDD	Seagate Barracuda ATA V 80G Seagate Barracuda ATA IV 40G
CD-RW	LG GCE-8523B
Combo Drive	Samsung SM-332B
Power	Seventeam ST-352HLP(350W) ZM400A-APF(400W) Seasonic SS-300FS(300W)
Case	Bestch Windy Black Tuning
Case Cooler	Rear : Zalman ZM-F1(80mm) * 2 Front : GMC SF-15(80mm) * 1 Side : GMC SF-15(80mm) * 1 주) 모든 케이스 팬은 무소음 모드로 동작
Etc	투렉스 시스가디언 투렉스 튜닝용 네온등 * 2

테스트를 하는데 있어 안정화 범위는 ±5%를 기준으로 하여 테스트하겠다.

6-1. CMOS 상태

아래 결과는 2시간 이상 가동 -> 30분간 IDLE 상태 유지 -> 재부팅 -> CMOS 상태에서 60분간 모니터링한 수치이다.

항목	Seventeam	ZALMAN	Seasonic
Vcore	1.451/1.468	1.468/1.484	1.451/1.468/1.484
+1.5V	1.488/1.504	1.488/1.504	1.488/1.504
+3.3V	3.328	3.328/3.344	3.232
Battery	2.997/3.098	3.082/3.098	2.947/2.964/2.997
+5VSB	5.396	5.558	5.396

세 제품 모두 +5VSB 수치가 안정화 범위(+4.75V ~ +5.25V)를 벗어나고 있으며, 그 정도는 ZALMAN 제품이 좀 더 심하다. +5VSB를 제외한 다른 수치들은 모두 안정화 범위 안에 포함되는 좋은 수치를 보여주고 있다. 참고로 안정화 범위 안에 들어가는 수치라면 이 값이 정상 값인 +3.3V, +5V, +12V에 얼마나 가깝냐 하는 것은 그다지 의미가 없다.

6-2. IDLE 상태

CMOS 상태 테스트 -> O/S 부팅 -> 30분간 IDLE 상태 유지 -> 60분간 IDLE 상태를 모니터링한 수치이다.

항목	Seventeam	ZALMAN	Seasonic
Core 0	1.44/1.46	1.44/1.46	1.44/1.46
Core 1	1.49/1.50	1.49/1.50	1.49/1.50
+3.3V	3.33/3.34	3.33/3.34	3.22/3.23
+5.00V	5.00	5.05	5.00/5.03
+12.00V	11.43/11.47	11.37/11.43	11.25/11.31

Seventeam 제품을 제외한 두 제품의 +12.00V 수치가 안정화 범위(+11.4V ~ +12.6V)를 벗어나고 있으며, 그 정도는 Seasonic 제품이 더 심하다. 그 외 다른 수치들은 CMOS 상태와 비슷한 양상을 보여줬다.

6-3. FULL LOAD 상태

IDLE 상태 테스트 -> 30분간 FULL LOAD 상태 유지 -> 60분간 FULL LOAD 상태 모니터링한 수치이다.

항목	Seventeam	ZALMAN	Seasonic
Core 0	1.42/1.44	1.42/1.44	1.41/1.42/1.44
Core 1	1.49/1.50	1.49/1.50	1.49/1.50
+3.3V	3.33/3.34	3.33/3.34	3.22/3.23
+5.00V	5.05	5.05/5.08	5.03
+12.00V	11.47	11.43	11.31/11.37

테스트 항목 중에 가장 높을 중요도를 차지하는 FULL LOAD 상태에서의 결과이다. 결과를 보면 Seasonic 제품만이 +12.00V 수치가 안정화 범위를 벗어나고 있으며, 그 외의 다른 수치들은 모두 안정화 범위 안에 포함되고 있다.

FULL LOAD 테스트 진행 중에 Seventeam 제품과 ZALMAN 제품은 별다른 문제점이 발생하지 않았으나, Seasonic 제품의 경우 테스트 중 시스템이 두 차례 다운되는 일이 있었다. 물론 시스템이 다운되는 이유가 꼭 파워 때문이라고는 할 수 없으나, 앞서 시뮬레이션 결과에서도 봤듯이 본인의 시스템에 300W라는 용량은 다소 부족한 용량이다. 더군다나 Seasonic 제품은 본인이 1년 가까이 사용한 제품으로 현 시점에서 Seventeam이나 ZALMAN 제품과 비교한다는 것 자체가 무리일 수도 있다. 그리고 배기팬을 통하여 전해지는 열기 또한 Seasonic 제품이 가장 높았는데, 이는 과부하로 인하여 내부 발열이 급격히 상승한게 아닌가 생각된다.

사실 전원 공급기 테스트라는 것이 일반 사용자가 테스트하기엔 다소 무리가 있는 제품 중의 하나라고 생각한다. 전문 측정장비뿐만이 아니라 전문적인 지식 또한 부족하기에 일반 사용자가 테스트하는데는 다소 무리가 있다고 생각되며, 각종 테스트 프로그램 역시 신뢰도가 많이 떨어지는 것 또한 사실이다. 테스트 결과에서도 안정화 범위를 벗어난 수치가 나오긴 했지만 여러 가지 가변적인 변수들로 존재하기 때문에 본인조차도 테스트 결과를 신뢰할 수 없다. 테스트 결과에 대해선 이런 정도의 결과가 나왔다 참고 할뿐이지 절대적인 결과는 아니라고 생각한다.

