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고효율 전원공급장치의 증표 ‘80+인증’이란?

발행일시 : 2008-11-19 15:30

저탄소 녹색성장이 정책방향으로 떠오르는 가운데 IT업계에서도 그린 컴퓨터 열기가 뜨겁다. 컴퓨터 사용으로 인한 전력량 문제가 지적되면서 그린 컴퓨터에 대한 요구가 높아지고 있다. 인텔 등 주요 관련 업체들도 그린 컴퓨터 전략을 발표하면서 전력량을 줄이기 위한 방안을 속속 내놓고 있는 가운데 국내 업체가 획기적인 기술을 개발해 화제가 되고 있다.

80+인증 <80+인증>

이미 해외에서는 전력문제에 대해 에너지 효율적인 전원공급장치 설치를 가장 손쉬운 방법으로 보고 EPA(Environmental Protection agency)는 업체들이 요건을 충족하는 전원공급장치에 ‘80+’ 라벨을 붙일 수 있도록 허용하고 있다. 미국 내 총 전력 사용량의 5%를 PC에서 사용한다고 하니 그 규모가 상당하고 이런 전력량을 줄이기 위한 방안으로 고효율 전원공급장치에 대해 인증과 함께 사용을 권장하고 있는 상황이다.

이미 많은 전력 관련 연구 개발자들이 전력량의 효율성에 대해 지적했었고 미국 스탠포드 대학과 로렌스 버클리 국립연구소에서 일하는 버클리 쿠메이는 오늘날 전력문제 해결을 위한 가장 빠르고 손쉬운 방법은 에너지 효율적인 전원공급장치 설치임을 강조했다.

80+는 교류전원을 컴퓨터 내부의 직류 전원으로 바꿨을 때 효율성이 80% 이상이라는 의미로 에너지 낭비가 일반 제품에 비해 획기적으로 줄어드는 것이다. 또한 저가 전원공급장치의 문제점은 에너지효율뿐이 아닌 PC전반에 걸쳐 상당한 문제를 발생시킬 수 있다는 것이다.

저가 전원공급장치의 전반적인 문제점을 살펴보면 OVP (Over-Voltage Protection:과전압 보호)에 문제가 발생해 출력 전압(+12V, +5V, +3.3V)이 정해진 출력 전압 범위보다 높게 출력되는 경우 이를 감지하여 차단하는 보호 동작이 원활히 이뤄지지 않는 경우가 발생한다.

전원공급장치의 설계 불량 또는 피드백 회로 오동작시 전원공급장치에 적용된 부품을 포함해 메인보드 및 주변 기기에 부착된 전압조절기(필요한 전압으로 변경해주는 부품)나 기타 반도체 및 전자 부품의 최대 허용 전압 범위보다 높게 입력될 경우 해당 전자 부품이나 반도체를 파손시킬 수 있다.

전원공급장치, 메인보드, CPU, 그래픽 카드, 하드 다스크, CD-ROM 등의 보호를 위해 꼭 필요한 기능이 배재돼 있는 것이다. 뿐만 아니라 저전압, 고전류, 과전력, 과전류 등 다양한 범위에 대해 보호를 해야 하나 저가로 설계, 제작돼 이런 기능을 배재하고 고가의 PC 부품에 큰 문제를 일으킨다.

80+인증 <80+인증>

■ 저가 전원공급장치로 인해 PC에 미칠 수 있는 영향

1. OVP (Over-Voltage Protection) : 과전압 보호

A. 정의

출력 전압(+12V, +5V, +3.3V)이 정해진 출력 전압 범위보다 높게 출력되는 경우 이를 감지하여 차단하는 보호 동작.

B. 발생 가능 경우

전원공급장치의 설계 불량 또는 피드백 회로의 오동작시 발생 가능.

C. 영향

전원공급장치에 적용된 부품을 포함해 메인보드 및 주변 기기에 부착된 전압조절기이나 기타 반도체 및 전자 부품의 최대 허용 전압 범위보다 높게 입력될 경우 해당 전자 부품이나 반도체를 파손시킴.

D. 보호 범위

전원공급장치, 메인보드, CPU, 그래픽카드, 하드디스크, CD-ROM 등

2. UVP (Under-Voltage Protection) : 저전압 보호

A. 정의

출력 전압(+12V, +5V, +3.3V)이 정해진 출력 전압 범위보다 낮게 출력되는 경우 이를 감지하여 차단하는 보호 동작.

B. 발생 가능 경우

전원공급장치의 설계 불량 또는 피드백 회로의 오동작시 발생 가능.

C. 영향

메인보드 및 주변 기기에 부착된 전압조절기 (필요한 전압으로 변경해주는 부품)나 기타 반도체 및 전자 부품의 최소 동작 요구 전압 범위보다 낮게 입력될 경우 해당 기기가 동작을 하지 않거나 오동작을 발생시킴.

D. 보호 범위

메인보드, CPU, 그래픽카드, 하드디스크, CD-ROM 등

3. OCP (Over-Current Protection) : 과전류 보호

A. 정의

각 출력 단자(+12V, +5V, +3.3V)별로 출력되는 전류가 정해진 출력 전류 범위보다 높게 출력되는 경우 이를 감지하여 차단하는 보호 동작.

B. 발생 가능 경우

- 전원공급장치의 설계 불량 또는 내부 회로 파손으로 발생 가능.

