뜨거운 여름에도 시원하게… 게이밍 노트북 쿨링 경쟁

HP 오멘 템페스트 쿨링 시스템, 소재부터 설계·제어까지 종합적 접근 돋보여

더운 여름에는 우리가 사용하는 컴퓨터도 더위의 영향을 받는다. 특히 성능이 중요한 게이밍 PC의 경우 이론적으로 높은 성능의 CPU(중앙처리장치)와 GPU(그래픽처리장치)를 갖췄더라도 발열을 제대로 잡지 못하면 제 성능을 낼 수 없는 상황을 마주한다.

최신 고성능 게이밍 노트북 PC 시장에서는 단순히 더 높은 사양의 CPU와 GPU를 탑재하는 것 뿐만 아니라, 제한된 조건 속에서 고사양 CPU, GPU가 내는 발열을 잘 처리할 수 있는 효율적 쿨링 설계가 중요한 경쟁력이 됐다. 이에 주요 PC 제조사들은 게이밍 노트북을 위한 특별한 쿨링 설계를 브랜드화하고 있다. HP 또한 게이밍 브랜드 '오멘(OMEN)'에서 '오멘 템페스트 쿨링(OMEN Tempest Cooling)'으로 쿨링 시스템의 경쟁력을 강조하고 있다.

HP 오멘 17 게이밍 노트북의 내부 쿨링 설계 / 권용만 기자

게이밍 노트북의 성능 완성하는 '쿨링 설계'

최근 게이밍 플랫폼 '스팀(Steam)'의 사용자를 대상으로 한 하드웨어와 소프트웨어 관런 조사에 따르면, 게이머들의 80% 이상이 6코어 이상의 프로세서를 사용하고 있는 것으로 나타났다. GPU 또한 8GB 이상 메모리를 갖춘 경우가 70%를 넘어설 정도로 전반적인 성능 수준이 높아졌다. 게이밍 노트북을 위한 최신 고성능 CPU와 GPU는 본질적으로 데스크톱 PC용 제품과 같은 아키텍처를 공유하는 만큼, 시스템 전체의 쿨링 성능이 게이밍 성능을 결정하는 핵심 요소가 됐다.

지금까지 고성능 '게이밍 PC'의 대표 폼팩터는 '데스크톱'이었지만 이제는 그 중심이 '노트북 PC'로 바뀌고 있다. 당대의 데스크톱 PC급 성능에 도전하는 최신 세대 플래그십급 게이밍 노트북은 이제 최대 시스템 열설계전력(TDP) 250W의 벽을 넘어 300W 수준에 근접했다. 그럼에도 게이밍 노트북은 여전히 '노트북 PC'로의 최소한의 선을 지키고 있다. 노트북 PC의 기준으로는 크고 두껍고 무겁게 보이지만, 데스크톱 PC와는 비교도 안될 정도로 작고 얇고 가벼우면서도 손색 없는 성능이라는 어려운 균형을 맞추고 있다.

물리적 여건에 제약이 큰 게이밍 노트북 PC에서는 동일한 CPU와 GPU를 탑재했어도 성능이 동일하지 않다. 동일한 CPU와 GPU를 썼다고 해도 시스템 전체의 쿨링 설계와 CPU, GPU의 전력 설정 정책에 따라 큰 차이가 나타난다. 예를 들면, 고가의 175W급 '지포스 RTX 5090'을 사용한 게이밍 노트북이라 해도 GPU 최대 전력 설정을 100W 정도로 낮게 제한하면 하위급 GPU에 더 높은 소비전력 제한이 적용된 경우보다 성능이 떨어지기도 한다.

