INNO3D iChiLL 지포스 RTX 3090 24GB X4

그래픽카드 쿨링팬이 4개라고?

QM센스
68 4885 2020.10.13 15:37


 

하이엔드 그래픽카드에 쿨링팬 3개를 사용하는 건 이젠 흔하다 못해 필수적인 일이 되었습니다. 발열량이 늘어난 이번 RTX 30 시리즈에서는 그런 경향이 더 커졌습니다. 그래도 지포스 RTX 2080 Ti는 저가~중급형 모델을 중심으로 듀얼 쿨링팬 모델을 찾아볼 수 있었는데, RTX 3080, RTX 3090은 파운더스 에디션과 멀티 GPU 활용을 염두에 둔 블로워팬 모델을 제외하면 모두 트리플 쿨링팬입니다. 쿨링팬이 많으면 많을수록 좋다면 3개가 아니라 4개를 달면 될 텐데 왜 하지 않을까요. 바로 그래픽카드 크기 때문입니다. 하이엔드 그래픽카드라도 길이는 300mm 남짓하고 300mm 길이에 맞춰서 쿨링팬 4개를 넣는다면 단순 계산으로 지름이 75mm밖에 되지 않습니다. 일반적인 그래픽카드 PCB 폭이 95~100mm이므로 75mm 쿨링팬 4개를 사용하면 바람이 닿지 않는 공간이 생겨 오히려 불이익이 커집니다. 따라서 가장 이상적인 조합이 90mm 쿨링팬 3개입니다.


INNO3D는 쿨링팬 4개를 탑재한 제품을 2014년부터 출시해왔습니다. 아니, 앞에서 가장 이상적인 조합은 90mm 3개라고 해놓고 4개라니? 75mm 4개인가? 라고 의문을 가지시는 분들도 있을 테지만, INNO3D 4쿨링팬 모델은 90mm 쿨링팬 3개가 메인입니다. 1개는 보조 쿨링팬으로 볼 수 있겠네요. 대체 어떤 구조일지, 현존하는 최고 게이밍 GPU, RTX 3090을 탑재한 INNO3D iChiLL 지포스 RTX 3090 24GB X4로 확인해보시죠.




NVIDIA 지포스 RTX 30 시리즈의 특별한 점


지난 9월 17일 출시된 지포스 RTX 3080에 이어 24일에는 TITAN을 대체하는 RTX 3090까지 출시되어 2개 제품이 시장에 나와 있습니다. 구매할 수 있는지는 둘째 문제고요. RTX 30 시리즈는 새로운 암페어(Ampere) 아키텍처를 사용하여 1세대 레이트레이싱 그래픽카드인 RTX 20 시리즈와 다른 부분이 많습니다. 본론으로 들어가기에 앞서 암페어 아키텍처에서 추가되거나 개선된 몇 가지 기술을 설명해보겠습니다.



레이트레이싱


 

레이트레이싱(Ray Tracing), 광선 추적에 대한 부분은 언제 들어도 어렵게 느껴집니다. 대학생 시절에도 은근히 어렵게 느꼈는데, 어느덧 그래픽 수준이 높아지면서 광선 추적을 실시간으로 처리하는 세상이 될 줄은 상상도 못 했네요. 해당 슬라이드에서 주의 깊게 볼 부분은 암페어에 들어가는 2세대 RT 코어가 어떻게 바뀌었는가 하는 점입니다.


위 SM 슬라이드에서 Triangle intersection rate가 2배로 증가했다는 내용이 언급되어 있는데요. 광선 추적의 핵심인 BVH(Bounding Volume Hierarchy) 구조 효율을 높이기 위해 Triangle intersection 처리를 2번 진행하도록 처리 알고리즘을 개선했습니다. 광선 추적과 관련해서 수혜를 볼 수 있는 항목 중 하나가 모션 블러 가속 처리인데요. 광석 추적 경로를 계산한 후 다시금 블러 처리라는 후가공까지 이뤄져야 하므로, 개발자 입장에서는 굉장히 까다로울 수밖에 없는 항목이 아닐까 합니다. 암페어 아키텍처에서 2세대로 개선된 RT 코어를 넣음으로 인해, 광선이 순회하는 시간을 최대 8배까지 빠르게 처리할 수 있다고 하니 대단하게 느껴집니다.



