전압·전류·전력

PC 전원 사양을 읽을 때는 전압, 전류, 전력을 각각 다른 값으로 봐야 한다. 전압은 전하를 움직이게 하는 전위차이고, 전류는 단위 시간에 흐르는 전하량이다. 전력은 에너지가 전달되거나 소비되는 속도를 나타낸다. 이 셋은 서로 관련이 있지만 같은 값이 아니며, 직류 회로에서는 P = V × I라는 관계로 묶인다.

12V에서 10A가 흐르면 전력은 120W가 된다. 같은 120W를 더 낮은 전압으로 보내려면 전류를 더 키워야 한다. CPU와 GPU는 PSU에서 받은 12V를 그대로 코어에 쓰지 않는다. VRM이 1V 안팎의 낮은 전압으로 바꾸는 과정에서 전압이 낮아진 만큼 코어 쪽 전류는 매우 커진다. 그래서 저전압·고전류 구간에서는 전원 경로의 손실과 발열을 따로 살펴야 한다.

옴의 법칙 V = I × R은 전류가 지나가는 길에서 전압이 얼마나 떨어지는지 볼 때 쓴다. 케이블과 커넥터에도 작은 저항이 있으며, 전류가 커지면 이 저항에서 I²R만큼 열이 생긴다. 단자가 끝까지 들어가지 않았거나 접촉 면적이 줄면 그 자리의 저항이 커지고 국부 온도도 함께 올라간다. 열이 다시 접촉 상태를 악화시키면 문제가 커질 수 있다. 고전력 GPU 커넥터에서 완전한 삽입과 충분한 굽힘 공간을 확인하는 이유가 여기에 있다.

정격과 실제 부하

전원 장치의 정격 전류는 특정 전압에서 일정하게 공급할 수 있도록 설계된 범위다. 여러 출력의 정격을 그대로 더해도 PSU의 총 정격과 같은 값이 나오지는 않을 수 있다. 출력별로 함께 쓸 수 있는 조건이 정해져 있으므로 라벨의 결합 출력 조건을 봐야 한다. 전원을 전달하는 헤더와 케이블도 커넥터 핀 수, 도체 굵기, 주변 온도, 전력 분배 방식에 따라 허용 전류가 달라진다.

평균 전력은 냉각이 감당할 열과 전기 사용량을 가늠할 때 유용하다. 그러나 짧게 치솟는 순간 부하는 PSU와 VRM이 빠르게 전력을 공급할 수 있는지를 판단할 때 중요하다. 두 값은 보는 시점이 다르다. 전력 제한은 칩이 정해진 시간 범위에서 쓸 수 있는 에너지와 온도 여유를 함께 조절한다.

측정값을 비교하기 전에 센서가 어디를 보고 얼마나 자주 값을 뽑는지 확인한다. 소프트웨어 센서는 부품 내부 상태를 추정한 값일 수 있다. 반면 콘센트 전력계는 PSU 손실까지 포함한 시스템 입력을 잰다. 측정 위치가 다르면 값에 포함되는 손실도 달라지므로, 두 수치를 같은 기준의 전력처럼 직접 견주어서는 안 된다.

관련: PC 전원, 클럭·대역폭·지연시간

출력 전력과 입력 전력의 계산

효율은 출력 전력을 입력 전력으로 나눈 비율이다. 예를 들어 PSU가 부품에 450W를 공급하고 그 부하점의 효율이 90%라면 콘센트 입력은 약 500W이고 약 50W가 PSU 내부 손실로 남는다. 정격 850W PSU가 항상 850W를 소비하는 것은 아니며, 부하와 효율에 따라 실제 입력이 바뀐다. 80 PLUS 등급 하나만으로 모든 부하점의 효율이 동일하다고 볼 수도 없다.

일정 전력에서 12V 경로와 1V 코어 경로의 전류가 다른 것은 변환기의 양쪽을 측정하기 때문이다. 이상적인 예로 120W는 12V에서 10A, 1V에서 120A에 해당한다. 실제 VRM에는 변환 손실이 있으므로 입력 전력이 출력보다 조금 크다. CPU 센서가 보여 주는 패키지 전력과 EPS 케이블에서 측정한 전력도 이 손실과 측정 범위 때문에 달라질 수 있다.

안전한 측정 범위

소프트웨어 센서로는 짧은 전압 강하나 리플을 충분히 잡지 못할 수 있다. 저항·도통 측정은 전원을 분리한 회로에서 수행해야 하며, 전류계를 전압 측정처럼 전원 양단에 대면 단락을 만들 수 있다. PSU 내부는 플러그를 뽑은 뒤에도 위험한 전하가 남을 수 있으므로 일반 사용자 점검에서 분해하지 않는다. 외부 전력계와 제조사 진단 절차로 확인 가능한 범위와 전문 계측이 필요한 범위를 나눈다.

참고 링크

• Intel — 데스크톱 PSU 설계와 효율 측정