PC 팬의 해부학: 실제로 어떻게 작동할까요?

컴퓨터 팬은 크게 진화한 것 같지 않나요? 이제는 보편화된 RGB를 제외하면 기본적으로 20년 전과 똑같아 보입니다. 하지만 컴퓨터 팬의 모든 물리적 측면이 최종 사용자의 성능에 영향을 미치기 때문에 꼭 그렇지만은 않습니다. 따라서 PC 팬의 주요 디자인 요소를 살펴보고 실제로 어떤 일이 일어나고 있는지 알아보고자 합니다.

여기에 팬의 가장 눈에 띄는 부분이 있습니다. 팬은 공기를 퍼서 PC의 부품으로 밀어주는 실제 부품입니다. 블레이드가 없으면 공기 흐름이 없습니다.

소음과 난기류를 최소화하면서 공기 흐름을 최대화하는 것이 이상적입니다. 제트 엔진만큼 많은 기류를 생성하는 팬은 무엇이든 냉각시킬 수 있지만, 사람들이 컴퓨터에 가까이 앉는 경향이 있기 때문에 실제로 제트 엔진처럼 들린다면 성능 향상은 무용지물이 될 것입니다.

여기에는 처음에 눈에 보이는 것보다 고려해야 할 사항이 더 많습니다. 에어포일의 모양, 각도, 실제 디자인이 모두 앞서 언급한 목표에 기여합니다. 팬이 많은 공기를 밀어내는 것은 어렵지 않지만, 팬이 의미 있는 시간 동안 지속되면서 적당한 소음 수준을 유지하면서 많은 공기를 밀어내도록 만드는 것은 어렵습니다.

팬 블레이드를 더 크게 만드는 것이 도움이 될 수 있지만, PC 케이스는 특정 크기의 팬을 사용할 수 있도록 엄격한 허용 오차로 설계되었으므로 이에 대해 이야기해 보겠습니다.

팬 블레이드의 반경은 이동하는 공기의 양에 직접적인 영향을 미칩니다. 블레이드가 클수록(다른 모든 것이 동일할 경우) 더 많은 공기를 이동시키므로 전체적인 팬의 구조도 중요합니다.

120mm PC 팬의 외부 치수는 항상 120mm이므로 엔지니어링 성능 경쟁은 블레이드를 위해 최대한 많은 공간을 확보할 수 있도록 하우징을 구성하는 데 달려 있습니다. 따라서 팬 하우징의 가장자리를 너무 얇게 만들지 않으면서도 약하게 만들지 않아야 하는 어려운 엔지니어링 과제가 생깁니다. 이는 팬의 다른 부품과 마찬가지로 소재 선택이 매우 중요하다는 것을 의미합니다.

팬 블레이드의 재질은 여기서 중요합니다. 날개가 얇을수록 가볍기 때문에 더 빨리 회전할 수 있지만 너무 얇으면 문제가 발생할 수 있습니다.

높은 정압이 필요한 시나리오에서는 소재 선택이 더욱 중요해집니다. 강력하고 단단한 소재는 압력을 받아도 칼날이 구부러지지 않아 일관된 성능을 유지합니다. 칼날이 구부러지거나 변형되면 두 가지 문제가 발생할 수 있습니다. 하나는 팬의 공기역학이 변화함에 따라 공기를 퍼내고 밀어내는 효율이 낮아지는 것이고, 다른 하나는 블레이드가 휘어지는 것으로 알려진 경우 이를 고려하여 공차를 늘려야 하우징과의 충돌 가능성을 피할 수 있다는 것입니다. 공차가 커지면 블레이드 크기가 줄어들고 다시 효율성이 낮아집니다. 이것이 얼마나 신중한 균형 조정이 필요한지 이제 이해가 되실 겁니다.

물론 공기를 세게 불어넣는 것은 시작에 불과합니다. 팬을 통과하고 빠져나가는 공기의 상태가 정확해야 합니다. 앞서 난기류에 대해 언급했는데, 이것이 다음 섹션의 핵심입니다.

우선 난기류가 들릴 수 있습니다. 배출되는 공기의 난류가 팬 소음에 영향을 미치므로, 예를 들어 두 팬이 40dB에서 얼마나 잘 작동하는지 비교하는 경우, 난류가 더 많은 팬은 소음 표준화 수준을 충족하기 위해 더 느리게 회전해야 합니다.