RTX 성능 향상 (레이트레이싱+DLSS)


 

RTX 3080과 마찬가지로 이전 세대인 RTX 2080 SUPER도 RT 코어와 텐서 코어를 지니고 있습니다. 암페어 기반 그래픽카드는 더 나아졌을까요? 결론부터 말씀드리자면 놀라울 정도로 성능이 개선됨을 확인할 수 있었습니다. DLSS 없이 단순히 레이트레이싱만 활성화한 상태를 비교하더라도 19 ms vs. 11 ms로 차이가 꽤 극명하게 나뉩니다. 여기에 DLSS가 더해지고, 비동기 연산과 같은 2세대 RTX 기술이 버무려지면서 RTX 3080은 6.7 ms까지 그 차이를 벌리는 데 성공합니다. 울펜슈타인: 영블러드 게임 프레임 레이트로 환산해본다면 약 77에서 149 FPS로 높아진 셈이니, 게임 경험 측면에서는 압도적이라고 볼 수 있겠네요.



NVIDIA Studio


 

NVIDIA 그래픽카드는 보통 게임 용도로 많이 활용하지만, 크리에이터를 위한 지원도 점점 넓혀가고 있습니다. 특히 CUDA 가속을 이용해서 렌더링 처리 속도나 전체 작업 시간을 빠르게 하기 위한 협업을 다방면으로 진행하고 있는데요. RTX 30 시리즈에서는 크리에이터를 위한 지원 범주가 더 넓어질 예정인가 봅니다.


먼저 눈에 띄는 건 2세대 RT 코어나 3세대 텐서 코어로 작업 효율을 높인다는 부분입니다. 특히 이런 작업은 높은 VRAM과 DLSS 기능을 결합하면서 한층 더 매끄럽게 처리가 가능하리라 예상되네요. 8K HDR 비디오를 편집하는 작업도 가능해졌습니다. 이번 RTX 30 시리즈에서 최초로 AV1 디코딩을 지원하면서 가능해진 영역이죠.


작업 성능에 대한 그래프는 RTX 2080 SUPER와 RTX 3080을 비교하고 있습니다. Autodesk Arnold부터 Redshift까지 다양한 소프트웨어를 비교하고 있는데요. 대부분 1.5배 이상 성능이 향상되었다는 점을 강조하고 있습니다. 이 밖에도 높은 VRAM은 작업 영역에서 상당히 유용하게 활용됩니다.



NVIDIA Broadcast


 

마지막으로 소개할 내용은 Broadcast, 우리말로는 방송 혹은 스트리밍이라는 용어가 더 익숙하겠네요. RTX 30 시리즈 발표와 무관하게, NVIDIA에서는 몇 달 전에 새로운 기술을 공개했습니다. 바로 NVIDIA RTX Voice입니다. NVIDIA RTX Voice는 RTX 그래픽카드를 이용해서 목소리 외에 잡음처럼 들어오는 주변 소음이나 생활 소음을 없애고 목소리만 깔끔하게 들리도록 하는 후처리 기술입니다. 흡사 노이즈 캔슬링(Noise-Cancelling)을 소프트웨어로 구현한 듯한 기능이죠. 지포스 GTX 그래픽카드에서도 활용은 가능하지만, 기본적으로 텐서 코어를 이용한 AI 연산 처리를 거치는 기술이기에 성능 하락이 상대적으로 크게 나타납니다. RTX 20 시리즈에서도 성능 하락이 존재하긴 하지만, 효과 자체는 훌륭한 편이기에 디스코드 등 보이스 채팅 앱에서도 활용하는 예시가 늘어나는 추세죠.


NVIDIA Broadcast 소프트웨어는 크게 비디오와 오디오 영역에서 다양한 후처리 기능을 제공합니다. 마이크는 RTX Vioce로 관련 예시를 들어드렸는데요. 영상은 웹캠으로 받아온 화상에서 배경 이미지를 삭제하는 등 전문 스트리머나 방송인이 활용할 법한 기능도 담고 있습니다. 특히 Auto Frame 기능은 꽤 특이한 기능 중 하나입니다. 카메라에 비추는 인물이 이동하더라도 마치 카메라 앵글이 따라가듯 포커싱 영역을 다시 잡아주는 기능이니까요. 상용 소프트웨어에 근접한 기능 같지만, RTX 그래픽카드를 사용한다면 누구나 무료로 활용할 수 있다고 하네요.


