게이밍 노트북을 쓸 정도의 게임 마니아들에게 깨기 어려운 적이 있다면 바로 ‘발열’이다. 게임 성능을 높이는 데 있어 발열은 좀처럼 떨어지지 않는 골칫덩어리 같은 존재. 오죽하면 ‘발열 지옥’이란 말까지 회자된다.

삼성전자가 8일 출시한 2019년형 ‘삼성 노트북 오디세이’는 발열에서 벗어날 수 있도록 방열 면적을 극대화한 듀얼 쿨링 시스템을 갖췄다. 여기에 8세대 인텔 6코어 i7 프로세서, NVIDIA® GeForce RTX 2060 그래픽카드 등 ‘쿨한’ 성능까지 겸비. 한 단계 진화한 노트북 오디세이 신제품을 삼성전자 뉴스룸이 열화상 카메라와 함께 직접 사용해봤다.

‘강력한 듀얼 쿨링-펜타 히트파이프’, “발열 꼼짝마”

먼저 삼성 노트북 오디세이의 강력한 쿨링 시스템을 살펴보자. 핵심은 제품 뒷면에 있다. 여기에 효율적인 발열 제어를 위한 듀얼 쿨링 시스템 설계가 집약돼 있다. 새 제품은 외부 공기를 유입하고 내부 열을 배출시키는 쿨링팬이 두 개이고, 팬에 있는 블레이드(일종의 날개)는 83개로 전작보다 2.9배나 많다. 두께가 약 3분의 1(0.25㎜)로 얇아지면서 촘촘하게 배열된 이 블레이드는 전작 대비 풍량을 약 15% 늘려준다. 이로써 선선한 외부 공기를 제품 윗면과 아랫면에서 빠르게 빨아들이는 동시에, 내부 열을 순식간에 외부로 배출시켜 최상의 성능을 유지해준다.

또 노트북 오디세이의 히트 파이프는 기존 2개에서 5개로 대폭 늘어났고, 방열 면적 또한 약 40%나 늘어났다. 5개의 ‘펜타(Penta) 히트 파이프’에서는 액체 상태의 냉매가 기체로 변하면서, 순간적인 속도로 중앙처리장치(CPU)와 그래픽카드에서 발생하는 열을 쿨링팬으로 옮겨준다. 결국 강력한 쿨링 관련 하드웨어(HW)와 유기적인 쿨링 시스템이 발열을 획기적으로 낮춰주는 것.

손 온도 31.2도-키보드 중앙 최고 34.2도 불과

‘그래도 데스크톱 아닌 노트북인데, 뜨겁지 않을까’. 여전히 남는 의문을 풀어보고자 1인칭 슈팅 (FPS) 전투게임 ‘배틀필드5’를 삼성 노트북 오디세이로 이용해봤다. 제품에 내장된 ‘대시보드’ 기능을 이용하니 게임 중 그래픽 프로세서(GPU) 온도, 초당 프레임 수(FPS)[1], CPU 온도 등을 실시간으로 확인할 수 있다.

게임 시작과 동시에 측정한 GPU 온도는 72도, CPU 온도는 81도<위 왼쪽 사진 참고>를 기록. 동시에 피부가 느끼는 체감 발열을 확인하기 위해 열화상 카메라로 제품 외부 온도를 측정해봤다. 가장 많은 열이 집약된 힌지(제품 화면과 키보드 사이) 중앙 부분 온도는 26.8도<위 오른쪽 사진의 왼쪽 상단 수치>. 키보드 위에 올려놓은 왼손 온도가 최고 31.2도(열화상 카메라는 온도가 가장 높은 부분을 흰색으로 나타냄)인 것에 비춰보면, 열을 거의 느낄 수 없는 수준.

이 상태에서 30분가량 게임을 이용했다. 부품 자체 온도는 GPU가 최고 79도, CPU가 최고 91도<위 왼쪽 사진>를 기록. 반면 열화상 카메라로 확인한 키보드 중앙(게임을 할 때 손이 많이 가는 부분)의 온도는 최고 34.2도<위 오른쪽 사진>에 그쳤다. 시간이 지나면서 잔잔하게 올라오는 열은 느껴지지만, 주로 키보드 상단부에 머물러 게임 플레이에 거의 영향을 끼치지 않았다.

제품을 휴대하면서 이용하기도 하는 게이밍 노트북은, 이동할 때 화면을 닫고 손으로 들게 된다. 따라서 노트북 뒷면과 바닥에 남아있는 열도 꼼꼼히 살펴볼 필요가 있다. 게임을 마친 뒤 열화상 카메라로 본 노트북 오디세이 신제품의 뒷면 중앙 부분 최고 온도는 34.3도<위 왼쪽 사진>. 제품 가장자리 온도는 이보다 현저히 낮았다. 노트북을 치운 직후 테이블의 잔열을 측정해보니 역시 최고 28도<위 오른쪽 사진>로, 제품을 손으로 들어도 거리낌이 없는 수준이었다.