노트북 PC라는 폼팩터 특유의 크기와 무게, 성능과 쿨링 간 '균형'을 벗어나기도 쉽지 않다. 쿨링 설계는 성능은 물론 크기와 무게, 비용에 직결되는 문제다. 그리고 쿨링 설계 이상의 무리한 설정은 게이밍 중 한계를 넘어선 발열에서 제품을 보호하기 위해 성능을 강제로 떨어뜨리는 '쓰로틀링'의 원인이 된다. 게이밍 중 쓰로틀링이 발생하면 순간적으로 성능과 반응성이 크게 떨어지고, 사용자의 게이밍 경험에도 큰 영향을 주게 된다. 

HP 오멘 17 게이밍 노트북에 사용된 팬과 히트싱크 구성 / 권용만 기자

최근 고성능 게이밍 노트북 경쟁은 결국 '쿨링' 경쟁으로 귀결되고 있다. 이제 많은 제품들이 비슷한 CPU와 GPU 조합을 사용하는 상황에서 차별화된 쿨링 설계는 실제 제품 성능 경쟁력으로 직결되기 때문이다. 이에 각 제조사들은 최신 게이밍 노트북 발표에 단지 어떤 CPU와 GPU를 탑재했는지를 발표하는 데 그치지 않고, 제품 전체의 열설계전력과 GPU 소비전력, 쿨링 설계의 효율성을 소개하는 데도 시간을 할애하고 있다.

이러한 변화의 흐름 속에 제품 측면에서도 눈에 띄는 변화가 나타나고 있다. 먼저, 쿨링의 기본이 되는 팬은 단순히 수가 늘어나는 것 이상으로 팬 자체의 설계가 개선되고 있다. 이를 통해 제품의 크기에 미치는 영향을 최소화하면서 공기 흐름을 늘려 쿨링 성능을 개선하는 것이다. 또한 CPU나 GPU에서 발생하는 열을 밖으로 보내기 쉽게 제품 가장자리로 옮기기 위한 방법도 전통적인 히트파이프는 물론 증기 챔버까지 활용하는 경우도 늘고 있고, 칩의 발열을 쿨러로 옮기는 열전도 소재의 성능도 높이고 있다.

최근에는 쿨링 성능 향상을 위해 단순히 팬과 히트파이프를 늘리는 정도에 그치지 않고 공기 흐름 자체를 재검토하는 경우도 늘고 있다. 특히 예전의 고성능 쿨링 구성이 더 많은 공기 구멍을 뚫어 개방성을 극대화하는 형태였다면, 현재는 오히려 꼭 필요한 곳만 뚫어 공기의 유량과 속도를 극대화하는 점이 눈에 띈다. 이런 설계는 이미 데스크톱 워크스테이션이나 데이터센터용 랙 서버 등에서 충분히 효과를 검증한 방법이기도 하다. 

HP 오멘 17의 오멘 템페스트 쿨링 시스템에서는 배기구 3개 구성을 사용한다. / 권용만 기자

모든 트렌드 변화가 집결된 HP '오멘 템페스트 쿨링'

HP가 게이밍 브랜드 '오멘' 제품군에 사용하는 '오멘 템페스트 쿨링' 시스템은 이러한 업계의 트렌드 변화를 통합적으로 반영된 사례다. 이 시스템은 칩에서 쿨링 시스템으로 열을 옮기는 열전도 소재에서부터 열의 이동과 분산, 공기 흐름 등을 실시간 데이터 기반으로 제어해 발열 제어 성능을 극대화했다. 이는 결과적으로 사용자에게 더 높은 성능을 더 지속적으로, 더 쾌적하게 제공해 사용자 경험 수준과 제품 경쟁력을 높인다.

최신 오멘 게이밍 노트북에 탑재된 '오멘 템페스트 쿨링'에서 가장 먼저 눈에 띄는 부분은 공기 흐름 구성이다. 기존 일반적인 고성능 게이밍 노트북에서는 후면과 측면 모서리에 4개 배출구를 사용하는 '4면 배기' 구조를 많이 사용하지만, HP의 경우 오멘 템페스트 쿨링에서 공기 배출구를 3개로 줄였다. 공기가 유입되서 흐르는 경로는 5-way 구성으로 디자인하고, 팬으로 들어가는 공기 유입 경로도 제한해 공기가 의도된 대로 흐르도록 했다.

