그래픽카드 8핀 3개! 어떻게 연결하면 좋을까?

얼마나 더 드실 작정이오? 케이블 연결하기도 힘드오.

퀘이사존 QM크크리
141 9820 2021.08.20 18:43

퀘이사존


 

    안녕하세요. QM크크리입니다. 오늘은 보조 전원 3개를 쓰는 그래픽카드를 사용할 때, 보조 전원 연결 방법의 차이를 비교해보는 자리를 마련했습니다.

    PCIE 규격에 그래픽카드 보조 전원이 처음 생겼을 때는 6핀 75 W 규격만 있었습니다.(PCI Express x16 Graphics 150W-ATX Specification Revision 1.0, October 25, 2004). 그러나 8핀 150 W 규격이 추가되었고(PCI Express® 225 W/300 W High Power Card Electromechanical Specification Revision 1.0, March 27, 2008) 8핀 보조 전원을 2개 쓰는 그래픽카드도 등장하였습니다. 전원 공급 장치power supply 제조사들은 이에 대응하면서도 기존 6핀 규격과의 호환을 위해 6 + 2핀 방식의 커넥터를 도입하였고, 이들의 콜라보는 게이머들이 기쁜 마음으로 구매한 고성능 그래픽카드를 재빨리 장착 완료하고 게임을 즐기는 것을 효과적으로 방해하였습니다, 아마도요....


    이전에 3D마크 스트레스 테스트 칼럼에서 말씀드린 것처럼, 계속되는 성능 경쟁은 반도체의 열 밀도와 전력 소모를 증가시켜왔고, 앞으로도 계속 증가시킬 것으로 보입니다.


"순정인데 3D마크 스트레스 테스트는 실패? 원인과 대책을 알아보자" 칼럼 바로 가기


    전력 공급과 냉각 체계 등 규격의 한계에 달하여 정체된 기간들도 있지만, 결국 기존 한계를 넘어서는 규격을 만드는 결과가 반복되고 있습니다. 그래픽카드도 8핀 보조 전원 3개를 쓰는 제품들이 나오더니, 결국 600 W까지 감당할 수 있다는 12핀 규격을 만들기에 이르렀습니다. 8핀이 150 W이니 단순 계산으론 8핀 4개에 해당하는 엄청난 규격입니다. 차라리 이렇게까지 한 김에 확실히 12핀으로 통일했으면 하는 생각이 들 정도입니다. 커넥터 외관은 모두 12핀이어도 내부적으로는 필요한 만큼만 핀을 연결하고 색상으로 구별한다던가 말이죠. 아무튼, 현재 NVIDIA사의 개인용 그래픽카드 중 최고의 제품인 RTX 3090 FE는 그 성능과 크기, 전력 소모 모두 PCIE 규격이 처음 만들어졌을 때는 상상하기조차 힘든 수준을 자랑하고 있습니다.


    덕분에 RTX 30 시리즈는 그 어느 때보다도 8핀 보조 전원 3개를 사용하는 제품들이 많은 세대이기도 합니다. 이전 세대까지만 해도 8핀 2개 + 6핀도 아니고 8핀 3개를 쓰는 제품들은 그 세대 개인용 제품군 중에서는 최상위 체급인 GTX 980 Ti, RTX 2080 Ti 같은 제품 중에서도 소위 최상급 비레퍼에서나 볼 수 있었던 구성이었습니다. 그러나, 현재 RTX 30 시리즈는 최상위 체급인 3090뿐만 아니라 3080 Ti, 3080에서도 다양한 제품들을 볼 수 있으며, 심지어는 3070 Ti나 3070 중에서도 8핀 3개를 쓰는 제품들도 있습니다. 경쟁사의 대응 제품군은 같은 세대로 취급되더라도 최상위 체급인 RX 6900 XT를 제외하면 보조 전원 3개를 쓰는 제품이 몇 개 없는 것과도 대조적입니다.


