🔤™ Hot Oil #2 (시스템 설계, 구상)

본 글은 1편에서 이어지는 글입니다. 아래 링크를 통해 처음부터 보시는 것을 권장드립니다.

이전 글: Alphabet H/ Hot Oil #1

 

그럼 다시...

---

3.1 주저리주저리

앞선 3. 부품 선정 단계에서 분량 조절로 인해 말하지 못한 부분들을 모아 정리해두었습니다.

 

전성비 견적을 맞추려면?

사실 전성비를 생각한다면 최신 르누아르 이상 AMD APU로 가는 것이 맞습니다. 인텔은 14 nm++++-+-+/x공정으로 전성비가 썩 좋지 않을뿐더러 내장 그래픽 또한 효율이 떨어집니다. AMD APU로 간다면 내장 그래픽으로 외장 그래픽 성능을 내니 같은 성능에서 전력 소모도 줄일 수 있고 같은 이유로 발열량도 줄어듭니다.

성능을 중요시하는 빅코어보다 낮은성능에서 높은전력을 소모하는 리틀코어

인텔 내장그래픽의 경우 성능에 비해 전기를 많이 소모하므로 절대적 전력소비는 적을지언정 효율은 떨어지기 때문에 AMD로 가는 것이 좋습니다. 효율 떨어지는 리틀코어 같은 느낌이라고 보시면 됩니다.

저는 예외적으로 보드 값과 cpu값을 아끼기 위해 B150M hyper보드를 끝까지 들고 있는 겁니다. 1151이여 영원하라.. 1200 소켓은 2세대 만에 버려졌더군요?

 

수조로 적합한 재질 유리, 아크릴, PC

스크래치와 관련된 경도는 유리 아크릴 PC순으로 강합니다. PC가 비교적 스크래치에 약합니다. 유리는 월등히 강합니다. 표에는 없지만 PC의 경도 값은 M87~91입니다.

강도는 PC 아크릴 유리 순으로 강합니다. PC가 월등히 강합니다. PC의 강도값은 50~100입니다.

 

굴곡강도는 물성표 상으로 아크릴이 PC보다 같거나 좋고 유리가 생각보다 약합니다. 응력 변형도 곡선을 봐야 알 것 같지만 유리는 적은 저항에서 휨도가 극단적으로 낮다지만 한계치가 낮아 물성표상 수치가 적은 것 같습니다.

어느 블로그에서 PC가 휨도에 강하다는 글을 보아 3차에서 아크릴로 정한 재질을 4차에서 PC로 변경했는데 물성표를 보고 난 후에 다시 아크릴로 변경했습니다. 아크릴이 스크래치에도 강하고 투과율과 열 전도율이 조금 더 좋습니다.

 

서버에서 외장그래픽을?

위에서도 말했듯 가정집에서 24시간 돌아가는 컴퓨터를 만들 때는 전기세를 생각하거나 부모님께 한소리 듣지 않으려면 아이들 전력을 낮추는 게 매우 중요합니다. 이 정도 사양에 이 정도 목적을 가진 서버는 대부분 아이들 상태로 유지될 테니까요.

하단의 IGPU 멀티모니터 라는 옵션이 있다.

PCIe장치의 전력 소모를 낮추기 위해서는 장치 관리자에서 장치를 제거하면 됩니다.

그럼 화면은 어떻게 보냐고요? 외장 그래픽이 아닌 내장 그래픽을 이용하여 화면을 출력하면 됩니다. 외장 PEG를 장착하고도 내장 그래픽을 사용하는 방법은 바이오스에서 "igpu multi monitor"라는 옵션을 활성화해주면 됩니다.(제조사별로 상이할 수 있음)

내장 그래픽으로 화면 출력을 할 거면 외장 그래픽은 왜 달았냐고요? 외장 그래픽은 나중에 서버에서 동작할 VM에서 패스스루를 이용해 활용하면 됩니다.

 

전성비를 고려할 때 HDD vs SSD

먼저 각 저장매체는 특성에 따라 소비전력이 다르므로 여러 상황으로 나누어서 생각해봐야 합니다.

