지포스 RTX 3060, 전력 소모와 권장 파워 용량을 알아보자

메인스트림 RTX 3060, 권장 파워 용량을 확인해보자

퀘이사존 QM달려
60 18564 2021.03.04 18:30



   

    2020년 하반기에 시작된 PC 컴포넌트 신제품 출시는 2021년에도 이어지고 있습니다. 1월에는 모바일용 RTX 3080 GPU가 공개되었으며, 지난 2월 25일에는 RTX 3060 Ti보다 더 메인스트림에 가까운 RTX 3060이 출시되었습니다. RTX 3060에는 GA106-300-A1 컷 칩이 사용되었으며, 메모리 용량은 12GB입니다. 기존에 RTX 3060 Ti와 RTX 3070보다 높은 VRAM을 장착하여, 고개를 갸우뚱하게 만들었는데요. 아무래도 최근 게임들이 VRAM을 6GB 이상 요구하는 경우가 많아졌기에, 192-bit에 할당 가능한 최대 용량인 12GB를 적용했다고 추측할 수 있었습니다.


    12GB로 VRAM을 늘린 RTX 3060은 퀘이사존 벤치마크 결과에서 RTX 2060 SUPER FE보다는 약 5.9% 높은 성능을, RTX 2070 SUPER FE보다는 9.1% 낮은 성능을 보여줬습니다. FHD 해상도 기준 결괏값으로, RTX 2060 SUPER FE를 약간 앞선다고 할 수 있습니다. RTX 3060은 RTX 2060 SUPER FE와 비슷한 성능이기에 동일한 450W 파워를 권장할 것으로 생각되었는데요. 하지만, 엔비디아 공식 자료에서는 RTX 2070 SUPER FE와 같은 550W를 권장하고 있습니다. 오히려 권장 파워 용량이 100W 가량 높아졌습니다. 여기에 일부 제품은 NVIDIA 공식 홈페이지에 명시된 550W보다 100W 높은 650W 사용을 권장하고 있습니다.


    칼럼에서 소개해드렸던 ROG STRIX RTX  3060의 경우 650W를 권장한다고 명시하고 있는데요. 이에 RTX 3060 제품 2종과 RTX 2060 SUPER FE, RTX 2070 SUPER FE 그리고 RTX 3060 Ti FE 총 5가지 제품으로 전력 소모량과 12V 출력, 전류 프로브 테스트를 통해 차이를 확인해보도록 하겠습니다.




 

    테스트에 사용한 파워서플라이는 SuperFlower LEADEX III GOLD 650W입니다. 80PLUS GOLD 인증에 650W 출력을 보장하며, 풀모듈러 형태로 하이엔드 등급 제품입니다. 소비자들이 선호하는 팬리스 기능과 유체 베어링 쿨링팬을 탑재했습니다. 여기에 12V 싱글레일 출력을 제공하며, 품질 보증 기간은 무상 10년을 보장합니다.






▲ Tektronix TCP-303 & TCPA-300, Tektronix TDS2024C Oscilloscope


    기존 퀘이사 칼럼을 통해 소개된 그래픽카드 전력 관련 내용은 NVIDIA에서 제공한 PCAT 장비와 GPU-Z 소프트웨어가 제공하는 Board Power Draw 값을 함께 표기했습니다. 그중 PCAT 장비는 0.1초 단위로 데이터가 저장되며, V(볼트), A(암페어), W(와트) 값을 손쉽게 확인할 수 있다는 장점이 있었는데요. 그래픽카드 제조사에서 명시한 TGP, TDP 값을 확인하기에는 알맞은 장비였습니다. 하지만, 0.1초보다 더 짧은 시간에서 데이터를 측정하기는 퀘이사존이 보유한 장비로는 어려움이 있었습니다.


    권장 파워 용량이 늘어나고 있는 그래픽카드에 대해 면밀히 살펴보기 위해 테스트 장비를 추가했습니다. 추가된 장비는 전류 파형 확인을 위한 Tektronix TDS2024C Oscilloscope와 AC/DC 전류 프로브 측정을 위한 Tektronix TCP-303 & TCPA-300입니다. (테스트 장비는 국내외 파워서플라이 관계자들의 조언을 구한 후 선정했음을 알려드립니다.)




그래픽카드 소비 전력 측정에 쓰인 장비 NVIDIA PCAT (장비 소개 기사 링크)






    테스트 시스템은 윈도우 10 Pro 20H2/OS 빌드 : 19042.804에 최신 드라이버를 설치했습니다. 부하 테스트를 위해 사이버펑크 2077 게임 이외에 다른 소프트웨어를 설치하지 않았습니다. 또한, NVIDIA 공식 홈페이지에서 안내하고 있는 내용을 최대한 준수하였습니다.