    그렇다보니 그래픽카드를 RTX 30 시리즈로 업그레이드 하면서 보조 전원 3개를 처음으로 접하게 되는 분들도 많을 것을 짐작할 수 있습니다. 저도 집에서 쓰는 GTX 1080 Ti를 ASUS STRIX RTX 3080 Ti로 교체하면서 보조 전원 3개를 쓰게 되었고, 귀찮아서 2개는 Y자 케이블 연결을 사용하였습니다. 그러나, 이는 전원 공급 장치 제조사에서 권장하는 사안과는 배치되는 방식입니다.


    사실 Y자 케이블 연결 방식은 8 + 6핀으로 설계된 구조에 더 가까우며, 8핀 2개로 보조 전원에서만 230 W 이상을 끌어쓰는 경우에 최적화된 방식은 아닙니다. 더구나 전선 자체의 저항보다 커넥터가 접촉하는 부분의 저항으로 인한 발열 문제가 더 크다는 점을 생각한다면 전선 굵기만으로 쉽게 넘길 문제가 아닙니다. 이는 12핀은 뭐가 다르길래 (단순 계산상으로는) 8핀 2개보다도 적은 핀 개수로 600 W를 얘기하느냐에 대한 팩트체크가 이루어지면서 다시 한번 확인된 바 있습니다.




퀘이사존▲ 이미지 출처: Tom's Hardware


    애초에 6핀 보조 전원에도 12 V 전력선이 3개 들어있기 때문에, PC용 전원 공급 장치에서 일반적으로 사용하는 규격으로도 한 전력선에 8 A를 공급할 수 있다는 사실로 단순히 계산한다면 총합 12 V x 8 A x 3개 = 288 W를 공급할 수 있다는 결론이 나옵니다. 일부 고급 제품에서 사용하는 16 AWG는 표준 규격보다 지름이 26 % 가량 더 굵기 때문에 더 많은 전력을 공급할 수 있습니다. 이를 6핀 75 W, 8핀 150 W로 제한한 것은 커넥터의 접촉 저항, Y자 케이블 사용 등의 변수를 고려해 최대한 안정성 위주로 기준을 잡은 것입니다. 8핀 규격 자체도 전력 공급 여건이 충분하다는 걸 나타내는 용도의 감지Sense 핀을 2개 추가했을 뿐, 실제 전력을 공급하는 전력선은 6핀 규격과 같이 3개만 사용합니다.


     이렇게 다양한 변수를 고려해 의도적으로 제한한 바를 무시하고 하나의 커넥터에 8핀 2개의 전력을 공급한 결과가 시소닉 파워 기획 칼럼에서 보여드린 전원 공급 장치power supply쪽 포트의 온도 문제였습니다.


"그래픽카드에 1케이블, 1커넥터를 권장하는 시소닉, 그 이유는?" 칼럼 바로 가기










    따라서 3개의 보조 전원을 사용하는 그래픽카드에는 PCIE 케이블도 3개를 사용하는 방식이 원칙적으로는 온당한 방법입니다. 그러나, 그래픽카드 하나를 위해 케이블을 2개도 아니고 3개씩이나 따로 연결하는 건, 선정리도 힘들어지고 귀찮게 느껴질 수 있습니다. 사용 중인 전원 공급 장치에서 지원하지 않을 수도 있고요. 3개의 보조 전원 중 2개는 Y자 케이블 연결해도 된다면 그나마 좀 나을 것입니다.


 그런데, 이렇게 연결을 하고 나서 생각해보니 비대칭 연결인 만큼 어떻게 연결하느냐에 따라 케이블에 걸리는 부하가 달라질 수 있을 것 같습니다. 항상 3개의 보조 전원에서 같은 전력을 끌어쓴다면 아무 상관이 없겠지만, 정말로 그럴까요? 다행히도 그래픽카드 자체적으로 감시monitoring 정보를 제공하는 덕분에 HWiNFO 등의 프로그램으로 손쉽게 확인할 수 있습니다.




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▲ ASUS ROG STRIX 지포스 RTX 3080 Ti의 450W 설정에서 컨트롤(Control)을 구동하여 확인한 결과

 

    HWiNFO를 통해 간단한 확인한 결과 2번 보조 전원이 가장 많은 전력을 공급합니다. 물론 이 결과는 그래픽카드의 기판 설계에 따라 다를 수 있어서 따라 하기 전에 게임 하나둘 정도로 간단히 확인해볼 필요가 있겠습니다.