팬이 공기를 밀어내는 방식도 라디에이터 핀과의 상호 작용에 영향을 줄 수 있습니다. 난기류를 덜 일으키고 배기 콘이 잘 설계된 팬은 라디에이터 핀을 더 효과적으로 덮어 냉각 효율을 높이고 소음을 줄일 수 있습니다.

팬의 회전은 설계상 난기류의 깔때기를 만들어냅니다. 이것이 바로 일부 Corsair 팬의 뒷면에 AirGuide 스테이터 베인이 있는 이유입니다. 이는 팬 회전과 반대 방향으로 공기 흐름을 유도하는 역할을 합니다. 이렇게 하면 넓은 원뿔이 원통에 가까운 모양으로 줄어들어 기본적으로 배기된 공기를 원하는 곳으로 더 정확하게 보낼 수 있습니다.

이 모든 것을 완벽하게 구현했다고 가정해 봅시다. 기류는 비현실적이고 난기류는 날렵하며 소음 수준은 놀라울 정도로 낮습니다. 이제 팬의 베어링을 다시 한 번 살펴봐야 할 것입니다. 베어링은 팬의 가장 중심에 위치하므로 간과해서는 안 됩니다.

팬 베어링의 품질은 설계에서 간과되는 경우가 많지만 매우 중요한 요소입니다. 고품질 베어링은 흔들림과 소음을 줄여 전반적인 성능 향상에 기여합니다.

위의 난류 소음의 효과와 마찬가지로 저소음 베어링은 팬이 더 빠른 속도로 회전하면서 베어링이 소음에 더 많이 기여하는 팬과 동일한 수준의 소음을 낼 수 있게 해줍니다. PC를 사용할 때 노출되는 불편함의 척도로 소음을 사용한다면, 소음이 적은 팬이 시끄러운 팬보다 같은 소음 수준에서 더 많은 성능을 제공합니다.

PC에 가장 적합한 팬을 선택하는 것은 예술과 과학의 조화입니다. 공기 흐름 역학, 기계 설계 및 재료 과학에 대한 이해가 필요합니다.

하지만 이것이 중요한가요? 다른 팬을 사용할 때 CPU 온도에 큰 변화가 있을까요? 상황에 따라 다릅니다. 주요 브랜드의 플래그십 팬의 최고 성능을 비교할 때 그 차이는 상당히 작습니다. 수학적으로 작지는 않지만 5%에서 10%의 차이는 냉각 곡선이 다른 팬보다 10% 더 빠르게 움직이게 합니다. 그리고 솔직히 말해서 가정에서는 900과 1,000 RPM의 차이를 실제로 들을 수 없습니다.

이러한 성능의 팬을 시중의 낮은 성능의 팬과 비교할 때(낮은 가격대를 맞추기 위해 엔지니어링을 강요당했거나 팬 구조에 대한 모든 것이 RGB와 디자인에 우선순위를 둔 경우), 그 차이가 상당할 수 있습니다. 측정된 냉각 성능이 30% 이상 편차를 보이는 경우도 드물지 않습니다. 그리고 일반적인 PC 사용량을 따라잡기 위해 팬이 시끄러워지기 시작합니다.

최고의 팬은 단순히 숫자가 중요한 것이 아니라 부품에 필요한 냉각량과 사용자가 감내할 수 있는 소음의 균형을 맞출 수 있어야 합니다. 케이스의 RGB와 잘 어울려야 하고, 새로 조립하는 구형 PC에 있는 RGB 허브에 연결할 수 있어야 하며, 특정 가격 이하이어야 할 수도 있습니다. 이러한 모든 요소는 사용자의 선택에 달려 있지만, 이제 더 많은 정보를 바탕으로 성능을 판단할 수 있습니다.

물론 이 짧은 강의가 여러분의 내면의 엔지니어를 일깨우지 못했더라도 CORSAIR 팬으로 갈 수 있습니다. 커세어 직원들은 최고 수준의 팬 디자인을 추구하기 위해 위에서 언급한 모든 것에 집착해 왔습니다. 커세어 엔지니어들의 열정이 어디까지인지 알고 싶으시다면 iCUE LINK RX 및 QX 팬을 살펴보세요.