정확한 비교자료 등이 없어서 일부 *뇌피셜입니다

그냥 허전해서 넣은 단순참고용 이미지 신뢰도 보장못함

*읽기 시

소비전력 자체는 SSD가 적거나 비슷할 것 같습니다. 다만 절대적인 일처리 속도가 SSD 측이 우월하므로 전력을 소비하는 시간이 짧아 같은 일이더라도 총소비량은 적을 것 같습니다. 따라서 전성비로 보았을 때 SSD의 승

 

쓰기 시

SSD는 삭제, 쓰기 등의 셀의 내용을 변경해야 할 때 전력 소모가 가장 많기 때문에 HDD에 비해 쓰기에서 전성비가 불리합니다. 절대적인 속도가 빠르긴 하지만 읽기, 아이들 때보다 높은 전력을 소모합니다. 데이터를 지속적으로 변경하는 경우 HDD가 유리합니다. HDD승 하지만 일정 양의 데이터만 변경하는 경우는 예외로 하겠습니다.

 

아이들시

볼 것도 없이 SSD가 승이지만 HDD의 플레터가 돌아가지 않는 상황에서는 HDD가 더 낮다는 의견도 있었습니다. 다만 HDD 플레터가 정지할 경우 다시 가속할 때 전력이 많이 소모되므로 절전에서 전환이 더 자유로운 SSD의 승이라고 보겠습니다

 

정리하자면 전성비를 고려할 때

SSD를 사용하기에 최적환경: 빈번한 읽기, 적은 쓰기, 작업의 양이 정해진 환경

최악 환경: 빈번한 데이터 삭제, 쓰기 환경

HDD를 사용하기에 최적환경: 지속적인 읽기 쓰기로 사용량이 많은 환경

최악 환경: 플레터가 정지, 가속을 반복하는 사용 패턴

 

SSD 중에선 SATA vs NVMe

별 의미없지만 허전해서 넣은 참고이미지. 데이터도 수정이 필요해보인다.

NVMe가 발열이 많으므로 더 비효율적이고 에너지를 많이 소모할 것 같지만 속도가 빨라서 같은 일을 할 때 소모하는 에너지의 총량은 적습니다. P31 GOLD 제품 사용하시면 됩니다.

 

CPU의 전력 소모, 발열

밥을 먹는 사람에 비유하자면

밥을 먹는 속도 = 클럭

숟가락의 밥의 양 = 로드율

먹는 양 = 성능

숟가락을 잡는 힘 = 전압

체온 = cpu온도

라고 생각하시면 됩니다.

밥을 빨리먹기위해선 손에 힘을 더 주어야 합니다.

고성능 중점

오버클럭 환경에선 어떨까요? 순정 CPU들은 숟가락의 밥의 양에 따라 손목 힘과 먹는 속도를 조절합니다. 밥의 양이 많지 않을 땐 천천히 먹으면서 손에 힘을 풀고, 많이 먹을 땐 빨리 먹으면서 손에 힘이 더 들어가는 방식입니다. 이런 테크닉이 스피드스텝입니다.(인텔 기준) 하지만 일반적인 오버클럭 환경에선 클럭과 전압을 고정합니다. 먹는 속도와 팔힘을 최대속도로 일정하게 고정하는 거죠. 그렇다고 체온이 막 올라가진 않습니다. 왜냐하면 항상 한 숟가락 한 숟가락마다 밥을 꽉꽉 채워 넣을 양의 밥을 먹진 않기 때문에 숟가락을 움직이는데 드는 힘이 크지 않기 때문입니다. 숟가락을 잡는 힘은 늘어났어도 밥이 많이 담겨 있지 않으니 팔을 빠르게 움직여도 힘이 많이 들지 않는 것이죠. 컴퓨터는 상시 풀로드 환경이 아니니까요. 대부분의 시간 동안엔 숟가락에 밥 한 톨 두 톨 만을 채워서 먹게 됩니다. 실제 환경에선 배수와 전압은 고정되어있지만 전류량(A/암페어)이 적게 들어가기 때문에 발열량과 전력 소모가 크지 않고, 유효 클럭이 떨어지는 것입니다. 오버클럭을 하지 않았을 때보단 비효율적이긴 합니다. 또 이 차이는 오버클럭보단 전력 관리 기술의 유무에 따른 차이이기도 합니다. 다만 오버클럭시 일반적인 경우에선 전력 관리기술을 끄기에 그 예로 들었습니다.

 

Voltage offset 검색시 최상단에 위치한 이미지를 무단도용하였습니다.

전성비 중점

그럼 전성비가 중요한 환경에선 이점을 이렇게 활용하면 좋습니다. 상황에 따라서 하는 일의 속도를 조절하는 방법과 일을 할 때 드는 힘을 줄이는 방법, 최대 먹는 속도를 제한하는 방법이 있습니다. 이는 컴퓨터에서 각각 스피드스텝, 언더 볼팅, 언더 클럭으로 나타납니다. 스피드스텝은 밥의 양이 많지 않을 때 먹는 속도를 줄이는 방법입니다. 언더 볼팅은 수저를 잡는 힘을 줄이는 방법이고 언더 클럭은 먹는 속도에 제한을 두는 것입니다.