RTX 3080을 기준으로 했을 때 목소리에서 노이즈를 제거하는 기능은 평균 3% 정도 FPS 손실이 일어날 수 있다고 합니다. 하지만 이런 고급 기능을 자유롭게 사용할 수 있다는 점을 고려한다면 단점보다는 장점이 확실히 커보입니다.


레이트레이싱, RTX 성능, NVIDIA Studio, Broadcast까지 4가지를 살펴보았는데요, 이는 빙산에 일각에 불과합니다. 암페어 아키텍처와 지포스 RTX 30 시리즈는 이보다 더 많은 특징을 가지고 있죠. 하지만 이를 다 소개하기에는 여백이 부족하고 일전에 작성한 기술 소개 기사 링크로 대체하겠습니다. 본격적으로 제품을 살펴보죠.


RTX 30 시리즈 자세히 들여다 보기, 지포스 30 시리즈 테크 데이 (링크)

아직 호기심은 끝나지 않았다, 지포스 30 시리즈 테크 데이 파트 2 (링크)




제품 사양






구성품




구성품은 그래픽카드 지지대, 육각 렌치, 메인보드 RGB LED 동기화 케이블입니다.



 


 

지지대를 제품 측면에 바로 고정하여 최대 나사 3개로 그래픽카드를 지탱합니다. 확장 슬롯형 지지대를 제품과 결합해 놓았다고 볼 수 있겠네요.






메인보드 RGB LED 동기화 케이블은 메인보드 5v 3핀 Addressable RGB LED, 12v 4핀 RGB LED 핀 헤더에 연결해서 그래픽카드 LED를 메인보드와 동기화하는 역할을 합니다. 동기화하기 위해서는 TuneIT 소프트웨어를 설치해서 LED 모드를 RGB SYNC로 설정해야 합니다. TuneIT 소프트웨어는 이외에도 LED 모드, 밝기, 색과 그래픽카드 클록, 쿨링팬 속도 등을 조절하는 역할을 합니다.






제품 외형

 


 

이전 세대 iChiLL과 완벽하게 달라진 디자인입니다. 파도나 번개 모양처럼 아무렇게나 디자인한 듯 보이지만 중앙 쿨링팬을 기준으로 대각선 방향에 규칙성을 찾아볼 수 있습니다. 쿨러 하우징은 플라스틱을 베이스로 초록빛이 도는 금색 파츠를 고정했고 백플레이트는 다이캐스팅 방식으로 제작된 금속 재질입니다. 측면은 밋밋한 검은색 평면이지만, 전원을 인가하면 화려한 RGB LED가 점등됩니다.







제품 두께는 지지대 포함 3 슬롯이며 브래킷을 제외한 실측 길이는 301mm, 너비는 135mm입니다. 출력 포트는 DisplayPort 1.4a 3개, HDMI 2.1 1개를 지원하며 보조전원은 8+8핀이 필요합니다.




쿨링 설루션

 


 

6mm 히트파이프를 7개 사용한 히트싱크는 GPU, 메모리, 전원부를 쿨링합니다. 백플레이트에는 서멀패드가 부착되어 방열판 역할을 합니다. 전원부에 8mm 히트파이프가 별도로 삽입되어 측면 45mm 쿨링팬으로 쿨링합니다. 




전원부 구성

 


 

NVIDIA 레퍼런스 기판으로 전원부는 16페이즈입니다. 모스펫은 Alpha & Omega AOZ5311NQI 50A Power Stage와 AOZ5332QI 50A Power Stage로, 커패시터는 FPCAP 5K 시리즈 솔리드 폴리머 모델을 사용했습니다.




성능 테스트






후원사 협찬

 


CPU 쿨러 : GIGABYTE ​AORUS LIQUID COOLER 280

메모리 ​: G.SKILL TRIDENT Z NEO DDR4-3,200 CL14 8GB x2 서린씨앤아이

파워서플라이 : EVGA SUPERNOVA 1000G+ 80PLUS GOLD​ 이엠텍아이엔씨



GPU-Z 정보




INNO3D iChiLL 지포스 RTX 3090 24GB X4의 GPU-Z 정보입니다. 이 제품은 표기상 부스트 클록이 1,755 MHz로 이는 RTX 3090 기본 부스트 클록(1,695 MHz)보다 60 MHz 높은 수치입니다.


