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퀘이사존 컴퓨텍스 2024 특집 기사 바로가기 + Point
컴퓨터 부품에서는 소비하는 전력 만큼 열이 발생합니다. 그래픽카드로 예를 들자면, 세대에 따라 차이는 있지만, 같은 세대 내에서는 등급이 높아지면 성능이 좋아지는 대신 소비하는 전력이 늘어납니다. 그래서 더욱 높은 등급 제품으로 갈수록 발생하는 열을 해소할 수 있도록 거대한 히트싱크를 사용하거나 히트파이프를 늘리는 등 각 제조사의 노력이 돋보입니다.
이러한 노력은 저장장치 제품에서도 찾을 수 있습니다. 22 mm × 80 mm 크기의 M.2 폼팩터에 PCI Express 인터페이스와 NVMe 프로토콜을 활용한 고속 저장장치가 보급되고 있는데요. M.2 폼팩터는 메인보드 전용 슬롯에 장착하기 때문에 깔끔하고 간편합니다. 반면에, 작은 공간에 모든 부품을 장착하다보니 발생하는 열을 해소하는 것이 중요합니다. 이러한 문제를 해소하기 위해 SSD 제조사에서 애초에 히트싱크를 탑재한 제품을 출시하고 있습니다. 최신 메인스트림 등급 이상 메인보드를 구매하면 히트싱크를 대부분 기본적으로 제공하고 있기도 하고요.
이번 칼럼에서는 노력의 일환으로 M.2 SSD 히트 스프레더로 새로운 소재를 적용한 제품을 소개해드리고자 합니다. 바로 꿈의 소재라 불리는 그래핀(graphene)을 적용했습니다. 제품을 소개하기 전에 생소한 그래핀에 대해서 간단히 알아보고 넘어갑시다. 그래핀은 탄소의 동소체 중 하나로, 탄소가 연결된 구조를 살펴보면 각 탄소 원자들은 육각형의 격자를 이루며 육각형의 꼭짓점에 탄소 원자가 위치하고 있는 모양입니다. 원자 1개의 두께로 이루어진 얇은 막으로, 두께는 0.2 nm 정도로 엄청나게 얇으면서 물리적·화학적 안정성도 높다고 합니다. 이뿐만 아니라, 그래핀의 열 전도도는 PC 컴포넌트에서 많이 사용하는 구리보다 12배 이상 높다고 하네요.
바로 이 재질을 히트 스프레더로 사용한 SSD 이름은 TeamGroup T-Force CARDEA ZERO Z440 M.2 NVMe (2TB)입니다. M.2 SSD 위 보통 제품 이름을 표기한 스티커를 붙이는데요. 이곳에 단순한 스티커 대신 그래핀에 구리를 섞은 새로운 히트 스프레더를 활용했다고 합니다. 진행할 테스트에서 어떤 결과를 보여줄 지 매우 궁금하네요.
패키지는 밖에서도 제품을 볼 수 있도록 디자인했습니다. 전면 좌측 상단에 AMD 메인보드에서도 사용할 수 있음을 강조하는 이미지를 넣었습니다. 좌측 하단에서는 TeamGroup SSD 공식 유통사인 서린씨앤아이 정품 홀로그램 스티커를 붙였습니다. 뒷면에는 제품의 간략한 사양과 시리얼 번호를 확인할 수 있습니다.
패키지를 개봉하려면 윗부분에 있는 절취선을 따라 잘라내야 합니다. 구성품으로는 SSD 본체와 T-Force 스티커를 제공합니다.
TeamGroup T-Force CARDEA ZERO Z440 M.2 NVMe (2TB)는 M.2 2280 규격으로 메인보드 전용 슬롯에 장착하면 케이블을 연결하지 않고 사용할 수 있습니다. 케이블을 연결하지 않아 깔끔합니다. 본체 윗면에서는 제품 이름을 확인할 수 있습니다. 뒷면 스티커에는 시리얼 번호, 부품 번호, 제품명, 시리얼 번호와 각종 인증 마크를 확인할 수 있습니다.
히트 스프레더는 구리와 그래핀을 혼합한 재질입니다. 윗면 디자인은 무광에 구리 색상 글씨를 사용했는데요. 탄소 그래핀과 구리의 느낌을 제대로 살린 디자인이라 생각합니다. 히트 스프레더 내부에 적용된 구성은 아래 TeamGroup 공식 이미지를 참고하시기 바랍니다.