삼성 노트북 오디세이 신제품의 체감 발열이 낮은 또 하나의 이유는 특유의 공기 순환 체계에 있다. 선선한 외부 공기를 제품 아랫면과 키보드 위에서 흡수하고, 뜨거워진 공기는 제품 뒷면과 측면에서 분산되도록 설계해 터치패드나 사용자 얼굴 쪽으로 오는 열기를 잡아주는 것이다.

단축키 한 번으로 열리는 신세계, ‘오디세이 모드’

노트북 오디세이 신제품의 또 다른 비장의 무기는 ‘오디세이 모드’. 나만의 게임 패턴에 맞게 미리 프로파일을 해둔 후, 게임 도중 ‘Fn’ 키와 ‘F11’ 키를 동시에 눌러 해당 기능을 바로 적용할 수 있다. 오디세이 모드로 진입할 수 있는 기능은 △비스트 모드 △게임 장르별 최적 화질 △블랙 이퀄라이저
△미세한 사운드까지 잡아주는 돌비 애트모스 △윈도우 키와 터치패드 잠금 유무 등 다섯 가지다.

먼저 비스트 모드는 데스크톱 PC 수준의 그래픽카드인 NVIDIA® GeForce RTX 2060의 성능을 한층 끌어올려 주는 역할을 한다. 비스트 모드를 켜기 전 FPS 수치<위 사진 오른쪽 상단>는 80~90 수준. 게임 중 비스트 모드를 작동시키자 FPS가 상승하며 화면 속 움직임에 한층 힘이 느껴진다.

블랙 이퀄라이저 기능을 활용하면 화면의 블랙 레벨 값을 0~100%까지 조절할 수 있다. 블랙 레벨 값을 20%(기본모드) → 60%(프로파일1) → 90%(프로파일2) 순으로 적용해보니 차이가 확연하다. 각각의 사용자에게 최적화된 음영과 밝기를 적용해보면 곳곳에 숨어 있는 적을 쉽게 식별할 수 있을 법하다. 협곡, 벌판, 하늘 등 게임 속 배경에 맞춰 블랙 레벨을 조정해 보는 것도 최상의 플레이를 위한 방법이 될 수 있다.

강력한 성능과 효율적인 쿨링 시스템, 게임 전용 특화기능까지 겸비한 2019년형 삼성 노트북 오디세이는 15.6형 화면 크기, 2.39kg 무게, 19.9㎜ 두께로 백팩에 넣어 휴대하기에도 무리가 없다. 강력한 ‘게이밍 기어’를 찾는 이들이라면 노트북 오디세이 신제품이 최상의 선택이 되지 않을까 한다.

[1]Frame Per Second, 화면이 바뀌는 속도를 초 단위로 나타내는 단위

▲ 삼성전자 무선사업부 Visual개발팀장 김학상 전무

최근 글로벌 스마트폰 시장을 바라보며, 누군가는 스마트폰 혁신이 정체 상태라고 얘기하거나 스마트폰의 시대가 곧 막을 내릴 것이라고 주장하기도 한다.

그러나 우리는 스마트폰의 가능성이 더 확대될 것이라고 믿는다. 5G, 인공지능, 가상현실 등 신(新)기술이 우리의 일상 가까이 다가오고 있고, 스마트폰은 그 변화의 중심에 놓여있다. 사용자들은 생활 속에서 더 큰 스크린을 가진 스마트폰을 필요로 하게 될 것이다.

아직까지 스마트폰 스크린 크기는 기기 자체의 크기를 넘어서지 못하고 있다. 삼성전자는 어떻게 기기의 휴대성을 유지하면서도 사용자에게 더욱 확장된 경험을 제공할 수 있을지 고민했다.

7년의 여정 끝에 탄생한 ‘인피니티 플렉스 디스플레이’

사람들은 스마트폰의 스크린 크기가 커질수록, 휴대하기 불편할 것이라는 생각을 한다. 삼성은 이런 고정관념을 극복하기 위해 새로운 폼 팩터(form factor) 개발에 힘을 쏟았다. ‘삼성 개발자 컨퍼런스 2018’에서 공개된 ‘인피니티 플렉스 디스플레이(Infinity Flex Display)’가 바로 그 결과물이다.

해당 기술은 지난 2011년 CES 현장에서 시제품 형태로 처음 공개됐다. 이후 7년 만에 이를 가다듬어 완전한 제품으로 탄생시킨 셈이다. 새로운 소재 개발부터 기구적 문제 해결까지, 스마트폰의 모든 구조를 뒤바꿔야 하는 난관을 넘어선 성과였다.