테스트에서는 추가적인 오버클록을 적용한 결과도 첨부했는데요. 코어 클록은 150 MHz, 메모리 클록은 800 MHz(유효 클록 1,600 MHz)를 추가로 인가할 수 있었습니다. 일반적으로 오버클록을 적용할 때 중요하게 여기는 파워 타깃(파워 리밋)은 100%에서 조절할 수 없습니다. 퀘이사존에 입고된 한 개 제품의 오버클록 결과이므로 모든 제품이 이 정도로 오버클록 된다고 단언할 수는 없습니다.



3DMark Fire Strike 기본 설정





3DMark Time Spy 기본 설정




배틀그라운드 | PLAYERUNKNOWN'S BATTLEGROUNDS



옵션 정보


​콜 오브 듀티: 모던 워페어 | Call of Duty: Modern Warfare



옵션 정보


데스 스트랜딩 | Death Stranding



옵션 정보

* FE: Founders Edition | Ref.: Reference


※ 게임 그래프 0.1% 최소 FPS과 1% 최소 FPS이란?

일반적인 FPS 측정 툴은 1초라는 시간 간격을 두고 FPS 수치를 기록합니다. 이는 우리가 흔히 FPS 레이트로 보는 수치가 FPS, 즉 초당 프레임 수(Frame per Second)이기 때문입니다. 다만 FPS 수치로 프레임을 기록할 경우 FPS 수치가 간헐적으로 떨어지는 끊김 현상, 스터터링(Stuttering)을 제대로 체크해내지 못하는 경우가 많습니다. 게임에서 FPS 수치는 60 FPS 이상을 가리키고 있지만, 체감상으로는 훨씬 낮게 느껴지는 현상이 여기에서 기인합니다. 이런 순간적인 FPS 드롭을 감지해내기 위해서는 PresentMon 계열 툴을 이용하는 경우가 많은데요. NVIDIA에서 새롭게 제공하는 FrameView나 AMD에서 제공하는 OCAT 역시 PresentMon 계열 FPS 측정 도구입니다. PresentMon과 같이 FPS 타임을 기록할 수 있는 툴을 이용하면 벤치마크를 진행하는 동안 생성되는 모든 FPS을 기록할 수 있으며, 이렇게 측정된 원시 값(RAW Data)을 활용해 조금 더 원론적인 의미의 FPS 수치를 다양하게 계산할 수 있습니다.

0.1%나 1% 같은 수치는 이렇게 측정해낸 모든 FPS 수치를 백분위로 환산했을 때 하위 0.1% 및 1%에 해당하는 수치를 기록한 값입니다. 0.1% 최소 FPS은 게임을 즐기면서 체감할 수 있는 FPS 드롭 수치, 1% 최소 FPS은 일반적인 FPS 측정 툴이 잡아내는 최소 FPS 수치라고 이해한다면 그래프를 읽는 데 도움이 되지 않을까 합니다.


※ NVIDIA Founders Edition(파운더스 에디션)에 대해

NVIDIA 파운더스 에디션의 평가를 다시 내려야 할 필요가 있습니다. 지금까지 파운더스 에디션=레퍼런스로 여기고 있었는데요, 20시리즈에서 이례적으로 파운더스 에디션에 플라워 타입 쿨링 설루션, 팩토리 오버클록을 적용하고 출시가보다 높은 가격을 책정하면서 이런 고정관념에 금이 가기 시작했습니다. 최신인 30시리즈에 이르러서는 그래픽카드 제조사들이 일반적으로 생각하지 않는 독특한 쿨링 설루션과 미려한 디자인을 적용했습니다. 전원부는 이전 세대부터 레퍼런스라고는 보기 어려울 정도로 강화됐고요. NVIDIA 지포스 RTX 30시리즈 파운더스 에디션은 웬만한 서브 밴더 그래픽카드보다 높은 게임, 쿨링 성능을 보여줬습니다. 파운더스 에디션을 NVIDIA 자체 비레퍼 모델로 보아도 손색없는 수준이 되었다고 해도 무리는 아닙니다.


지포스 RTX 3090 파운더스 에디션은 구성상 절대 레퍼런스라고 볼 수 없는 모델입니다. 제품 자체 무게만 2.1kg을 상회하며 독특한 쿨링 설루션, 110mm 듀얼 쿨링팬, 20페이즈 전원부를 보면 NVIDIA에서 출시한 고급형 모델로 보아도 될 정도입니다. 파운더스 에디션은 이제 중급형 이하 라인업과 직접적인 비교가 어려운 상위 모델이 되었습니다. 따라서 레퍼런스 클록과 레퍼런스 기판을 사용한 갤럭시 GALAX 지포스 RTX 3090 SG 24GB를 실질적인 레퍼런스로 선정하여 비교군에 추가했습니다.


