1. 고효율 친환경 파워
PC용 전원 공급장치를 한 단어로 표현하면 뭐가 좋을까 하고 PSU, 파워 서플라이,
전원공급기 등을 생각하다가 여기서는 “파워”로 사용합니다.
우리가 평소 무심코 사용하는 전기는 수력, 풍력, 조력, 태양을 이용하는 자연
친화적인 발전방식도 있기는 하지만 주로 석탄, 석유, 가스등 화석연료나 원자력
등의 환경저해원인물질을 사용하여 만들어지고 PC용 전원공급장치는 전기로 작동
합니다. 지금까지의 파워는, 고출력과 안정적인 전압의 유지, 안전성, 쿨링 능력
을 강조하는 제품들이 대부분이었고, 유가폭등사태가 신문 헤드라인을 장식하는
뉴스로 등장하고 친환경제품에 대한 관심이 높아져가고 있는 요즘, PC용 전원공급
장치의 성능과 안전성의 확보는 물론, 효율을 높여서 전력 사용량은 줄이고 사용자의
비용을 절감하는 환경친화적인 제품에 대한 요구가 수 년 전부터 꾸준히 증가하고
있고 앞으로 더욱 각광을 받게 되리라는 전망이 가능하며, 이러한 시장의 변화를
예견이라도 한 것처럼 고효율 친환경 제품 임을 강조하며 최근에 발표된
에너맥스 82+ 파워 시리즈 중 하나인 에너맥스 EPR525AWT를 실 사용환경에서 테스트
합니다. 여기서 간과해서는 안될 일은 친환경파워는 환경친화적인 제품이므로
출력을 규제하거나 성능의 제약을 전제조건으로 하는 어떤 인증을 받는 것이 아닐까
하는 의구심을 가질 수 있겠는데 파워에 관한 환경관련 인증의 세부 항목을 보면
출력이나 성능의 증가를 규제하는 것이 아닌, 파워가 출력할 수 있는 직류 정격용량
대비 필요한 입력 교류전력량으로 나눈 백분율 수치 즉 파워의 전력 사용 효율을
높여서 파워 사용시 파워 내부에서 낭비되는 전력을 최소화하여 에너지를 절감
하려는데 초점을 맞추고 있어서 친환경관련인증 파워는 성능도 우수하고 전기료도
절감할 수 있는 파워라는 점으로, 머지 않아 고출력 고성능의 파워라는 광고문
보다 품질로써는 한 수 위인 고효율 친환경 파워라는 단어가 자주 등장할 가능성이
높아진 것으로 보입니다.
Energy Star Data Centre에서 제공되는 2005년 1/4 분기부터 2007년 1/4 분기까지
파워의 에너지스타 인증 현황 그래프를 보면 인증 받은 제품이 급격하게 증가하고
있고, 2007년 1/4분기 기준, 31개 업체 131개 제품이 등록되어 있으며, 여기에
ENERMAX 제품도 나타나 있습니다. 2007년 7월 20일, 80 플러스 프로그램이
정의한 표준을 사용한 데스크톱 컴퓨터를 위한 새로운 에너지 스타 규격이
추가되었고 이 규격의 요구 사항은 이전의 규격보다 더 엄격하고 기존의 장비
설계는 다시 인증을 받지 않는 한, 더 이상 이러한 로고를 사용할 수 없게
되었으므로. 2008년 1/4 분기 그래프는 다음 사진의 그래프와는 많이 변화된
형태로 나타날 것으로 추측해 볼 수 있습니다.
<Ener Star Data Center 자료에서 발췌>
2. Enermax EPR525AWT의 SPECIFICATION
스펙에서 특이한 사항은 +12V 출력이 3채널로 구성되었고, 파워의 역율이 1에
근접하는 0.97 이며, 효율은 115 VAC에서 82~85%, 230 VAC에서 84~88% 이니
가정의 대부분이 220V 지역인 우리나라에서 사용할 경우 유럽 등 115V 지역에서
사용할 경우보다 높다는 것을 알 수 있으며, 각종 안전규격인증과 전자파 적합
인증을 받은 제품임도 알 수 있습니다.
EPR525AWT의 특기할 사항인 스펙에 표기되지 않은 80+인증 및, 에너지스타
인증에 관한 내용은 파워 내부를 살펴보는 과정에서 다뤄보겠습니다.
3. EPR525AWT의 포장 및 구성품
포장은 파워의 본체부분을 두꺼운 종이로 한 번 감고 케이블은 정리해서 묶은 다음
기포비닐 포장에 넣어서 두꺼운 종이상자에 담아 놓은 것이고. 전원 케이블과
설명서, 선 정리용 케이블타이 네 개, 케이스부착용 볼트 네 개가 들어 있습니다.