무게는 9 g, 두께는 약 3.63 mm로 측정되었습니다.
위에 부착된 히트 스프레더와 뒷면 스티커를 모두 떼어내면 PCB 양면에 실장 된 각종 부품을 확인할 수 있습니다. 컨트롤러는 Phison PS5016-E16을 사용합니다. 캐시 메모리는 SK hynix H5AN8G8NCJR-VKC(DDR4-2666 1 GB)를 앞뒤로 2개, 총 2 GB를 장착했습니다. 낸드 플래시는 Toshiba BiCS4 96단 3D TLC NAND를 앞뒤로 총 4개 사용했습니다.
AJA Video Systems, Inc.에서 개발한 AJA System Test 프로그램을 통해 3840×2160 해상도(4K)와 코덱 타입은 10bit RGB로 설정하여 테스트를 진행했습니다. 테스트 파일 크기는 1GB, 4GB, 16GB, 64GB 총 4개 옵션을 통해 제품 성능을 알아봤습니다.
AJA System Test 데이터 전송 속도 결과, T-Force CARDEA ZERO Z440은 64GB 기준 읽기 4,343 MB/s, 쓰기 4,079 MB/s를 보여줬습니다. 설정한 용량에 따른 차이는 발견할 수 없었습니다.
프레임 속도 결과에서도 동일한 양상으로, 설정한 용량에 따른 성능 차이는 발생하지 않았습니다.
저장장치 벤치마크 중 하나인 Anvil's Storage Utilities 1.1.0 프로그램을 통해 측정한 점수입니다. T-Force CARDEA ZERO Z440는 테스트 결과 총점 20,794.08점을 보여줍니다. 제품 사양에 따르면 5,000 MB/s급 제품임에도 7,000 MB/s급 하이엔드 제품과의 비교에서 밀리지 않습니다.
다음은 AS SSD Benchmark 점수입니다. T-Force CARDEA ZERO Z440는 테스트 결과, 읽기 2,556점, 쓰기 3,143점, 총점 7,011점을 보여줬습니다.
다음 벤치마크는 CrystalDiskMark 7.0.0 x64입니다. 순차 테스트로 진행되는 0Fill이 아닌 Random 결과입니다. T-Force CARDEA ZERO Z440는 SEQ1M Q8T1 기준, 읽기 4,976.85 MB/s, 쓰기 4,257.79 MB/s가 측정됐습니다. 읽기 쓰기 결과 모두 제품에 표기한 사양을 만족하는 결과입니다. 실제 사용 환경에서 체감하기 쉬운 RND4K Q1T1 결과에서는 우수한 결과를 보여줍니다.
테스트와 더불어 100GB 단일 파일을 해당 디스크 내에서 복사하는 테스트도 진행했습니다. 테스트 방식은 CMD 명령어를 통해 100GB 파일을 디스크에 쓰고 지우는 방식이었으며, 실제 테스트 환경과는 다소 차이가 있을 수 있습니다. (해당 결과가 SSD 성능을 나타내는 결과는 아닙니다. 제품마다 캐시 영역 설정, 컨트롤러 펌웨어 등 다양한 변수가 있을 수 있으니 참고해 주시기 바랍니다.)
10분간 테스트를 진행했을 때, 평균 2,457.53 MB/s, 최대 3,093.51 MB/s로 측정되었습니다.
100GB 파일을 10번 연속 복사했을 때 완료되는 시간도 함께 측정해봤습니다. T-Force CARDEA ZERO Z440는 7분 9초(429초)가 소요됐습니다. PCI Express 4.0×4 SSD답게 빠른 결과입니다.
SSD 지속 성능 유지에 대한 궁금증을 확인해보기 위해 더티 테스트를 추가했습니다. 테스트 프로그램으로는 대중적으로 많이 사용하는 나래온 더티 테스트 프로그램을 활용했습니다.
속도 기록 단위를 0.1%로 설정 후 테스트를 진행하였습니다. 초기에는 빠른 속도를 유지하다가, 여유 공간이 약 63% 남은 지점에서 속도가 하락하고, 약 61% 지점에서 속도가 한 번 더 하락했습니다. 이후에는 평균 600 MB/s 정도를 계속 유지했습니다.
