자동차에서 가장 중요한 것은 카오디오도 휠도 아닌 바로 엔진이다. 아무리 인테리어가 좋아도 자동차 엔진이 나쁘다면 그 차는 고급이라는 말을 들을 수 없으며 효율 면에서도 그리 좋은 시스템은 아니다. PC도 마찬가지로 전체 시스템에 전력을 공급하는 전원공급장치가 저급제품이라면 시스템 전체적인 성능 저하가 필연적으로 발생 하게 된다.

PC 시스템을 구축할 때 필수적인 부품이지만 그동안 잘 모르고 있던 전원공급장치의 기본적인 사항과 최신 트렌드에 대해서 알아보기로 하자.


■ 전원공급장치 초보자 가이드

주위를 보면 아직도 전원공급장치를 골라서 사지 않고 케이스 합본 제품이나 아니면 그냥 케이스에 대강 맞춰서 사려는 사용자가 많이 있다. 하지만 전원공급장치의 경우 상당히 중요한 부품으로 일명 시스템의 심장이라 불릴 정도다. 왜냐하면 파워 서플라이의 용량이 부족할 경우 시스템 자체가 부팅이 되지 않을 수도 있으며 전체적인 PC시스템의 절전을 위해선 아주 중요한 부품이기 때문이다.

하지만 아직도 대부분의 경우 규격에 대한 것은 잘 모른 채 용량과 가격만을 확인하고 구매를 하는 경향이 강하다. 그러다 보니 일명 ‘뻥튀기 파워’라고 불리는 저렴하고 보기에만 좋은 제품을 선호하게 되는데 그럴 경우 시스템 안정성이 치명적인 문제점을 가져 올 수 있다. 일명 ‘뻥튀기 파워’의 경우 그 안에 어떤 부품이 들었는지 아무도 모르며 전문가가 보아도 어떤 제원인지를 알 수가 없을 정도다.

이러한 문제점이 있기 때문에 사용자는 우선 온라인상으로 전원공급장치에 대한 간단한 내용을 확인하는 것이 필요하다. 현재 사용하는 시스템의 전력 사용량과 구매하려는 전원공급장치의 성능, 사후 지원 등을 같이 고려를 해봐야 한다.


온라인상으로 현재 인지도나 성능 그리고 사후 지원에 대한 평이 좋은 제품을 선택하는 것은 상당히 쉬우면서도 편한 방법이다. 일명 하이엔드 제품군이 아니더라도 안정적인 성능과 훌륭한 사후 지원으로 긍정적인 평가를 받는 제품이 충분히 있기 때문이다.

신뢰도가 높은 전원공급장치는 온라인상에서 찾아보면 이미 상당히 알려져 있다. 하지만 여기서 확인해야 할 것은 국내에서 판매율이 높다고 신뢰도가 높지는 않다는 것이다. 아직까지 가격으로 승부하는 제품이 많이 있기 때문이다.

실제로 전원공급장치를 구매할 예정이라면 간단히 규격을 확인해 보고 구매할 것을 권장한다. 전원공급장치 측면을 보면 ATX 12V 버전 1.3이나 2.0, 2.2, 2.3이라는 표기가 되어 있는 것이 있는데 최신 시스템일수록 높은 규격을 나타내기 때문에 이것을 고르는 것이 좋은 선택이다.

무조건 최신 규격의 제품이 더 좋은 전원공급장치라고 할 수는 없지만 최근에 구매한 시스템에는 가장 최신 규격의 전원공급장치가 가장 효율적인 전력 공급을 할 수 있다. 게임을 위해 고사양 그래픽 카드를 장착한 경우에는 더더욱 규격을 확인해 보아야 하며 측면에 있는 +12V를 꼭 확인해 보길 권장한다.


마지막으로 전원공급장치 커넥터 중 메인커넥터(24핀)에 하나의 케이블이 빠져 있다고 불량으로 생각하는 사용자가 상당히 많은데 이는 잘못된 생각이다. 이는 ‘-5V’가 제거 되었기 때문인데 해당 전원의 경우 과거 규격인 ISA 제품에서 사용되었던 것으로 현재 출시되는 메인보드에는 전혀 사용이 되지 않는 전압니다. 그렇기 때문에 현재 1.3 규격 이후 제품에는 모두 제거가 됐으므로 사용하는데 전혀 문제가 없다.

