[파워서플라이 총정리] ③구입 전 옥석가리기

[전원공급장치에 관한 기본 상식]

전원공급장치의 안쪽은 어떻게 생겼을까?

냉각팬

전원공급장치에 장착되어 있는 냉각팬은 자체에서 발생하는 열을 식혀주고 PC 케이스 내부의 온도를 조절하는 역할을 한다. 즉, 케이스 외부의 차가운 공기를 팬을 통해 케이스 안으로 유도하고, 내부의 더운 공기는 케이스 아래쪽의 구멍을 통해 밖으로 빠져나가게 하여 내부 온도를 낮추게 된다.

스위칭 트랜지스터와 코일

전원공급장치는 코일과 함께 트랜지스터에서 발진되는 주파수의 용량에 따라 전압 출력을 조절한다.

파워 트랜지스터

높은 전압을 제어하는 데 사용하는 장치다.

파워 MOS 트랜지스터

전기장 효과 트랜지스터. 고내압, 고출력, 고주파 등에 대한 트랜지스터로서 사용된다.

FDD, HDD 연결 커넥터

대용량 저장장치 연결 커넥터와 케이블 구성이 동일하지만, 크기와 모양은 다르다. 디스켓 드라이브 계열의 저장장치는 같은 모양의 커넥터를 사용한다.

메인보드 전원 커넥터

직류로 변환된 전원은 케이블과 커넥터를 통해 출력된다. 전원공급장치의 케이블은 여러 가지 색상으로 제작되는데, ATX 규격에 따라 각 색상별로 공급 전원과 사용 용도가 정해져 있다. 참고로, 메인보드 전원 커넥터는 20개의 핀으로 구성되어 있다.

전원 케이블의 색상으로 살펴본 전압

앞서 PC가 동작하는 데 필요한 전압은 3.3V, ±5V, ±12V라고 설명했다. 그 중 메인보드는 이 5가지 전압을 모두 쓰게되며, 나머지 드라이브 장치는 +5V와 +12V를 쓴다.

좀더 알기 쉽게 전원공급장치의 메인보드 커넥터에 있는 선들을 살펴보자. 커넥터에 연결된 선들은 서로 다른 색상으로 되어 있는데, 이 색상에 따라 흐르는 전압이 달라진다. 즉, 노란색 선에는 +12V, 빨간색에서는 +5V의 전압이 흐르게 되며, 검정색 선은 접지에 사용된다. 또, 메인보드 커넥터에만 있는 보라색 선에는 3.3V, 흰색 선에는 -5V, 파란색 선에는 -12V의 전압이 흐르게 된다.

전원공급장치 테스트는 이렇게

전문 전원공급장치 벤치마크는 이렇게

전원공급장치를 전문적으로 테스트하기 위해서는 많은 장비들이 필요하다. 이런 까닭에 벤치마크를 한다는 그 자체가 상당히 어려운 품목이다.

원래 아래에 나올 항목들은 벤치마크 항목이라 하기보다는 전원공급장치 품질검사의 일부라 할 수 있다. 처음 설계된 대로 제대로 만들어졌는지, 제대로 동작하는지 테스트하는 항목이다. 본디 더욱 많은 항목이 있지만 기본적으로 꼭 필요한 항목만 적어보았다.

[테스트에 사용되는 장비들]

1. 정격 출력 및 효율성 테스트

정격 출력 테스트란 말 그대로 제품에 표시된 전압이 제대로 출력되는지 알아보기 위한 테스트다. 전원공급장치의 출력이 제품에 표시된 사양보다 크게 떨어지는 경우가 많이 있기 때문에 벤치마크에서 반드시 확인해야 할 가장 중요한 항목이라 할 수 있다. 테스트를 하다보면 정격 출력을 재대로 내지 못하는 제품은 캐패시터나 트랜스가 타는 경우도 볼 수 있다.

예를 들면 300W 전원공급장치를 기준으로 3.3V는 14A의 출력을, +5V는 17A의 출력을, +12V는 13A의 출력을, -5V는 0.5A의 출력을, -12V는 0.5A의 출력을, +5Vsb는 1.5A의 출력을 낸다면 300W의 출력을 제대로 내는 것이다. 일정한 전압의 전류를 소비해주는 일렉트릭로더로 출력을 테스트한다. 전원공급장치가 타거나 파손되지 않는다면 테스트는 무사히 통과되는 것이다.