포장상자 외부의 기본 색상은 검정이며 컬러의 사진과 문자로 제품의 특징이 설명
되어 있으나 상자의 색상이나 디자인이 우중충하고 문자 가시성이 썩 좋은 편이
아닙니다. 제품의 품질이 좋다고 해도 소비자의 눈에 먼저 띄는 것은 포장상자인데
좀 더 고급스럽고 밝은 색상이면 좋지 않았을까 하는 생각입니다.
상자 겉 면의 내용으로는 주로 제품의 특징을 설명한 것으로 중요부분만 살펴보면
앞면에서
82~88% efficiency: (효율)
Extreme Cool & Quiet: (냉각성능과 저소음)
Rated at 24/7 @40℃: (무 중단 서버에서 자주 접하는 용어로 24시간 7일 즉
연속 무 중단 가동을 의미하기도 하지만 여기서는 40℃환경에서 1일 24 시간,
1주일간 연속 테스트에서 이상 발생 없이 정상 구동한 상태를 의미하고 있음.)
의 세 가지 주요특징을 좌 상단에 강조하고 중앙부에 본체의 사진과, 하단에
특징을 나타내는 세 개의 마크와 Enermax 로고가 보입니다.
뒷면에서
상단좌측에 파워의 효율성을 증명하는 82 Plus! 내용을 설명하는 그래프
상단우측은 24 / 7 @ 40℃의 내용으로
최고효율을 위한 이중 전송회로,
최대의 내구성 안정성을 위한 100% 일제 콘덴서
15%의 파워 안정을 위한 예비할당으로 115%의 트랜스 출력 용량
Tightest regulation을 위한 아몰파스마그네틱코어 라는 내용과
내부사진이 위치하고, 바로 아래는
우리글과 영어 등 6개 국어로 특징을 설명하고 있습니다.
좌 측면에 Triple Guard Protection을 설명하는 그래프와 사진,
우 측면에 Specification, 3년 품질보증 글귀, 유럽물품번호(EAN),
만국제품코드(UPC), P/N, S/N,그리고 끝에 Made in China가 보입니다.
위 뚜껑 부분에는 Enermax 로고가
바닥 면에는 상자의 재활용 마크와 설명, 관계사 마크사용에 관한 내용을
기재하고 있습니다.
상자는 방습과 내구성 재활용까지 고려한 듯 유성잉크로 인쇄하고
비닐 코팅은 되어 있지 않은 재질입니다.
4. 본체 외부 및 커넥터
* 여기서는 Fuzzy Logic을 응용한 Speed Guard 기술을 알아봅니다
본체 케이스 외부 도장은 무 광택이며 눈에 띄는 부분은 PC내부의 뜨거워진 공기를
효과적으로 유입해 쿨링을 극대화하는 과정에서 파워 케이스와의 충돌에서 발생하는
공기마찰에 의한 소음을 감소시키도록 120mm 흡입 팬의 통풍구를 공기역학적으로
설계하였다는 에너맥스의 특허기술이 적용된 Air Guard로, 금빛의 그릴 중앙부에
역시 금빛으로 ENERMAX로고와 문양이 새겨져 있으며 그릴 주위의 파워케이스는 약
15 도 각도로 안 쪽으로 경사지게 만들어서 다른 제품에서 보지 못한 모양으로
문외한의 눈에도 공기를 빨아들이기 쉽게 만들어진 것을 짐작할 수 있겠고, 2볼
베어링 모터를 사용한 120mm 흡입 팬은 기판에 위치한 Fuzzy Logic 제어 칩과
연동하여 일반적인 파워의 부하수준인 60 % 부하 까지는 16 데시벨 / 450 rpm으로
동작하고, 75 % 부하에서 18 데시벨 / 600 rpm으로 완만하게 상승하여, 특별한
경우인 100 % 부하에서도 큰 소음으로 볼 수 없는 31 데시벨 / 1500 rpm으로
동작하는 효율적인 쿨링과 초 저소음을 동시에 구현하는, 특허 받은 기술이
Speed Guard 기술 이라는 홈페이지의 설명입니다.
<컴퓨마트 홈페이지에서 발췌>
Air Guard 옆의 분해용 볼트 네 개중 한 개 위에는 분해 방지용 씰 스티커가 붙어
있어서 이 스티커를 훼손하면 A/S를 받을 시 불 이익을 받을 수 있으니 주의해야
하겠습니다.