한계를 넘어 계속될 모바일 혁신

스마트폰 폼 팩터의 대대적인 변화가 수년 내 진행될 것이다. 롤러블(rollable) 또는 스트레쳐블(stretchable) 디스플레이 등 형태를 다양하게 변형할 수 있는 기기도 현실화 단계에 접어들었다. 인피니티 플렉스 디스플레이 발표와 함께, 삼성은 이 변화의 시작을 알렸다.

폴더블 스마트폰을 위해 우리는 상당한 노력을 쏟아부었다. 스마트폰 디스플레이의 구조를 완전히 바꿀 수 있는 새로운 소재를 개발했고, 수십만 번을 반복해도 문제없이 자연스럽게 접었다 펼 수 있도록 혁신적이면서도 창의적인 기구 기술을 도입했다.

또한, 얇은 바디 내 효율적인 배치를 위해 배터리, 쿨링 시스템, 카메라 관련 실장을 처음부터 다시 고민했다. 뿐만 아니라, 작은 화면을 큰 화면으로 펼쳤을 때 사용하던 앱이 끊김 없이 이어질 수 있는 직관적인 UX를 위해 노력했다.

삼성은 지속적으로 모바일 가능성의 한계를 확장하며 모바일 분야를 선도해 나갈 것이다. 다음 변화를 위한 스마트폰 혁신은 지금부터 시작이다. 앞으로 만들어나갈 미래가 기대된다.

스마트폰을 오래 쓸 때 기기에서 열기가 느껴져 멈칫하셨던 경험, 다들 한두 번은 있으시죠? ‘너무 무리하게 작동되고 있는 건 아닐까?’ 걱정돼 잠시 기기 사용을 멈춘 적도 있으실 겁니다. 하지만 갤럭시 S7 시리즈는 과도한 발열에 대한 걱정 없이 오래 쓰실 수 있는데요. 비결은 바로 ‘쿨링 시스템(cooling system)’입니다.

쿨링 시스템은 스마트폰 사용자가 느끼는 작은 불편에까지 주목, 개발진이 연구와 실험을 거듭한 끝에 이뤄낸 ‘또 하나의 혁신’인데요. 갤럭시 S7은 어떤 과정을 거쳐 쿨링 시스템을 탑재할 수 있었을까요? 해당 프로젝트를 주도했던 삼성전자 무선사업부 4인방을 만나 그 뒷얘길 들었습니다.

▲갤럭시 S7 시리즈의 발열 감소를 책임진 4인방이 인터뷰를 위해 한자리에 모였습니다. (왼쪽부터)이해진∙이상현 책임, 구경하 수석, 조정규 책임

업계 최초 ‘0.4㎜ 서멀 스프레더’ 구현 성공

갤럭시 S7 시리즈에 적용된 쿨링 시스템의 핵심은 방열 부품의 일종인 ‘서멀 스프레더(thermal spreader)’입니다. 사실 서멀 스프레더는 갤럭시 S7 시리즈 이전에도 스마트폰에 탑재된 적이 있습니다. 차이가 있다면 그 두께를 처음으로 0.4㎜까지 최소화해 갤럭시 S7 시리즈처럼 얇은 두께의 스마트폰에도 적용할 수 있게 된 거죠.

서멀 스프레더는 방열에 흔히 쓰이는 구리로 만들어집니다. 구경하 수석(선행요소기술그룹)은 “서멀 스프레더를 최대한 얇게 만들기 위해 원재료인 구리를 새로운 방식으로 배합, 설계하는 데 주력했다”고 설명했습니다. 구 수석에 따르면 서멀 스프레더는 물의 상태 변화를 활용, 열을 퍼트리는 기술입니다. “서멀 스프레더는 소량의 물과 다공성(多孔性) 재질로 구성됩니다. 물이 열기를 흡수하면 증기로 변해 파이프 내 빈 공간을 이동해요. 반대로 열을 빼앗기면 다시 액체로 바뀌어 다공성 재질을 따라 원래 자리로 되돌아오게 됩니다. 이 과정을 반복하며 발열 현상을 줄이는 거죠.”

“고성능 AP 탑재하면서 발열 잡는 게 관건”

갤럭시 S7 시리즈에 적용된 쿨링 시스템엔 사용자를 배려한 개발진의 진심이 숨어 있습니다. 조정규 책임(선행제품개발1그룹)에 따르면 갤럭시 S7 시리즈엔 최신 고성능 중앙처리장치(Application Processor, 이하 ‘AP’)가 탑재돼 있습니다. “최신 고성능 AP를 갖춘 스마트폰은 아무래도 열을 많이 낼 수밖에 없어요. 결국 성능과 방열, 두 마리 토끼를 동시에 잡으려는 노력이 얼마나 성과를 거두느냐 하는 게 관건이었습니다.”