    테스트에 사용한 ASUS STRIX 3080 Ti에서는 2번 보조 전원에 연결된 케이블에 가장 큰 부하가 걸리고, 보조 전원 번호가 순서대로 매겨진 것이라면, 외관상으로 보이는 가운데 보조 전원을 따로 연결하여 Y자 케이블이 받는 부하를 조금은 줄일 수 있겠습니다.


 


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▲ '가운데만 따로 직결하자.' 과연 Y자 연결의 해답이 될 수 있을까요?


 

 

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후원사 협찬

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▲ 인텍앤컴퍼니 제공: ASUS ROG STRIX 지포스 RTX 3080 Ti O12G GAMING OC D6X 12GB(기사 링크)


    ASUS STRIX 3080 Ti의 450 W 설정에서 세 가지 게임(사이버펑크 2077, 컨트롤, 배틀그라운드)을 통해 세 가지 연결을 비교해보았습니다. 모든 테스트는 같은 상황에서 해당 게임을 15분 구동한 후에 측정하였습니다.




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  • 왼쪽: 'Y자 케이블 단순 연결' - 별 생각없이 Y자 케이블을 차례대로 연결할 때 나올법한 조합입니다. 가운데 보조 전원이 가장 많은 전력을 사용하는 게 맞다면 Y자 케이블이 연결된 전원 공급 장치쪽의 커넥터 온도가 높게 올라갈 것입니다.
  • 가운데: 'Y자 케이블 대안 방식' - 연결 순서를 바꾸어 가운데 보조 전원만 따로 단독 연결을 하고 나머지를 Y자 케이블로 연결한 조합입니다. 가운데 보조 전원이 가장 많은 전력을 사용하는 게 맞다면 왼쪽의 단순 연결보다는 낮은 온도를 보일 것입니다.
  • 오른쪽: '정석 3 케이블' - 원칙대로 3개의 케이블을 이용하여 모두 단독 연결한 조합입니다. 당연히 가장 낮은 온도를 보일 것입니다.


 


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퀘이사존▲ 클릭하면 커집니다(원본 크기로 보실 수 있습니다).
※ 왼쪽: 'Y자 케이블 단순 연결', 가운데: 'Y자 케이블 대안 방식', 오른쪽: '정석 3 케이블'




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    ※ 각 수치는 소수점 둘째 자리에서 반올림해서 보여드립니다.


    전원 공급 장치 쪽 접촉부의 온도가 문제이기 때문에, 케이블 하나에 최대 몇 W의 전력을 요구하느냐가 중요합니다.


 

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    ※ Y 케이블 전력의 최댓값은 해당 보조 전원 2개의 개별 최댓값을 더한 것이므로 실제보다 다소 높게 계산되었을 수 있습니다.


    카드 총 전력은 그래픽카드의 전체 전력 소모(PCIE +12 V 입력 전력 + 8핀 3개의 입력 전력의 총합과 같으며 HWiNFO에서는 GPU Power로 표기)이며, 측정 자체의 오차를 보여드리기 위한 것입니다. 평균 전력 소모 기준 최대 8.9 %의 오차(319.6 W vs 347.9 W)이기 때문에 온도를 비교하는 데 큰 무리는 없는 것으로 보입니다.




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▲ 왼쪽: 'Y자 케이블 단순 연결', 오른쪽: 'Y자 케이블 대안 방식'




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▲ '정석 3 케이블'




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    사이버펑크 2077에서 Y자 케이블을 단순히 연결했을 때는 접촉부의 최고 온도가 39.3도가 나왔으나, 가운데 보조 전원을 단독으로 연결한 대안 방식은 3.3도를 낮추어 36.0도를 기록했습니다. 그러나, 정석대로 3개의 케이블로 모두 단독 연결한 28.6도에 비해서는 7.4도 높은 온도입니다.




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퀘이사존▲ 클릭하면 커집니다(원본 크기로 보실 수 있습니다).
※ 왼쪽: 'Y자 케이블 단순 연결', 가운데: 'Y자 케이블 대안 방식', 오른쪽: '정석 3 케이블'




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    ※ 각 수치는 소수점 둘째 자리에서 반올림해서 보여드립니다.