  -스피드스텝은 기본적으로 활성화가 되어있습니다. 동일한 작업량이라면 고 클럭으로 빠르게 끝내는 게 좋을 수 도 있겠지만 고 클럭을 달성하기 위해선 높은 전압이 필요하기 때문에 효율이 떨어집니다. 따라서 적은 양의 일이라면 낮은 클럭으로 마감시간에 늦지 않게만 일을 합니다.

  -언더 볼팅은 숟가락을 잡는 손에 들어가는 힘을 빼는 것으로 이해하면 쉽습니다. 숟가락을 잡는 불필요한 힘을 빼니 조금 피로도가 덜 하겠죠. 대신 힘을 너무 빼게 되면 밥을 못 먹으니 적정선을 유지해야 됩니다. 사람마다 근육량이 다른 것처럼 코어 수율마다 이 값도 다르겠죠.

  -언더 클럭은 제한을 두는 것인 만큼 최대 성능을 포기해야 합니다.

 

SMT기술인 하이퍼스레딩은 이렇게 이해하면 쉽습니다. 이 사람은 양손잡이라 두 손으로 모두 밥을 먹습니다. 그렇다고 먹는 속도가, 성능이 두배가 되지는 않습니다. 멀티태스킹도 되지 않고 입은 여전히 하나이기 때문입니다. 따라서 양손으로 동시에 먹지는 못합니다. 다만 한쪽 손이 새로운 음식을 기다리는 동안에 한 손 잡이는 음식을 기다리느라 밥을 못 먹지만 양손잡이는 다른 손으로 다른 음식을 먹을 수가 있습니다. 따라서 분명한 차이는 있는 거죠. 주의해야 할 점은 코어의 효율이 올라가는 것은 아닙니다. 손목에 힘을 빼는 것도 아니고 더 나은 수저를 쓰는 것도 아니고 그저 남는 시간에 밥을 더 먹은 것일 뿐입니다. 힘은 밥을 먹은 만큼 썼겠죠.

 

 

기타 ES CPU

Desbluqueado는 배수락, Muestra de ingenieria는 엔지니어링 샘플(ES)입니다.

 

그시절 가성비 CPU 6400t

4C/8T

6400t에 이어서 QL2X, 3X가 나와 배수오버가 가능했지만 요새는 매물이 거의 없다고 보면 됩니다. 단종 아닌 단종 모델.. 6400t와 달리 노트북 기반 CPU입니다. 오리지널 모델은 7820HK로 추정됩니다.

 

6C/12T

저전력 가성비 CPU QNCT

QNCT는 싱글 3.6, 올코어 3.3Ghz임에도 6/12 덕에 멀티성능이 7700k 정도가 나와주지만 요즘 CPU에서 3.3기가짜리 CPU를 사용하기엔 뭔가 답답합니다. 8세대 이후 non-k 모델에서는 BCLK오버가 안되기 때문에 추가적인 높은 성능을 기대하기는 어렵습니다. 좋게 보자면 그만큼 전력을 적게 먹는다는 점이 특징입니다. 발열 관리가 제한적인 ITX나 높은 퍼포먼스보단 전성비가 중요한 시스템에 좋을 것 같습니다. 3.3 풀로드시 전력 소모는 50W 내외. 성능은 싱글 972 멀티 6819. 오리지널 모델은 8750H/8850H로 추정됩니다.

 

QNCT의 멀티코어 성능이 아쉬웠다면 QTJ2가 좋은 선택지입니다. R0스테핑으로 CPU게이트 하드웨어 보안패치도 되어있고 올 코어 4.0로 CPU의 기본 성능 포텐셜은 아쉽지 않게 끌어낼 수 있습니다. 가격은 10만 원 초반으로 좀 더 비싼 편이고 QLX모델 마찬가지로 매물 구하기가 힘든 단점이 있습니다. 4.0 풀로드시 110W 내외 전력 소모. 성능은 싱글 1152, 멀티 8238. 오리지널 모델은 9750H/9850H로 추정.

 

특이하게 QQLT는 위 표 상의 오리지널 CPU에서 배수락이 해제되어 있진 않지만 배수 오버가 가능합니다. 순정 모드 사용 시 올 코어 3.8 풀로드 80W 전력 소모, 4.7에 1.22 Vcc기준 130W 전력 소모. 성능은 각각 7923pt, 9685pt(R23기준). 오버클럭시 6 코어 HT제품인 8700k, 8086k, 10600k와 비슷한 성능을 보입니다. 오리지널 모델은 불분명한 제품입니다.