정격 출력 테스트를 하면서 할 수 있는 테스트가 또 하나 있다. 바로 효율성 테스트다. AC를 DC로 변환하는 과정에서 손실이 일어나다. 그래서 300W의 출력을 내기 위해서는 300W 이상의 AC 전원을 입력해야 한다.

일반적으로 제대로 만들어진 전원공급장치들은 효율(전원공급장치의 효율성은 ‘(출력 전력/입력 전력)×100'으로 계산하는데, 이 수치가 높을수록 소비 전력이 적어진다.) 75%을 보여준다. 하지만 제대로 만들어지지 못한 전원공급장치는 70% 이하에 그친다.

출력을 같을지는 몰라도 입력되는 전력이 높기 때문에 똑같이 PC를 사용하더라도 전기요금이 더 많이 나온다. 300W를 기준으로 약 5%정도의 효율 차이라고 하면 15-20W다. 일년 단위로 계산한다면 이것도 무시할 수 없는 전기요금이다.

2. 입력 허용 전압 테스트

일반적으로 한전에서 공급하는 전압(220V를 기준으로 함)은 210V에서 230V 사이니다. 물론 이것은 평균적인 수치이고 지역이나 환경에 따라서 차이가 있을 수 있을 수 있다. 가령 전력 사용량이 많은 곳에서는 이 전압의 변동폭은 더 심할 수 있다.

입력 허용 전압 테스트는 이처럼 전압이 고르지 못한 환경에서 전원공급장치가 PC에 안정적인 전원을 제공하는지 알아보기 위한 테스트다. 이 테스트에서는 멀티미터를 이용해 한전에서 공급하는 기준 전압보다 낮은 180V와 기준보다 높은 260V 환경에서 각각의 단자에서 출력되는 전압을 테스트를 실시한다.

이 테스트에서는 180V를 공급했을 때 나오는 전압과 264V를 공급했을 때 나오는 전압의 차이가 ±1% 내외로 적을수록 안정적이라고 볼 수 있니다. 전압이 고르지 않은 환경에서 PC에 가장 안정적인 전원을 제공하는 제품이 좋은 제품이다.

3. 교차 출력 전압 테스트

교차 출력 전압 테스트는 출력의 안정성을 테스트하는 항목이다. 전원공급장치가 연결되는 메인보드 주변기기의 특정 부품에 문제가 생겨 갑자기 출력 전압이나 전류가 높아지거나 낮아질 때 전압의 변동폭이 얼마나 되는지를 알아보기 위한 것이다.

예를 들어 하드디스크에 이상이 생길 경우 공급되던 +5V와 +12V의 전압이 달라질 수 있다. 이 때 변동되는 전압의 폭이 작아야 다른 부품에 영향을 주지 않는다. 그래서 특정 전압의 전류를 높이거나 낮춤으로써 다른 전압의 변동폭을 측정하는 테스트다.

테스트는 각 단의 전압에 정격 출력에 대항하는 최대 전류를 인가하고, 특정 전압의 전류를 최대, 최소로 변화시켜 전압의 변동을 측정하는 방법으로 진행한다. 변동폭은 ±5% 내외여야 정상이다.

4. 리플 테스트

PC에 공급되는 DC 전원은 그래프로 그리면 일정하게 직선을 유지해야 하지만 현실적으로는 그렇지 못하다. 한전에서 공급되는 AC 전원을 PC에 맞는 DC 전원으로 바꾸는 정류 과정에서 AC를 DC로 완벽히 바꿀 수 없기 때문이다. 따라서 실제로 출력되는 전압에는 약간의 미세한 전압 변동이 생기게 되는데, 이것을 리플이라 한다. 일종의 노이즈이기 때문에 리플노이즈라는 표현을 쓰기도 한다.

리플 테스트는 그 변동폭이 어느 정도인지를 확인하기 위한 테스트다. 리플 테스트는 3.3V와 ±5V, ±12V 출력단자에서 나오는 출력을 보다 정밀하게 측정할 수 있는 멀티미터나 오실로스코프를 주로 사용한다. 아래의 표는 인텔이 전원공급장치 제조 업체에 권장하는 리플의 허용범위다.