■ 전원공급장치 동작 원리

정확하게 말하자면 컴퓨터의 전원공급장치는 AC-DC 컨버터로 이해를 하면 된다. 가정에서 사용하는 교류(AC) 전류를 받아들여서 컴퓨터 시스템에 필요한 3.3V/5V/12V 등의 직류(DC) 전류로 교체를 해서 전원을 공급하는 장치다.

PC라는 것이 전류가 있나(1), 없나(0)의 2진수 체계로 의사소통을 하는 기계이므로 전류는PC에 있어 피나 식량에 해당하는 대단히 중요한 것이다. 그래서 전원공급장치를 보통 PC의 심장이라고들 한다.

전원공급장치의 기본 동작 원리를 말하자면 아래의 4단계를 거치게 된다. 입력 EMI 필터 ⇒ AC to DC 변환 ⇒ DC to DC 변환 ⇒ 출력 필터 입력 EMI 필터 가정에서 사용하는 AC 전력(220V/60Hz)에서 들어오는 전력의 노이즈를 제거하는 역할을 하는 부분으로 일명 ‘노이즈 필터’라고 한다. 가정에서 사용하는 AC 전기는 매번 위 아래로 파동을 일으키며 여러 원인에 의해 PC에 해로울 수 있는 잡음 신호를 발생시킨다. EMI필터부라는 것은 가정용 AC 전기를 전원공급장치에 공급하는 초입단계에서 그런 신호 잡음을 걸러주는 역할을 하는 것이다. 즉 입력 전압을 깨끗하게 만들어 주는 역할을 하는 것이다. 또한 전원공급장치의 DC to DC 스위칭 때 발생하는 스위칭 잡음이 가정용 AC 라인으로 역류하는 것도 필터링해서 막아주기도 한다. AC to DC 변환 입력 EMI 필터에서 한번 걸러져서 깨끗해진 AC 전압을 DC로 변환을 해주는 역할을 한다. 국내에서는 220V AC 전원을 300V DC 전원으로 변환을 해주는 역할을 하는 부분이다. 보통 고급형 전원공급장치일수록 이 단계에서 필수적인 정전압 회로에 신경을 더 많이 쓰게 되는데 이로 인해 비용 상승의 원인이 되기도 한다. 일반적으로 고용량의 캐패시터를 장착하여 안정적인 동작과 고효율을 낼 수 있도록 설계한다. DC to DC 변환 AC to DC 변환을 통해 일정한 DC로 변환된 300V의 DC 전원을 컴퓨터 부품에 사용하는 +12V, +5V, +3.3V로 변환하는 역할을 하며 각종 제어 회로를 모두 포함한 회로 단이다. 이렇게 PC에 필요로 하는 DC 전압을 만들어내는 과정은 보통 여러 개의 스위치를 변환시키는 방식으로 처리되므로 일명 ‘스위칭 변환부’라고 한다. 출력 필터 PC 부품은 전기에 매우 민감하므로 DC to DC 변환 과정을 통과한 전기를 그대로 사용하지 않고 최종적으로 다시 한 번 필터링 해서 규격에 맞는 전압으로 맞춰서 출력을 시키는 과정을 말한다.

위와 같은 방식으로 가정에서 사용하는 전기를 PC에 출력할 준비를 끝내게 되면 전원공급장치는 비로소 메인보드에 파워 굿 시그널(Power good signal)을 보내게 된다. 이 신호를 받은 메인보드의 타이머칩(Timer Chip)은 CPU에게 다시 리셋 시그널(Reset signal)을 보내게 된다. 어느 정도 안정성이 확보됐다 싶으면 리셋 시그널이 끊어지고 CPU가 클리어(Clear) 작업과 함께 바이오스 내용을 메모리로 읽어 들인다. 즉 PC의 부팅 과정이 시작되는 것이다.

기본적인 4단계의 기본회로 외에도 전력효율과 전자파 감소 등에 중요한 역할을 하는 ‘액티브(Active) PFC’ 회로나 갑작스런 사태에 시스템을 보호해 주는 ‘과전압 방지회로’ 등이 잘 갖춰져야만 한다. 뻥튀기 파워와 좋은 파워의 차이는 4단계의 기본회로에 사용된 제품이 얼마나 신뢰도 있느냐 하는 것과 ‘과전압 방지회로’ 같은 안전 회로를 얼마나 잘 구비했느냐 이다.