    엔비디아 공식 홈페이지에는 "요구사항은 Intel 코어 i9-10900K 프로세서로 구성된 PC를 기반으로 합니다. 낮은 전력 정격은 시스템 구성에 따라 작동할 수 있습니다. 시스템 구성에 따라 전력 소요량이 낮아질 수도 있습니다."라고 안내하고 있습니다. 이에 따라 CPU는 i9-10900K OC 5.1 GHz로 세팅 후 테스트를 진행했습니다.




▲ 벤치마크 테스트에 적용된 게임 옵션

    사이버펑크 2077 게임으로 QHD 해상도에서 30분간 측정했으며, 옵션은 첨부된 이미지와 같습니다. (시스템 사양, OS 세팅, 드라이버 등 다양한 변수가 있을 수 있기에 참고를 해주시기 바랍니다.)







    첫 번째 테스트는 시스템 전체 소비 전력 비교입니다. RTX 3060은 TGP가 170W, 시스템 권장 파워는 550W로 RTX 3060 Ti에 비해 TGP는 30W, 권장 파워 용량은 50W 줄었습니다. 파운더스 에디션 기준으로는 550W이지만, 제조사에 따라 차이가 있다고 안내하고 있으며, 최대 650W를 권장하는 제품도 있습니다. 8Pin 보조 전원도 1개 또는 2개로 다릅니다. 8Pin 케이블 1개가 필요한 ASUS ROG STRIX 3060, 2개가 필요한 COLORFUL RTX 3060을 비교 군으로 선정하여 테스트를 진행했습니다.


    테스트 결과에서 알 수 있듯이 RTX 3060은 RTX 2060 SUPER FE와 비슷한 전력 소비를 보여줬습니다. COLORFUL은 309.8W(평균), ROG STRIX는 305.9W(평균)로 확인되었는데요. RTX 2070 SUPER FE와 RTX 3060 Ti FE보다 약 50W 가량 낮은 전력 소모를 보여줬습니다.


    전력 소모량에 표기된 값은 Input 기준입니다. 일반적으로 파워서플라이 용량은 Output를 기준으로 명시하고 있는데요. 즉 650W 용량에 80PLUS GOLD 인증으로 계산하면 Input은 약 730W 내외입니다. 730W 용량 대비 RTX 3060은 42%, RTX 3060 Ti FE는 48.3% 부하 구간으로 650W 파워 기준, 50% 미만의 부하량임을 알 수 있습니다.







    이번엔 그래픽카드 소비전력을 확인해 봤습니다. NVIDIA에서 제공한 PCAT 장비를 활용했습니다. 앞선 시스템 소비 전력 값과 비슷한 양상을 보여줬습니다. 8Pin 1개로 연결되는 ROG STRIX 3060은 169.2W, 2개로 연결되는 COLORFUL ULTRA OC WHITE는 173.4W로 확인되었습니다. 앞선 Wattman 테스트와 비슷한 양상을 보여줬습니다.


    RTX 3060은 RTX 2060 SUPER FE와 비슷한 전력을 소모하며, RTX 3060 Ti FE는 RTX 2070 SUPER FE와 비슷합니다. NVIDIA에서 550W로 권장하고 있지만, 해당 결괏값만 보면 450W나 500W면 충분하다는 것을 알 수 있습니다. 





    마지막은 PCAT 장비를 통해 측정한 12V 출력 변화입니다. PCAT 장비를 통해 0.1초 단위로 데이터값을 저장할 수 있으며, 이를 차트에 반영했습니다. 


    ROG STRIX RTX 3060은 최대-최소 차이가 0.048V, COLORFUL ULTRA OC WHITE는 0.024V로 확인되었습니다. 전력 소모량과 달리 8Pin 2개 사용한 COLORFUL 제품이 12V 변동폭은 더 적게 나타났습니다. 그래픽카드 보조 전원 개수에 따른 전력 소모량은 크지 않았지만, 12V 변동폭은 8Pin 2개를 사용한 COLORFUL 제품이 우수했습니다. (샘플과 환경에 따라 차이가 있을 수 있습니다.)


    RTX 2060 SUPER FE는 0.056V, RTX 2070 SUPER FE는 0.032V로 두 제품 간에도 12V 변동폭에 차이가 있었습니다. 보조 전원 포트 구성이 다른데요. 8Pin 그리고 8+6Pin으로 차이가 있습니다. 앞선 결과와 비슷하게 8+6Pin, 즉 케이블 2개 연결 방식을 채택한 제품이 12V 라인 최대-최소 차이가 적음을 알 수 있었습니다.












    오실로스코프와 전류 프로브를 통해 측정한 그래픽카드 12V 라인 전류값입니다. RMS는 Root Mean Squre의 약자로 실효값을 뜻하는데요. 측정된 결괏값과 차트에 표기된 RMS는 오디오 용어로 많이 사용되고 있습니다. 오디어 앰프에서 정격 출력을 표기할 때, RMS 값과 함께 PEAK 값을 함께 명시하고 있습니다. 