5. PGS 테스트

PC의 전원 버튼을 누르면 전원공급장치는 각 PC 각각의 부품으로 전원을 공급한다. 메인보드는 각 부품에 공급된 전원이 적합한지, 아닌지 판단을 하여, 특정 신호로 전원공급장치로 다시 보내게 딘다. 전원이 불안하거나 적합하지 않다면 전원 차단 신호를 보내게 될 것이고, 전원이 적합하다면 계속 전원을 공급하라는 신호를 보낸다.

이 특정 신호를 전문용어로 PGS(Power Good Signal)라고 한다. PGS 신호는 전원이 공급된 직후 100~500ms 이내에 나와야 정상이며, 전원이 차단된 경우에는 1ms 이상 되어야 하드디스크 등에 무리를 주지 않는다. 만약 이 신호가 제대로 나오지 않는다면 안정적인 전원을 공급했더라도 PC에 심각한 오류를 일으킬 수 있기 때문에 중요한 테스트 가운데 하나다. 이 테스트는 오실로스코프로 테스트한다.

6. 회로 보호 기능 동작 여부 테스트

PC 부품의 회로나 장치가 단락(합선)되거나 PC 부품들이 전원공급장치의 한계를 초과하는 전원을 요구하게 되면 전원공급장치에 과부하가 걸린다. 이런 경우 전원공급장치는 전원을 차단해 PC 부품들이 타거나 손상되지 않도록 보호하는 회로 보호 기능을 지원해야 한다.

회로 보호 기능이 동작할 경우 각각의 출력 단자의 출력 전압은 0V 내지 2V 미만이 되어야 정상이다. 이러한 테스트를 통과한 전원공급장치는 PC 내부에서 회로가 단락되거나 전원공급장치에 과부하가 걸리는 경우에도 안심하고 사용할 수 있다.

7. 소음 테스트

컴퓨터 소음의 주범 중 하나는 전원공급장치의 냉각팬이다. 온도에 따른 팬의 속도가 제대로 변하는지 소음은 적은지, 수명은 오래가는지 알아보는 테스트다. 소음은 당연히 낮을수록 좋다. 참고로 흔히 쓰는 무소음이라는 표현은 잘못된 것이며, 저소음이라고 해야 옳다.

이 이외에도 약 30가지의 벤치마크 항목이 있다. 앞에서도 이야기했지만 어쩌면 벤치마크 항목이 아닌 필수 품질검사 항목이라 할 수 있다. 어느 하나 중요하지 않은 항목이 없기 때문에 품질테스트를 제대로 하는 믿을 수 있는 제조사의 제품을 구입하는 것이 좋다고 할 수 있다.

■ 내 손으로 직접 테스트하는 간단한 벤치마크

전문가가 테스트하는 벤치마크는 어쩌면 사용하는 사용자의 입장에서는 그냥 참고 자료일 뿐이라고 할 수 있다. 내 PC와는 환경이 다르고 실제로 내 PC에서 제대로 동작하지 않을 가능성이 있다 또한 소위 말하는 호환성 내지는 궁합이라는 것이 안 맞을 수도 있다.

그래서 이번에 내 PC에서 테스트 할 수 있는 간단한 벤치마크를 준비했다. 직접 내 PC의 전원공급장치를 테스트한다면 제대로 동작을 하는지 뭐가 문제가 있는지 진단을 할 수 있어 보다 안심하고 PC를 사용할 수 있을 것이다. 거창하게 벤치마크라 할 정도는 아니지만 누구나 쉽게 할 수 있는 간단한 전원공급장치 테스트를 해보았으면 한다.

준비물 : 멀티미터 (아날로그, 디지털 모두 가능), 전원공급장치 연장 케이블

일반적으로 12V와 5V는 멀티미터로 쉽게 측정을 할 수 있다. 하지만 메인보드에 들어가는 전원의 전압은 측정이 불가능하다. 그래서 전원공급장치의 연장 케이블로 메인보드에 들어가는 전원의 전압을 측정한다.

전원공급장치 연장케이블의 색에 따라 전압을 확인한다. (색에 따른 전압은 아래의 표를 참고한다. 제품에 따라 색은 다소 차이가 있을 수 있다.) 측정하고자 하는 전압에 멀티미터를 연결한다. PC의 전원버튼을 누르고 전압 변동폭을 지켜본다.