6-4. 소음 테스트

사람마다 개인차가 있기 때문에 이 부분은 객관적인 자료를 제공할 수 없는 부분이다. 그렇기에 어느 정도 표준적인 자료를 제시하여 비교해보려 한다. 그렇더라도 본인의 주관이 가미된 부분이기에 크게 신경쓸 필요는 없을걸로 생각된다.

소음의 영향
소음도(dB)	음의 예	영향
30	벽시계 소리	쾌적
35	조용한 공원	수면에 거의 영향 없음
40	냉장고 소리	수면깊이 낮아짐(소음도 35를 기준으로 40%정도 수면이 낮아짐)
50	사무실내 소음 식당, 백화점내의 소음	호흡, 맥박수의 증가, 계산력 저하,수면 깊이 저하(소음도 35를 기준으로 88%정도 수면이 낮아짐)
60		소음으로 인한 위생적 한계, 수면깊이 저하(소음도 35를 기준으로 120% 정도 수면이 낮아짐)
65	큰 음성	정신 집중력 저하 TV, 라디오, 전화 등의 청취장애
70	타자기, 전화벨소리, 대로변 소음	밀조혈과 수축반응 출현, 부신피질(생명 유지를 위한 내분비계) 호르몬 감소, 청력손실이 일어나기 시작
80	철도변 소음	양수막 조기파열의 출현
90	방직 공장 내	소변량 증가

▲ 소음의 영향

테스트에 앞서 본인이 예상하는 결과는 다음과 같다.

Seventeam > Seasonic > ZALMAN

세 제품이 모두 무소음을 무기로 한 제품이므로 아무리 저소음 팬을 장착하였다 하더라도 듀얼팬을 장착한 ST-352HLP 제품이 가장 큰 소음을 유발할 것으로 예상된다.

참고로 ZALMAN 제품에 장착된 팬은 NMB 팬이며, 소음도는 28dB이다. 그리고 Seasonic 제품에 장착된 팬은 Seventeam 제품과 같은 ADDA사의 팬으로 모델명은 AD0812HS-A70GL이며, 소음도는 34.4dB이다. 단순히 소음도만 놓고 보더라도 Seventeam 제품이 가장 높다. 배출구는 Seventeam 제품과 ZALMAN 제품이 팬 그릴로 되어있으며, Seasonic 제품이 케이스로 되어있다.

실제 작동시 어느 정도의 소음을 발생하는지 여부를 확인하기 위해 전원 공급기만 따로 분리한 상태에서 작동시켰으며, 대략 30여분간 지켜봤다. 또한 세 제품이 모두 온도에 따른 팬 컨트롤 기능을 내장하고 있기 때문에 이를 확인하기 위하여 테스트 중 인위적으로 전원 공급기를 가열하여 내부 온도를 상승 시켰다.

먼저 소음에 대한 테스트 결과부터 말하자면 본인의 예상이 적중하였다. 그러나 Seventeam 제품의 경우 듀얼팬임에도 불구하고 상당히 정숙하였다. 그리고 팬 컨트롤 기능 테스트 결과는 세 제품이 모두 온도가 일정 수준을 넘어가자 팬의 RPM이 증가하였으며, 온도가 내려가자 다시 팬의 RPM도 낮아졌다.

 

7. 마치면서...

장점	단점
350W의 높은 출력	케이블 정리용 악세사리 미제공
듀얼팬 사용으로 뛰어난 냉각 성능	케이블 타이를 이용한 케이블 정리가 다른 제품에 비하여 떨어짐
S.T.N.C 기술로 저소음 실현	케이블 끝단(전원 공급기에서 나오는 부위)이 엉켜 있다
Active PFC 방식 채택으로 높은 역률 및 유해 고조파 성분 차단과 더불어 고효율 파워 서플라이 실현	동급에 비하여 다소 부담되는 가격
Free Voltage로 편리해진 AC 입력
넉넉한 커넥터와 여유로운 케이블 길이 제공
5.25" 전용 케이블 제공
각종 국제 인증 마크 획득
과전류, 과전압 보호 기능 내장
Providing Fan Monitor Signal 커넥터 제공
Serial ATA 변환 커넥터 기본 제공
1mm 두께의 두꺼운 강판 사용과 코팅 처리
양질의 부품 사용
꼼꼼한 내부 마무리와 내부 부품을 보호하기 위한 다양한 악세사리 사용

요즘 출시되는 전원 공급기들을 보면 각자 자기만의 기능성을 살린 제품들이 출시되고 있는데, ST-352HLP 역시 듀얼팬과 저소음 그리고 전원 공급기로서 기본적으로 갖춰야 할 안정성과 높은 출력, 고효율을 갖춘 제품이다. 동급의 다른 제품과 비교한다면 일반 사용자들이 구입하기엔 다소 높은 가격이지만 Seventeam ST-352HLP는 그에 상응하는 보답을 반드시 해줄 것이다.

마지막으로 개인적인 바램을 적어보자면 전원 공급기로서의 기능이 아닌 다른 부가적인 기능, 즉 사용자 편의를 위한 기능들을 포함했으면 하는 바램을 가져본다.

지금까지 본인의 부족한 글을 읽어 주신 분들께 감사드리며 이상 글을 마치도록 하겠다.

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