파워 케이스의 Air Guard 반대편은 이 파워의 개략적인 스펙이 표시된 스티커와
품질검사 완료스티커, P/N, S/N 스티커도 붙어 있습니다.
파워 케이스의 공기배출용 벌집 모양 통풍구가 있는 면은 스위치와 전원 코드
연결단자, ENERMAX 로고, PC 케이스와 결합할 볼트 구멍 네 개가 위치하는데
Active PFC 적용 제품은 프리 볼트 입력이 지원되니 110V / 220V 전환스위치가
필요 없다는 것도 편리한 점 가운데 하나입니다.
파워 케이스의 한 쪽 옆면은 PRO 82+ 로고만 보이고, 반대 쪽 면에는 PRO 82+로고,
판에 압인된 ERERMAX 로고, MIC 마크와 품질표시 스티커가 붙어 있습니다.
파워케이스의 케이블 출구는 플라스틱가이드로 보호되고 있습니다.
AWG (American Wire Gauge: 미국전선규격-전기 전자기기 배선에 관한 규격으로
도체와 절연체의 선심 수, 외경, 두께, 최대도체저항, 최소절연저항, 수중 내 전압,
허용전류 등을 규정하고 있으며, 적합한 AWG의 배선사용은, 케이블 길이, 연결
케이블 수, 커넥터 품질과 함께 효율에 영향을 미치는 요인중의 하나로 손꼽히고
있음)규격에 적합한 케이블을 사용하고 있는데, 고효율을 위해서 중요한 부분이며,
특히 선의 굵기는 안전과도 밀접한 관련이 있고, 케이블의 굵기에 따라서 안정적으로
사용할 수 있는 전류의 량이 달라지기 때문에, 고급형 파워를 생각하시는 분들은
케이블의 굵기도 살펴보셔야 하겠고 너무 가느다란 DC 출력 케이블을 사용한 파워는
선택 시 제외하는 것이 좋겠습니다.
이 파워의 DC출력 케이블은 AWG 규격을 케이블 표면에 표시하고 있으며, FM 커넥터용
케이블을 제외하고는, 케이블을 촘촘한 그물망으로 감싸서 네 가닥으로 나뉘어져 있고
케이블의 길이도 조립과정에서 불편을 느낄 수 없을 만큼 충분한 길이 입니다.
메인 24핀 커넥터는 분리할 수 없는 일체형으로 구형의 메인보드에는 사용할 수
없으나 요즘의 메인보드에서는 20핀은 구경하기 힘들 정도이니 문제 삼을 일이
아니고, PCI-Express 그래픽카드용 커넥터 8핀(6+2)조합형 2개, 6핀 하나, SATA
커넥터 6개, 4핀 Molex 커넥터 7개 등 충분한 수량의 커넥터를 갖고 있습니다.
5. 내부구조 및 특징
내부의 메인 PCB 외에 추가된 PCB는 EMI회로 하나이며 중요한 역할을 수행하는 부품
들이 대부분 IC칩으로 PCB에 부착되어 있어서 빈틈이 없을 정도로 여러 가지 부품으로
꽉 채워져 있으나 잘 정돈된 상태며 출력케이블도 중요 부분이 케이블 타이로 묶여
있어서 외부에서 케이블을 당겨도 선이 끊기거나 이상이 발생치 않을 정도로 튼튼한
구조입니다.
파워의 작동 원리에 맞춰서 EPR525AWT의 내부를 살펴보면 상단 우측의 전원 케이블
연결단자를 통해서 파워내부로 들어온 전기는 교류전원의 각종 간섭신호를 걸러내고,
파워의 ON/OFF 회로가 고 주파수 교란 전력 망을 형성하는 것을 막는 역할을 하는
EMI회로(사진1)를 거쳐서 전단정류필터회로를 통과하여 ON/OFF회로를 거친 다음
후단정류필터회로를 경유하여 전압 안정화 회로에서 실제 사용하는 여러 종류의
전압으로 나뉘어서 출력하는 것입니다.
파워의 출력에 비해서 트랜스나 인덕터의 크기가 그리 크다고 볼 수 없는데, 이는
아몰파스 마그네틱 코어, High Flux Core, Sandust Core등 부피는 작고 성능이 우수한
신소재 물질의 첨단부품을 사용하여 파워의 효율성을 높인 설계로 판단됩니다.
평활 Capacitor는 일본제품으로 400V 180µF 2개가 병렬연결로 360µF로 구성되어 있는데,
컴퓨마트 홈페이지의 제품설명사진에는 각 220µF로 기재되어 있어서 수정이 요구됩니다.