■ 전원공급장치의  전압종류

일반적으로 전원공급장치에 붙어 있는 위와 같은 스티커를 보면 해당 전원공급장치가 어떤 종류의 DC 전압을 제공하는지 알 수 있다. 여러 가지 전압 중 가장 중요한 것은 +12V/+5V/+3(3.3)V라고 할 수 있다.

+12V는 일반적으로 모터가 돌아가는 것에 사용되는 것이라고 보면 된다. 즉 메인보드에 연결되지 않고 HDD, ODD, FDD에 직접 연결되어 해당 기기 모터를 구동시키거나 PC 케이스의 팬 모터를 구동시키는데 사용이 된다. 요즘은 CPU와 그래픽카드 등이 고성능화되면서 +12V의 중요성이 점점 커지고 있다.

+5V는 HDD나 Power의 작동 LED를 켜는데 사용되며 마우스와 키보드를 구동할 때도 해당 전압을 사용한다. +3(3.3)V 주로 메인 보드에 있는 각종 IC회로 등을 구동시키는데 사용이 되며, 각종 USB장치등도 이 전압을 사용한다.

최근 그래픽 카드와 CPU가 고성능화 되면서 그래픽카드 하나만 해도 풀 로드(Full Load) 시에 200W이상의 전력을 쓰는 경우도 있다. 그렇기 때문에 전원공급장치가 공급하는 전압들 중에서 가장 높은 전압인 +12V 전입의 중요성이 갈수록 커져가고 있다.
 
■ ATX 12V Ver 2.3

ATX 12V Ver 2.3은 과거 2.2 규격보다 +12V 전력이 더 강화가 되었으며 +3.3V와 +5V가 기존보다 좀 더 줄어든 것이 가장 큰 차이점이다. 점차 CPU와 그래픽 카드 전력 사용량이 늘어나고 있는데 대부분이 +12V를 이용한 전력을 기본으로 사용하고 있다. 그래서 +12V 비중이 한층 강화가 되고 있는 것이 현재 트렌드이다.

또한 최근 제품효율에 관한 내용이 강화되고 있는데 전 세계적으로 그린 마케팅이 기본으로 인식 되어 있고 용량이 과거보다 점차 고용량화되었기 때문에 나타난 현상이다.

그 대표적인 예가 바로 80플러스 인증에 관련된 사항으로 업체 간에 이미 효율 경쟁은 상당히 치열하게 진행되고 있다. 80플러스 인증이란 AC 전원을 컴퓨터 내부 DC 전원으로 바꿨을 때 효율성이 80% 이상이라는 의미로 에너지 낭비가 일반 제품에 비해 획기적으로 줄어드는 것을 말한다. 한편 80플러스 인증은 현재 기본, 브론즈(BRONZE), 실버(SILVER), 골드(GOLD) 인증으로 세분화가 되었다.

단순히 효율이 증가함에 따라 얻는 전기세에 관한 부분을 제외하고라도 전원공급장치 발열량 감소에 따른 소음도도 낮출 수 있다. 또한 효율이 높다는 것은 열에너지로 낭비하는 부분이 줄어들기 때문에 그 만큼 쿨링에 유리하게 되고 그에 따른 팬 RPM도 감소하게 된다. 그래서 정숙한 사용자 시스템 환경이 구축 가능하다.

또한 최근에는 전원공급장치 업체 간의 고효율을 위한 다양한 설계 방식이 선보이고 있는데  주로 고효율과 +12V 비중 강화에 따른 설계 방식을 선보이고 있으며 기존 포워드 컨버터(Forward Converter) 방식이나 더블 포워드 컨버터(Double Forward Converter) 회로 방식 이외의 이중 PCB 방식 등의 회로를 한층 업그레이드한 방식의 회로도 나올 것으로 보인다.

특히 더블 포워드 컨버터 방식 회로의 경우 회로 간소화로 인한 부품의 신뢰성을 인증 받은 고가의 부품이 많이 사용이 될 것으로 보인다. 그래서 하이앤드 제품의 경우 신뢰성이 높은 일본산 부품이 많이 사용이 되고 있다.
 
마지막으로 최근 2.3 규격을 출시한 제품들이 하나둘씩 출시를 하고 있지만 아직까지 많은 제품이 출시를 하고 있지는 못한 것도 사실이다. 하지만 내년에는 2.3 규격을 기반으로 하는 제품이 다수 출시될 것으로 보이며 다양한 방법으로 +12V를 강화시킨 제품들이 선보일 것으로 보인다.