 

8C/16T

i9급의 8/16 CPU를 사용하고 싶다면 QQLS가 좋은 선택지입니다. 배수락도 해제되어있어 오버 시 4.8~5.0 정도로 9900k 정도의 성능을 기대할 수 있습니다. P0스테핑으로 판매 중인 노트북 모델 중에선 같은 스테핑 모델은 없지만 9980HK ES로 추정됩니다.

 

QTJ1 또한 9900k의 성능이며 조금 더 비싸고 다른 점 R0스테핑으로 CPU게이트 보안 문제에 하드웨어적 개선이 이루어졌습니다.

 

 

4. 케이스 설계, 디자인 구상.

0123

케이스 설계 고려사항

- 펌프를 오일 안에 넣어 발생하는 소음을 상쇄시키고 라디에이터는 하단으로 위치시켜 나무 지지대로 보이지 않게 하여 최대한 깔끔하게 보이도록 했습니다.

- 2.5" SSD와 HDD는 바닥에 장착하고 위에 나무판을 덮어 지지대와 일체감을 주면서 심플함을 살렸습니다.

- 메인보드는 M-ATX, ITX가 호환되며 파워서플라이는 ATX, SFX, TFX모두 호환됩니다. 파워는 마운트가 따로 있는 건 아니고 그냥 대충 글루건으로 붙일 생각입니다.

- ATX 보드는 길이상 장착은 가능하지만 스탠드오프 설계를 MATX기준으로 해서 ATX 보드 장착하려면 설계를 엎던가 모드 위치를 오른쪽으로 붙이고 파워를 왼쪽으로 붙여야 합니다. ATX 파워와 ATX메인보드 사용 시 파워는 사진과 같이 장착은 못하고 옆으로 돌려서 팬이 왼쪽을 보게 해야 될 것 같네요. 하려면 할 수 있지만 하지 않겠다.. 정도입니다.

- 라디에이터의 공기 흐름을 원활하게 하기 위해 10도 정도 기울기를 주었습니다. 뜨거운 공기는 위로 가기 때문에 밑에서 흡기, 뒤로 배기 구성으로 구성했습니다.

- 용량은 23L쯤으로 잡았습니다. 부품이 들어가면서 늘기도 하고 라디에이터가 추가적으로 갖고 있는 용량도 있을 테니 짐작으로 이 정도면 되지 않을까 싶습니다.

- 공기와 먼지 유입을 막고 이동시 오일이 흐르지 않도록 뚜껑은 최대한 밀폐합니다.

- 펌프의 특성을 고려하여 오일이 펌프-라디에이터-수조 순서로 순환할 수 있도록 배치합니다.

 

설계상 예상되는 문제점

1. 펌프의 성능

물을 뿜어내는 펌프를 오일에 사용하다 보니 냉각수 대비 압력과 유속면에서 불리한 것은 확실한 상황에서 풀로드 상태의 PC의 발열을 해소시킬 수 있을만한 양의 오일을 라디에이터에 밀어줄 수 있을지 확실하지 않습니다.

   -해결방안

최대한 점도가 낮은 기름을 사용

펌프 위치를 최대한 낮춰 높이차 압력을 이용할 수 있도록 함

펌프 100프로 사용

제품명	외관	비중(15/4℃)	동점도cSt(40℃)	인화점℃	유동점℃
BROOM 55	맑고 투명	0.873	8.816	162	-45.0
LP 65	맑고 투명	0.867	10.98	162	-35.0
LP 75F	맑고 투명	0.835	12.50	204	-27.5

 

2. 외부와 연결된 케이블의 모세관현상

미네랄 오일이 오일 안에 연결된 전선을 타고 밖으로 나오는 동시에 전선 피복을 경화시키는 단점이 있습니다.

   -해결방안

1. IO부분까지 기름 높이를 여유롭게 남겨두고 팬 커넥터, 전원 케이블은 케이스에 커스텀 커넥터 제작

 

3. 케이스의 방수 성능

아크릴로 직접 제작할 수조가 과연 20L의 오일을 견딜 수 있을지 확신할 수 없습니다.