PFC 회로의 중요한 요소인 인덕턴스 코일의 생김새만 봐도 믿음이 생길만큼 좋은
부품 정성이 담긴 부품들을 사용하고 있다는 것을 알 수 있습니다.
여담이지만 테스트하느라 파워의 내부를 보고 있는 중에 비철금속류 도매를하고 있는
친구가 찾아와서 들여다보더니 "이 친구들 구리값 오른 줄 모르는 모양이군!"하는 농담을
던지고 가더군요.
APFC(Active Power Factor Correction)회로는 브리지 정류회로 앞 단에
위치하며 FET, 다이오드 등의 능동 소자를 사용한 기술로 95% 이상의 역 율을
유도할 수 있습니다.
역율과 이 파워에서 강조하는 고효율과는 분명히 구분되어야 하므로 고효율과
역율을 설명하기 위해 간단한 설명을 덧붙이면, 교류회로에서 역율은 단위가 없는
비율이며 0에서 1까지의 어떤 값으로 표시되고, 피상전력에 대한 유효전력의 비로
정의됩니다.
피상전력: 공급자가 공급하는 전기 그대로 아무런 감소나 방해 없이 완벽하게
100%의 일을 할 수 있다고 가정할 때 이 것이 피상전력이 되는 것이지만 현실상
불가능한 값이죠. <계산식은 W(전력) = V(전압) X I(전류)>
유효전력: 교류회로에서 부하에 유용하게 사용되는 전력입니다. 교류회로에서는
선로의 전기저항과 부하의 코일 컨덴서 등의 성분으로 각각 교류의 위상 차가
발생하게 되는데 이것을 역율이라고 하여 cosΘ(코사인 세타)로 표시하며
계산식은<W = V x I x cosΘ>,즉 220V 전압으로 10A의 전류를 공급하였을 경우
2200W의 일을 해내야 하나 실제로는 2200W에 cosΘ를 곱한 값의 일만 하는 것을
유효전력 이라 합니다.
무효전력: 교류회로에서 공급되는 전력에 포함되어 있지만 실제로는 아무 일도
하지 않아 부하에서 전력으로 이용할 수 없는 전력을 무효전력이라 하며,
sinΘ(사인세타)로 표시하며 계산식은<W= V x I x sinΘ>가 되고
역률 = 유효전력 / 피상전력이 되는 것입니다.
PFC(Power Factor Correction: 역율 개선)일반적인 스위칭 전원설계로는
고조파 왜곡과 침두전류를 발생시켜서 역율이 약 0.6으로 낮게 되며 이런 역율을
1에 가깝게 개선하면 고조파 왜곡의 감소와 유효전력 값을 높일 수 있으므로
유럽의IEC555-2/4, 미국의IEEE519등에서 이를 규제하고 있으며, 한전에서도
산업용 전력에서는 역율 0.95를 기준으로 책정하여 역율이 높으면 전기료를
감해주고 이보다 낮으면 가산금을 부과하는 정책을 쓰고 있지만 일반 가정은
해당되지 않는 사항입니다.
역율개선을 위한 방법으로는 수동적인 방법과 능동적인 방법으로 나눌 수 있고,
Passive PFC 회로는 수동소자로 구성되며, 주로 간단한 설계, 낮은 주파수대역,
낮은 EMI, 고전력을 다루는데 사용되고, 대용량에 고가의 컨덴서가 필요하고
입력주파수 변화에 민감하며 역율은 약 0.7정도입니다.
APFC 회로는 고전압, 고전력 반도체, 스위치 및 고속다이오드, 인덕터,
컨트롤러 IC와 콘덴서 등으로 구성되고 구조가 복잡한 EMI필터, 회로설계 및
구성으로 제조원가가 상승하고 고속 대 전류 스위칭으로 부품배치 및 잡음대책이
필요하다는 단점이 있으나, 최대전류와 고조파 왜곡이 억제되어 다른 전기장치에
영향을 주지 않고 고주파 스위칭을 사용하여 L / C 가 작아지므로 인덕터와
콘덴서의 용량 및 외형적인 소형화가 가능하고 정류소자 및 배선재의 전류 용량이
작게 되며 스위칭 제어구조를 사용하여 AC 입력전압 자동 조정, 안정된 직류출력과
0.99에 근접하는 역율 등의 장점과 특히 전력 공급자의 송전측면에서 손실 감소와
에너지 측면에서 유리하므로 환경적인 측면에서도 유익한 장점이 있습니다.