팬의 성능이 같다면 배출구 면적이 좁을 때 공기 흐름이 더 빨라지고 단위면적당 열 배출 효율이 좋아진다. 하지만 배출구 면적은 열교환을 위한 방열 핀의 절대 면적과 직결되는 만큼 공기 흐름과의 적절한 균형이 필요하다. HP는 여기에 팬 성능까지 이전 대비 높여서 새로운 균형점을 만들었다. 새로운 팬 설계는 블레이드 수를 기존 대비 두 배로 늘리고 두께는 2.5배 더 얇게 만들어 공기 흐름을 더 크게 만들었다. 이러한 변화를 통해 최신 '오멘 16' 모델에서는 2022년 모델 대비 공기 흐름이 약 29% 정도 더 증가했다.

HP 오멘 맥스 16 AMD 제품에 사용된 '오멘 템페스트 쿨링 프로' / 권용만 기자

최신 반도체의 높은 열밀도를 해결하는 것도 최신 게이밍 노트북의 쿨링 시스템에서 중요한 과제다. 이 때 칩과 히트싱크 블록 사이 미세한 빈 공간을 메꿔 면적당 열 전달 효율을 극대화하는 '열전도 물질'의 역할도 주목받는다. 최신 세대 제품에서는 이 열전달물질에 액체금속(Liquid Metal) 소재나 상전이형(Phase Change) 소재를 사용하는 경우가 늘고 있다. HP도 액체 금속과 금속 윤활유의 하이브리드 소재 기반의 '오멘 크라이오 컴파운드(OMEN Cryo Compound)'를 사용해 칩에서 나오는 열을 효율적으로 쿨링 시스템으로 전달한다.

많은 노트북에서 주요 발열원인 CPU, GPU 등의 칩은 제품의 중앙부에, 팬은 가장자리에 있고, 중앙부에 있는 칩의 열을 옮기는 데는 보통 '히트파이프'를 사용한다. 하지만 때로는 히트파이프만으로 충분치 않은 경우가 있고, 열을 넓게 퍼뜨려 처리하는 데 유리한 '증기 챔버'를 사용하는 사례도 있다. HP 제품에서도 '오멘 맥스' 제품의 '오멘 템페스트 쿨링 프로'에서는 증기 챔버와 히트파이프, 팬과 히트싱크 구조를 결합해 공간과 부피 대비 뛰어난 쿨링 성능을 선보이고 있다.

물리적인 쿨링 시스템의 성능을 잘 활용하는 '제어'도 중요하다. 이미 최신 CPU, GPU 플랫폼은 기본적으로 열과 전력에 대한 실시간 제어 기술을 장착하고 있다. HP는 '오멘 템페스트 쿨링'에서 이를 넘어 CPU와 GPU 온도 모니터링에 적외선 열 감지 센서까지 사용하고, '오멘 다이내믹 파워(OMEN Dynamic Power)' 기능과 연동해 효율적으로 전력을 배분, 활용하도록 했다. 

이러한 다양한 기술이 결합된 '오멘 템페스트 쿨링'은 오멘 게이밍 노트북이 지속적으로 고성능을 유지하고, 제품을 더 오래 안정적으로 사용할 수 있도록 돕는다. 고성능 쿨링 시스템은 동일한 발열량도 더 조용하게 처리할 수 있어 사용자의 몸 가까이에서 사용하는 노트북 PC의 사용 중 소음으로 인한 피로감을 줄이고 게임에 더 몰입할 수 있게 한다. 이러한 점은 장기간 안정적으로 사용할 게이밍 노트북에서 HP 오멘을 주목하는 이유이자, 국내 브랜디드 게이밍 PC 시장에서 3년 연속 점유율 1위를 기록한 배경이라 볼 수 있다.

권용만 기자

yongman.kwon@chosunbiz.com