조정규 책임을 비롯한 개발진은 애초 AP 자체 온도를 낮춰 문제를 해결하고자 했습니다. 이를 위해 AP에서 발생한 열을 표면으로 빠르게 이동, 방출시키는 구조를 설계했죠. 하지만 문제는 예상치 못한 지점에서 터졌습니다. AP뿐 아니라 충전∙통신 등 그 밖의 기능을 담당하는 부품에서도 상당한 열이 발생한 거죠. 결국 연구는 다시 원점으로 돌아갔습니다. 이후 치열한 고민과 거듭된 실험 끝에 서멀 스프레더가 문제 해결의 열쇠로 최종 낙점됐습니다.

“사내에서도 ‘꼭 넣어야 하나’ 얘기 들었죠”

서멀 스프레더를 활용하기로 결정한 후에도 난관은 이어졌습니다. 구경하 수석은 “갤럭시 S7 시리즈 개발 과정에서 다른 부문 개발진에게 ‘쿨링 시스템이 필요한 이유’를 일일이 설명하고 납득시키는 과정이 가장 어려웠다”고 고백했습니다. “삼성 스마트폰 모델에 쿨링 시스템이 적용되는 사례는 이번이 처음이었거든요. 하나의 기기에 모든 기술을 다 집어넣을 순 없으니 모든 개발 단계에서 마치 구명 보트에 태울 물품을 결정하듯 더하거나 뺄 기술(과 부품)을 치열하게 고민합니다. 그 과정에서 ‘쿨링 시스템 빼면 안 되느냐’는 얘기도 수십 번 들었죠.”(웃음)

실제 개발 과정도 결코 쉽지 않았습니다. 특히 이상현 책임(기구개발2그룹)은 “기구 강도 문제가 발생해 서멀 스프레더 길이를 60㎜로 제한해야 했을 땐 정말 아득해지더라”며 “수 차례 시뮬레이션을 계속한 결과, 80㎜까지 늘리는 데 성공했다”고 말했습니다.

조정규 책임에 따르면 스마트폰 쿨링 시스템은 달리 말해 ‘하드웨어 방열 솔루션’입니다. 스마트폰처럼 소형 기기에 탑재될 수 있을 정도로 적은 공간을 차지하면서도 최대한의 방열 효과를 내도록 하는 게 핵심이죠. “결국 제대로 된 쿨링 시스템을 갖추려면 소모 전류를 개선하고 최적화된 발열 제어 알고리즘을 적용하는 등 관련 하드웨어 기술과 소프트웨어 노하우를 유기적으로 구성할 필요가 있었다”는 게 조 책임의 귀띔입니다.

“서멀 스프레더는 국도 옆 신설된 고속도로”

개발진의 땀과 노력이 어린 쿨링 시스템은 갤럭시 S7 시리즈가 작동되는 내내 자동으로 구현됩니다. 이해진 책임(선행요소기술그룹)은 이를 가리켜 “일반 국도 옆에 새로 생긴 고속도로"에 비유했습니다. “교통량이 적을 땐 일반 국도로 달려도 충분합니다. 하지만 교통량이 급증하면 고속도로가 교통량 분산에 큰 역할을 하죠. 스마트폰에서도 마찬가집니다. 발열량이 갑자기 늘면 서멀 스프레더가 알아서 기기 내 열을 분산시키니까요.”

인터뷰 내내 네 사람은 “쿨링 시스템의 성공적 탑재는 팀 내 여러 부서와 협력업체 간 협업 덕분에 가능했던 성과”라고 강조했습니다. 아울러 “앞으로도 방열 기능을 갖춘 신소재 분야에 지속적으로 관심을 갖고 다양한 형태의 협업을 진행할 예정”이라고 덧붙였는데요. 실제로 갤럭시 S7 시리즈가 성공적으로 출시된 요즘도 이들은 사내 연구 인력과의 교류, 외부 학회 참석 등 다양한 경로를 통해 일찌감치 차기 모델 쿨링 시스템을 고민하기 시작했습니다.

지금까지 ‘오래 써도 열 안 받는’ 갤럭시 S7 시리즈의 비결을 알아봤습니다. 이 같은 개발진의 노력이 있었기에 갤럭시 S7와 갤럭시 S7 엣지 사용자는 발열 걱정 없이 스마트폰을 오래 사용할 수 있게 된 거겠죠? ‘보이지 않는 부분까지 세심하게 배려하는’ 갤럭시 시리즈 개발진의 노력은 앞으로도 계속될 예정입니다. 삼성전자 뉴스룸 독자 여러분도 갤럭시 시리즈의 ‘무한 진화’를 마음으로 응원해주세요!