마찬가지로 다른 전압의 변동을 측정한다. 측정이 완료가 되었으면 각각의 전압의 변동폭이 어느 정도인지 확인한다. 모든 전압의 변동폭이 1% 내외면 문제가 없다고 할 수 있다.

*검은색은 접지(Ground)입니다.

*테스트에 사용된 전원공급장치는 한미 마이크로닉스다.

좋은 전원공급장치 선택요령

1. 출력 전압이 일정한 제품이 좋다.

사용자가 확인할 수 있는 몇 가지 안 되는 항목 가운데 하나가 전압테스트다. PC를 사용할 때나 사용하지 않을 때 출력 전압이 변동 없이 일정하게 나오는 전원공급장치가 좋다.

2. 팬 소음이 적은 제품이 좋다.

이 것도 사용자가 확인할 수 있는 항목 가운데 하나다. 스트레스를 주는 소음도 하나의 공해로 인정받고 있는 요즘 꼭 살펴봐야 할 항목 가운데 하나다. 팬의 종류나 수명도 점검하자.

3. 효율이 높은 제품이 좋은 제품이다.

PC에서 쓰는 소비전력은 의외로 높다. 형광등 하나가 40W라는 것을 감안한다면 3-4개의 형광등을 동시에 사용하는 것과 비슷하다. 이것은 개인적으로 테스트가 불가능하다. 믿을 수 있는 제조사의 제품을 구입하거나, 벤치마크 사이트의 자료를 참고한다.

4. 보호회로는 필수

전원공급장치를 보면 각종 보호회로가 있다. 외부 전원이나 내부 전원에 문제가 있을 때 즉시 전원을 차단을 해줄 수 있는 보호회로가 없다면 큰 손실이 따를 수 있다. 전원공급장치를 고를 때 꼭 살펴볼 항목 가운데 하나다.

이 항목은 제품 카탈로그나 사양에 포함되어 있는 경우가 많다. 꼼꼼히 살펴보는 것이 만일의 사태를 대비하는 데 좋다.

5. 최신 메인보드의 전원규격을 만족하는가?

메인보드의 전원규격은 VRM으로 구분한다. 최신 펜티엄4 메인보드는 VRM 10.0 규격을 따른다. 이 규격을 따르면 무난히 쓸 수 있다. 또한 ATX 12V V1.3 규격을 만족해야 최신 펜티엄4와 애슬론 64용 메인보드를 제대로 쓸 수 있다.

6. 시리얼 ATA 커넥터는 기본지원

시리얼 ATA 하드디스크를 어렵지 않게 볼 수 있다. 전원 단자 변환 젠더를 쓰는 것보다 전원공급장치에서 지원하는 것이 더 믿을 수 있기 때문에 살펴볼 항목 가운데 하나다.

이제는 직접 테스트해보고 구입하자

지금까지 전원공급장치에 대해 알아보았다. 벤치마크 결과도 중요할 수 있만 벤치마크 결과만 보고 특정 제품이 좋다는 것은 많은 오해를 불러올 수 있다. 입력되는 전원의 조건이 일정할 수 없고, 메인보드나 주변기기가 동일한 조건이라고 할 수 없다. 그래서 이번 구매가이드에서는 자신이 사용하는 전원공급장치가 좋은 제품인지 어디 문제가 없는지 직접 확인해보는 것도 좋을 것 같아 기획된 것이다.

특정 제조사의 제품이 무조건 좋은 것은 아니다. 또한 값비싼 전원공급장치가 무조건 좋은 것도 아니다. 자신이 쓰는 PC에서 무난히 잘 동작하면 그 제품이 좋은 전원공급장치라 할 수 있다.

이제는 기본적인 테스트는 직접 해보고 믿을 수 있는 제품을 구입하자. 그것이 어렵다면, 전원공급장치에 대한 투자를 아끼지 마시기 바란다. 불과 몇천원, 몇만원을 아끼다가, 몇백만원이 넘는 컴퓨터를 망가트릴 수 있는 부품이 바로 전원공급장치이기 때문이다. @

[파워서플라이 총정리] ① 동작의 원리는?

[파워서플라이 총정리] ② 파워서플라이 11선