RTX 3090은 현존하는 최상위 그래픽카드다운 가장 높은 성능을 발휘합니다. INNO3D iChiLL 지포스 RTX 3090 24GB X4는 팩토리 오버클록이 적용되어 있지만, 파운더스 에디션보다 미세하게 낮은 성능이 측정됩니다.




부스트 클록 변화

 


 

기본 클록에서 실제 부스트 클록은 평균 1,861.7 MHz로 표기 부스트 클록보다 약 107 MHz 높게 동작합니다. 추가 오버클록을 적용하면 약 85 MHz 높아진 1,946.3 MHz로 동작합니다.




쿨링 성능, 소비 전력 측정




​시스템 전체 소비 전력/소음 측정에 쓰인 장비 (왼쪽: HPM-100 Wattman, 오른쪽: CR-152A)



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



 


 

* 콜 오브 듀티: 모던 워페어를 10분간 구동했을 때 최댓값을 측정했습니다. 퀘이사존 테스트 시스템은 오픈 케이스에 구성되었기 때문에 일반적인 케이스에 그래픽카드가 설치될 경우 더 높은 온도가 발생할 수 있습니다.


기본 클록과 추가 오버클록 설정의 온도 차가 크지 않습니다. 최대 온도는 1℃ 차이지만, 평균 온도로는 같다고 해도 될 정도로 차이가 적은 0.2℃에 불과합니다.






* 콜 오브 듀티: 모던 워페어를 10분간 구동했을 때 최대 쿨링팬 속도를 도출했으며, 도출된 값을 바탕으로 무음실에 그래픽카드를 설치, 소음계를 쿨링팬에서 20cm 떨어진 곳에 배치하여 측정했습니다. 퀘이사존 테스트 시스템은 오픈 케이스에 구성되었기 때문에 일반적인 케이스에 그래픽카드가 설치될 경우 케이스 위치, 거리에 따라 소음이 달라질 수 있습니다.


온도와 마찬가지로 두 설정 간 소음 차이가 없습니다. 측면 쿨링팬이 45mm로 작아 날카로운 소음이 걱정되었는데 생각보다 측면 쿨링팬 소음은 크지 않았습니다. 다만 쿨링팬 소음이 45dBA를 넘어 소음에 민감한 소비자라면 신경 쓰일 수 있는 수치입니다.



소음원 사례별 소음 크기 (출처: 국가소음정보시스템)









열화상 카메라 온도 측정


* 적외선 열화상 카메라는 인간의 눈에는 보이지 않는 적외선을 감지하여 대상 물체의 열 분포를 보여주는 카메라입니다. 같은 비접촉 방식인 열화상 온도계가 한 점의 온도만을 측정할 수 있지만, 열화상 카메라는 대상 물체 전체 온도를 동시에 측정하여 온도의 높고 낮음을 한눈에 파악할 수 있습니다.

 


 

열화상 카메라로 그래픽카드 기판 뒷면을 찍은 사진입니다. 히트싱크가 전원부 쿨링에 유리판 일체형 구조에 전원부 발열을 별도로 옮기는 8mm 히트파이프가 사용되어 등급에 비해 낮은 80℃ 근처로 측정됩니다. 서멀패드가 부착된 백플레이트를 제거하고 촬영하여 실제 온도는 더 낮을 수 있습니다.




총평




기본적인 디자인은 X3 모델과 같으면서 히트싱크와 쿨링팬 구조가 약간 다릅니다. 발열이 높은 코어 오른쪽 전원부에 8mm 히트파이프가 접합되고 메인 히트싱크에 연결됩니다. 그리고 이 부분을 측면에 있는 45mm 쿨링팬이 열을 식힙니다. 이런 구조 독특한 구조와 일체형 히트싱크 구조로 전원부 후면 온도가 TGP가 350W인 RTX 3090치고는 낮은 편인 80℃ 근처로 측정되었습니다. 다이캐스팅 제작된 백플레이트에는 표면적을 늘리기 위한 요철이 적용되어 서멀 패드가 부착되어 있으므로 실제 온도는 더 낮으리라고 예상됩니다. 다만, 측면 쿨링팬을 설치해서 공간이 부족하기 때문인지 X3 모델에는 있는 아크릴 플레이트가 없습니다. 약간 아쉽네요.

 




 

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