RMS : 캡쳐된 전류 파형의 실효값

MAX(최대) : 캡쳐된 전류 파형의 최댓값





PEAK(피크) : 누적된 전류 값 중 최댓값


    NVIDIA 지포스 그래픽카드 5종의 RMS, MAX, PEAK 값을 확인해 봤습니다. 앞선 Wattman, PCAT 장비로 측정된 결과에서 RTX 3060은 RTX 2060 SUPER FE와 비슷한 결과를 보여줬는데요. 이는 오실로스코프 결과에서도 동일하게 나타났습니다. RMS 값은 11A(ROG RTX 3060), 10.9A(COLORFUL RTX 3060), 11A(RTX 2060 SUPER)으로 측정되었고, PEAK값도 18.8A, 18.8A, 18.8A로 모두 동일하게 측정되었습니다. RMS 값인 11A를 산술적으로 계산하면 약 132W이며, PEAK 값인 18.8A로 계산 시 225.6W로 측정되었습니다. 


    이번에는 RTX 3060과 RTX 2070 SUPER FE간의 비교입니다. RMS 값은 3A, PEAK 값은 6.8A 차이를 보여줬습니다. 이를 계산해보면 RMS 값은 36W, PEAK 값은 81.6W 낮게 측정되었습니다. 해당 결과는 RTX 3060과 RTX 3060 Ti FE와 비교에서도 유사했습니다.


    결과적으로 RTX 3060 그래픽카드에 공급되는 전류량은 적었으며, RTX 2060 SUPER FE와 유사한 RMS, MAX, PEAK 값을 보여줬습니다. RTX 3060 Ti와 RTX 2070 SUPER FE보다 MAX, PEAK 수치 차이도 적었습니다.






■ RTX 3060 전력 소모는 RTX 2060 SUPER FE와 비슷

    RTX 3060은 권장 파워 용량은 550W에서 650W로 제품마다 차이가 있습니다. 이는 RTX 2070 SUPER FE와 동일한 파워 용량인데요. Wattman, PCAT, 오실로스코프 총 3개 장비를 통해 측정해 본 결과, 권장 파워 용량보다 낮은 전력 소비량을 보여주었습니다. 온전히 그래픽카드에서 소비하는 전력 소비량은 RTX 2060 SUPER FE에 근접하다는 것을 알 수 있었는데요. 오실로스코프를 통해 측정한 RTX 3060의 RMS 값은 16.4A~17.2A였으며, 이를 계산해보면 196.8W~206.4W라는 것을 알 수 있습니다. 결과적으로 12V 라인 가용력이 90% 이상 출력을 보장하는 550W 파워서플라이를 사용 중이라면 제품 교체 없이도 RTX 3060을 사용하기에 충분합니다.


■ 12V 라인 출력은 8Pin 1개보다는 2개 제품이 우수

    RTX 3060 비교 군으로 선정한 2개 제품은 8Pin 보조 전원 개수가 다릅니다. ROG STRIX는 1개, COLORFUL ULTRA는 2개로 차이가 있죠. 두 제품은 퀘이사존 칼럼을 통해 소개해드렸으며, 비슷한 성능과 쿨링 성능을 보여주었는데요. 전력 소비량도 거의 오차 범위 내로 큰 차이는 없었습니다. 연결 방법에 따라 차이를 보여준 부분은 바로 12V 라인 출력이었습니다.

    8Pin 케이블을 1개만 연결 시 최대-최소 전압 차이가 약 0.048V, 2개 연결 시 약 0.024V로 수치상으로는 약 2배의 차이를 보여줬습니다. 이는 RTX 2060 SUPER FE와 2070 SUPER FE에서도 동일하게 나타났습니다. 모두 ±0.06V 내외의 안정적인 출력이었는데요. 그럼에도 8+8 Pin 또는 8+6 Pin 연결 조건에서 12V 출력이 더 안정적이었습니다.(샘플 및 측정 방식에 따라 차이가 있을 수 있습니다.)




■ 전성비 우수 그리고 파워 교체 필요성은 낮다

    결과를 종합해보면 RTX 3060은 RTX 2060 SUPER FE보다 약 5.9% 이상 높은 성능을 보여주며, 전력 소비량은 비슷합니다. 오실리스코프를 통해 측정한 RMS, MAX, PEAK 값 모두 RTX 3060과 RTX 2060 SUPER FE는 오차 범위 결괏값이었습니다. 결론적으로 성능은 높아졌고, 전력 소비량은 같기에 전성비가 우수하다고 평가할 수 있습니다.

    또한, RTX 30 시리즈 출시 전까지 500W~650W 내외 제품의 판매량이 독보적으로 높았습니다. GTX 1660 SUPER 게이밍 시스템에도 600W 파워가 많이 탑재되었죠. 이러한 점을 고려했을 때 RTX 3060으로 업그레이드를 고려 중이라면 파워 교체 없이도 충분히 사용이 가능합니다.

이상, QM달려였습니다.




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