테스트가 종료된 후 T-Force CARDEA ZERO Z440의 평균 속도는 1,888 MB/s였으며, 평균 속도 기준 50% 미만으로 저하되기 시작한 구간은 61.7%(여유 공간)부터였습니다. (해당 결과는 테스트 플랫폼 및 샘플에 따라 차이가 있을 수 있으니 참고해 주시기 바랍니다.)
NVMe SSD는 PCB에 주요 부품들이 밀집되어 있다 보니 작동 간 발생하는 열을 빠르게 처리해 주는 것이 성능과 수명에 큰 영향을 미칩니다. 최근 출시된 마더보드들은 M.2 슬롯에 전용 방열판을 제공하고 있는데요. GIGABYTE X570 AORUS PRO WIFI 마더보드에 제공되는 번들 방열판을 통해 적용 여부에 따른 온도 변화를 확인해 봤습니다.
기본 부착된 그래핀 히트 스프레더의 효과를 알아보기 위해, 기본 상태와 히트 스프레더를 분리한 상태에서 온도 변화를 확인해봤습니다. 그래핀 히프 스프레더가 부착된 기본 상태에서 지속 부하를 줬을 때 61℃까지 온도가 상승했습니다. 히트 스프레더를 제거하고 부하를 주면 최대 62℃까지 상승했습니다. HWiNFO 센서값으로는 히트 스프레더 적용 여부에 따른 온도 차이를 발견하기는 어려웠습니다.
추가로 차이를 확인하기 위해 열화상 카메라로 SSD를 촬영했습니다. HWiNFO로 측정한 결과에서는 온도에서 그리 큰 차이를 보여주지 않았지만, 히트 스프레더를 분리하고(오른쪽) 열화상 카메라로 표면 온도를 측정했을 때, 특정한 지점 온도가 높게 상승합니다. 반면에 히트 스프레더가 장착된 기본 상태(왼쪽)에서는 부품에서 발생하는 열이 더욱 고르게 퍼지는 점을 확인할 수 있습니다. 히트 스프레더 덕분에 열이 분산되고, 면적이 넓어지면 효과적으로 냉각할 수 있습니다.
■ 96단 3D TLC와 PHISON 컨트롤러로 5,000 MB/s 속도 보장
현재 SSD 시장에서 가장 보편적인 제품은 3D TLC 제품입니다. 그 중에서도 64단 3D TLC는 보급형 제품에 많이 사용되고, 고성능 제품이라면 96단을 넘는 NAND 플래시 메모리를 탑재하는데요. TeamGroup T-Force CARDEA ZERO Z440은 SSD 시장에서 가장 인기를 끌고 있는 96단 3D TLC NAND 플래시 메모리를 탑재했고, PCI Express 4.0 ×4를 지원하는 PHISON의 PS5016-E16을 탑재했습니다. 덕분에 읽기 5,000 MB/s, 쓰기 4,400 MB/s를 달성했습니다. 최근에는 7,000 MB/s를 넘나드는 SSD도 있다지만, 각 세부 테스트에서는 7,000 MB/s급 제품에 밀리지 않는 뛰어난 모습을 보이기도 합니다.
■ 얇고 얇은 구리 & 그래핀 히트 스프레더
NVMe SSD에서 발생하는 열을 잡기 위해 제조사에서 다양한 노력을 기울이는 가운데, TeamGroup에서는 새로운 소재인 그래핀을 사용했습니다. 그래핀에 그치지 않고, 열전도율을 높이기 위해 구리까지 혼합했습니다. 히트 스프레더나 히트싱크라고 하면 보통 두꺼운 제품을 떠오르게 되는데요. T-Force CARDEA ZERO는 새로운 소재를 활용한 히트 스프레더를 사용한 덕분에 두께는 3.63 mm로, SSD 자체 두께라도 봐도 될 정도입니다. 호환성 걱정 없이 데스크톱뿐만 아니라 노트북 등 어디에서나 사용할 수 있습니다. 디자인도 히트 스프레더가 포함한 재질, 탄소와 구리를 잘 표현했다고 생각합니다. 히트 스프레더를 적용한 덕분에 집중적으로 발생하는 열을 빠르게 분산시켜 줄 수 있습니다.
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TeamGroup T-Force CARDEA ZERO Z440 M.2 NVMe (2TB)
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