    전원 공급 장치 쪽 접촉부의 온도가 문제이기 때문에, 케이블 하나에 최대 몇 W의 전력을 요구하느냐가 중요합니다.




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    ※ Y 케이블 전력의 최댓값은 해당 보조 전원 2개의 개별 최댓값을 더한 것이므로 실제보다 다소 높게 계산되었을 수 있습니다.


    카드 총 전력은 그래픽카드의 전체 전력 소모(PCIE +12 V 입력 전력 + 8핀 3개의 입력 전력의 총합과 같으며 HWiNFO에서는 GPU Power로 표기)이며, 측정 자체의 오차를 보여드리기 위한 것입니다. 평균 전력 소모 기준 최대 6.9 %의 오차(329.0 W vs 351.6 W)이기 때문에 온도를 비교하는 데 큰 무리는 없는 것으로 보입니다.




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▲ 왼쪽: 'Y자 케이블 단순 연결', 오른쪽: 'Y자 케이블 대안 방식'




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▲ '정석 3 케이블'




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    컨트롤에서 Y자 케이블을 단순히 연결했을 때는 접촉부의 최고 온도가 41.0도가 나왔으나, 가운데 보조 전원을 단독으로 연결한 대안 방식은 4.7도를 낮추어 36.3도를 기록했습니다. 그러나, 정석대로 3개의 케이블로 모두 단독 연결한 30.8도에 비해서는 5.5도 높은 온도입니다.




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퀘이사존▲ 클릭하면 커집니다(원본 크기로 보실 수 있습니다).
※ 왼쪽: 'Y자 케이블 단순 연결', 가운데: 'Y자 케이블 대안 방식', 오른쪽: '정석 3 케이블'


 


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    ※ 각 수치는 소수점 둘째 자리에서 반올림해서 보여드립니다.

    전원 공급 장치 쪽 접촉부의 온도가 문제이기 때문에, 케이블 하나에 최대 몇 W의 전력을 요구하느냐가 중요합니다.




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    ※ Y 케이블 전력의 최댓값은 해당 보조 전원 2개의 개별 최댓값을 더한 것이므로 실제보다 다소 높게 계산되었을 수 있습니다.


    카드 총 전력은 그래픽카드의 전체 전력 소모(PCIE +12 V 입력 전력 + 8핀 3개의 입력 전력의 총합과 같으며 HWiNFO에서는 GPU Power로 표기)이며, 측정 자체의 오차를 보여드리기 위한 것입니다. 평균 전력 소모 기준 최대 0.7 %의 오차(346.9 W vs 349.1 W)이기 때문에 온도를 비교하는 데 큰 무리는 없는 것으로 보입니다.




퀘이사존    퀘이사존

▲ 왼쪽: 'Y자 케이블 단순 연결', 오른쪽: 'Y자 케이블 대안 방식'




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▲ '정석 3 케이블'




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    배틀그라운드에서 Y자 케이블을 단순히 연결했을 때는 접촉부의 최고 온도가 41.2도가 나왔으나, 가운데 보조 전원을 단독으로 연결한 대안 방식은 3.2도를 낮추어 38.0도를 기록했습니다. 그러나, 정석대로 3개의 케이블로 모두 단독 연결한 34.8도에 비해서는 3.2도 높은 온도입니다.




#번외: 변환 케이블


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▲ 사진 출처: 아마존닷컴




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▲ 사진 출처: 아마존닷컴

 

    시중에는 4핀 전원이나 SATA 전원 2개를 PCIE 8핀으로 변환해주는 케이블도 있습니다. 그래픽카드에 비해 전원 공급 장치의 PCIE 보조 전원이 하나 부족하고, 안 쓰는 4핀 전원이나 SATA 전원 케이블이 2개 있다면 사용을 생각해볼 수도 있겠습니다. 그러나, 이들 제품에 전력을 공급해야 할 4핀, SATA 전원 케이블은 몇 W를 기준으로 설계되었는지 알기 힘들어서 사용을 권장하기는 힘듭니다. 2개의 입력을 별도의 케이블로 연결하고 이상적인 분배를 가정하더라도 각각 75 W를 공급해야 하며, 본 테스트에서 평균 전력이 가장 낮게 나온 3번 보조 전원에 쓴다고 가정해도 87~99.7 W의 절반을 공급해야 합니다. 전력선이 3개인 PCIE 보조 전원 특성상 제대로 분배될지도 의문입니다. 2:1 분배를 기준으로 예상한다면 최대 100 W, 평균 전력이 가장 낮게 나온 보조 전원 기준 58~66.5 W 정도를 공급해야 합니다. 총 케이블 수를 오히려 하나 더 늘린다는 점도 귀찮고 부담될 수 있습니다.