   -해결방안

재질을 휨에 강한 PC(폴리카보네이트)로 변경 스크래치, 투명도, 가격, 방열 성능에서 열세로 인해 아크릴로 변경

아크릴 접착제 사용 후 내부에 실리콘으로 방수처리

제발 터지지 말아 주기를 간절히 기원

 

4. es cpu 보안 문제

es 프로세서의 경우 마이크로코드 및 ME 패치 시 사용이 불가능함

   -해결방안

해커님이 건드리지 말아 주기를 간절히 기원

 

5. 하드디스크 방수처리

물리적으로 회전하는 플레터로 인해 별도의 방수처리가 필요하나 동시에 숨구멍을 막을 경우 오작동 가능성 있음

   -해결방안

수축 튜브로 기본 방수처리, 방열판으로 내부 온도 일정하게 유지

or 하드 사용 안 함

 

+ITX 콤팩트 컨셉

만약 ITX 보드에 TFX 파워로 콤팩트하게 가게 된다면 이런 느낌일 것 같습니다. 만약 파워를 길이 140mm의 짧은 파워로 바꾼다 하면 펌프를 그 밑으로 위치시켜 아래 같은 디자인도 가능하겠네요. 사진 내 파워 길이는 180mm입니다.

라디에이터 길이가 278, 수조 바깥 기준 길이가 280이라 2 슬롯 이상 외장 그래픽의 자리 마련할 겸 폭을 조금 더 키우면 2 열 라디가 꽉 차게 들어갈 것 같습니다. 길이를 키우는 게 싫다면 파워만 옆으로 돌려 (85->65) 그래픽 자리를 조금 더 마련할 수 도 있습니다.

 

21.5.17 케이스 모델링 파일이 날아가 매우 슬픈 날입니다. 만들지도 않을 ITX컨셉 모델링만 남았네요. 일주일 걸렸는데 언제 다시...ㅠㅠ

 

부품 디자인

무소음 다음으로 중요한 보는맛을 위해 부품에 여러 커스터마이징 작업을 할 계획입니다.

 

5. 부품 수급

 

부품명		구매경로	구매가	평균중고가	신품가
CPU	QTJ1 8c16t ~10700k	중고나라	200,000	290,000	N/A
GPU	DDR4 8GB*4EA 32GB	중고나라	75,000	140,000	150,000
M/B	ASUS Z170-DELUXE	중고나라	60,000	75,000	N/A
GPU	RX550	중고나라	50,000	50,000	N/A
PSU	CS550M	중고나라	0	20,000	N/A
RAM heatsink	Hyper X white *4ea	알리익스프레스	8,000	N/A	8,000
CPU cooler	luna240+flower	중고나라+다나와	25,000	N/A	N/A
SSD	L5 lite 3D 1TB	중고나라	70,000	100,000	N/A
HDD	HC520 12TB	중고나라	200,000	300,000	650,000
기타조립부품	나사, 젠더, 버튼류	알리등	13,000
PC 케이스		네이버
오일		극동유화
총액		N/A 구매가로 계산	689,400	1,009,000

※변경된 견적 최종 반영

- 램, 메인보드, 파워, 스토리지, 쿨러 등은 오픈마켓이나 중고나라에서 쉽게 구할 수 있었습니다.

- 그래픽카드는 채산성이 없어질 정도가 되어야 제값에 구할 수 있을 것입니다. 중고나라에선 실직한 광부가 넘쳐나겠지요.

- CPU는 알리, 타오바오에서 구할 수 있고 중고나라에서도 종종 매물이 올라오나 수량이 한정적이므로 독자분이 저와 같은 부품으로 구성할 경우 구매가 불가능할 수도 있습니다. 이미 타오바오에서 제가 구매한 판매자의 QQLT는 매진되었습니다. 알리에선 가격이 점점 올라가고 있으니 구매는 배송만 늦출 뿐만 아니라 지갑 씨에게도 민폐입니다.

- 오일은 극동유화 제품 중 소매가 가능한 제품은 LP75F가 가장 점도가 낮고 국내용 제품 전체 중에선 LP65 수출용까지 포함하면 BROOM 55가 있습니다. 가능하다면 브룸, 차선으로 65, 안된다면 75로 가야 합니다.

- 케이스 제작에 필요한 아크릴 재단과 목재 재단은 네이버에서 재단 서비스를 이용하여 구매할 예정입니다.

---

참고자료:

https://mysku.ru/blog/aliexpress/84493.html

https://mysku.ru/blog/aliexpress/83730.html

https://community.hwbot.org/topic/202809-do-we-allow-bga1440-to-lga1151-es-cpu-on-the-bot-qnct-qqlt-qqls-qtj2-qtj1/