    본 테스트에서는 해당 제품을 사용할 기회가 없었기 때문에 아쉽게도 측정으로 검증해보지는 못했습니다. 따라서, 사용 중인 전원 공급 장치에서 괜찮다는 별도의 검증 결과가 없는 이상 참고로만 하고 사용을 권장할 수는 없겠습니다.




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■ 역시 정석이 최고이지만, 효과는 있습니다

    HWiNFO로 전력 요구가 가장 높은 보조 전원을 파악하고 단독 케이블로 연결하여, Y자 케이블 접촉부의 온도를 3.2~4.7도 낮출 수 있는 결과를 얻었습니다. 그러나, 정석대로 3개의 보조 전원 모두를 단독 케이블로 연결한 방식과 비교하면 3.2~7.4도 높은 온도입니다. 결과를 단순하게 본다면 전체 최고 온도가 41.2도에 불과했으니 어떻게 해도 큰 상관이 없다고 생각할 수도 있겠지만, 에어콘 바로 밑 자리에서 15분간 구동한 결과입니다. 장시간 게임을 하는 환경, 특히 여름에 에어컨을 켜지 않는 환경이라면 훨씬 더 높은 온도가 나올 것이 자명합니다. 따라서, 되도록 정석대로 3개의 보조 전원 모두를 단독 케이블로 연결하는 것이 좋겠습니다. 집에서 쓰는 제 PC도 테스트 결과를 종합한 날에 PCIE 케이블을 찾아서 3 케이블 연결로 바꾸었습니다. 물론 Y자 케이블을 어쩔 수 없이 꼭 써야 한다면 그나마 나은 방법이긴 합니다. 몇 번 보조 전원이 가장 많은 전력을 사용하는지는 그래픽카드의 기판 설계에 따라 다를 수 있어서 하기 전에 게임 하나둘 정도로 간단히 확인해볼 필요가 있겠습니다.(HWiNFO나 GPU-Z 등으로 확인할 수 있습니다.)


■ 전원 공급 장치 제조사들의 대응이 필요합니다

    12핀이 나오고 접촉 저항을 줄여서 600 W까지 공급할 수 있다고 알려진 이상, 전원 공급 장치power supply 제조사들의 대응이 필요해졌습니다. 물론 케이블도 문제가 될 수는 있겠지만, 어느 정도 인지도가 있는 제품이라면 문제가 생길 정도로 얇은 케이블을 쓰지는 않습니다. 아직 600 W를 정말로 쓰는 제품이 나오지는 않았지만, 다음 세대는 RTX 3090보다 더 많은 전력을 사용할 거란 루머가 벌써 나오고 있는 만큼, 최악의 상황을 예상해서 대응할 필요가 있습니다. 고가의 고용량 전원 공급 장치일수록 구매자 대부분이 오래 사용할 수 있을 거라고 기대하기 때문이죠.


    접촉 저항을 줄이는 게 유일한 방법은 아닙니다. 기존에도 고가 고용량 일부 제품에서 채택한 방식인 PCIE 모듈러 커넥터를 4개 제공하면 기존 설계로도 충분히 600 W를 공급할 수는 있습니다. 아니면 풀모듈러를 포기하고 일부 케이블을 직결하여 접촉 저항이 생길 지점 자체를 줄이는 방법도 있습니다. 어떤 방법이든 간에, 그래픽카드의 성능 경쟁으로 인한 전력 소모는 새로운 골칫거리를 가져왔고 앞으로도 더 심해질 것이 분명합니다. 이미 산 고가의 고용량 전원 공급 장치를 최대한 문제 없이 오래 사용할 수 있기를 바랄 뿐입니다.




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