- 메인보드 및 주변 기기 회로에서 부품이나 패턴의 파손 또는 먼지나 금속 물질 등에 의한 Short-Circuit(회로 단락) 발생으로 요구 전류량이 지나치게 증가할 경우 발생 가능.

C. 영향

전원공급장치가 출력 가능한 범위를 넘어서는 경우 전원공급장치 자체 파손 또는 메인보드 및 주변 기기에 부착된 반도체 및 전자 부품들 또는 패턴이 과전류에 의하여 타는 현상발생 가능.

D. 보호 범위

전원공급장치, 메인보드, CPU, 그래픽카드, CD-ROM 등

4. SCP (Short-Current Protection) : 단락 보호

A. 정의

OCP(과전류 보호)와 의미는 비슷하나 매우 빠른 시간 내에 매우 높은 전류가 흐르는 현상을 방지하는 것임. 각 출력 단자(+12V, +5V, +3.3V)별로 출력되는 전류가 정해진 출력 전류 범위보다 갑작스럽게 지나치게 높게 출력되는 경우 이를 감지하여 차단하는 보호 동작.

B. 발생 가능 경우

전원공급장치 내부 회로 파손 또는 메인보드 및 주변 기기 회로 파손이나 먼지나 금속물질 접촉 등으로 인해 Short-Circuit(회로 단락) 발생으로 빠른 시간 내에 흐르는 전류량이 지나치게 증가할 경우 발생 가능.

C. 영향

전원공급장치 자체 파손 또는 메인보드 및 주변 기기에 부착된 반도체 및 전자 부품들 또는 패턴이 과전류에 의하여 타는 현상 발생 가능.

D. 보호 범위

전원공급장치, 메인보드, CPU, 그래픽카드, CD-ROM 등

5. OLP (Over-Load Protection) : 과부하 보호

A. 정의

OCP(과전류 보호)와 유사한 개념이나 주로 시스템(메인보드나 주변기기)에서 전원공급장치의 각 출력 단자(+12V, +5V, +3.3V)별로 정해진 출력 전류 범위 이상으로 요구할 경우 이를 감지하여 차단하는 보호 동작.

B. 발생 가능 경우

시스템(메인보드 및 주변 기기)이 특정 출력에서 높은 전류를 필요로 하는 형태로 구성됐거나 요구 출력 사항보다 낮은 용량의 전원공급장치 사용시 발생 가능.

예) 어떤 시스템에 400W 파워서플라이를 부착한 상태에서 두개의 그래픽 카드로 크로스오버 또는 SLI 구성시 +12V의 요구 전류가 높아짐으로 전체 요구 출력은 400W보다 낮으나 +12V가 낼 수 있는 출력 전류량 이상을 요구하는 경우에 발생 가능 (이때는 시스템에서 요구하는 출력보다 +12V에서 출력 가능한 전류치를 감안해 더 높은 출력(500W 등)을 가진 전원공급장치여야 함.

C. 영향

파워서플라이가 출력 가능한 범위를 넘어서는 경우 파워서플라이 자체 파손이 발생하거나, 높은 전류로 인해 출력 전압이 강하되는 현상이 발생하여 위의 UVP(저전압 보호)에서 기술된 현상이 발생할 수 있음.

D. 보호 범위

전원공급장치

6. OPP (Over-Power Protection) : 과출력 보호

A. 정의

OCP(과전류 보호)와 유사한 개념이며 OCP를 구현하지 않고 OPP만 구현하거나 또는 OCP가 정상 동작 하지 않을 때를 대비해 2차적인 보호용으로 구성하는 경우도 있음. 주로 시스템(메인보드나 주변기기)에서 전원공급장치의 각 출력 단자(+12V, +5V, +3.3V)별 출력 전류가 아닌 전체 출력 가능 전력 이상의 전력을 요구할 경우 이를 감지해 차단하는 보호 동작.

B. 발생 가능 경우

시스템(메인보드 및 주변 기기)이 전체 출력에서 높은 전류를 필요로 하는 형태로 구성이 되었거나 요구 출력 사항보다 낮은 용량의 전원공급장치 사용시 발생 가능.

예) 어떤 시스템에 300W 전원공급장치를 부착한 상태에서 여러 개의 그래픽카드나 하드디스크, CPU, CD-ROM, FAN등을 사용하는 경우 전체 출력(+12V, +5V, +3.3V)이 300W 이상을 요구하는 경우에 발생 가능.

C. 영향

전원공급장치가 출력 가능한 범위를 넘어서는 경우 전원공급장치 자체 파손이 발생하거나 높은 전류로 인해 출력 전압이 강하되는 현상이 발생하여 위의 UVP(저전압 보호)에서 기술된 현상이 발생할 수 있음.

D. 보호 범위

전원공급장치

7. OTP (Over-Temperature Protection) : 과온도 보호

A. 정의

전원공급장치 내부 또는 특정 부품들의 온도가 적정 온도 범위를 넘어서는 경우 이를 감지하여 차단하는 보호 동작.

B. 발생 가능 경우

전원공급장치 설계시 냉각을 제대로 고려하지 않은 설계가 되었거나 또는 냉각팬의 고장등의 이유로 발생 가능.

C. 영향

전원공급장치 내부에 적용된 반도체 및 적용 부품의 동작 가능 온도 범위를 넘어서는 경우 해당 부품이나 반도체가 파손 또는 오동작을 일으키게 되며 이때 위의 OVP, UVP, OCP, SCP등에서 기술된 현상이 연계되어 발생할 수 있음.

D. 보호 범위

전원공급장치

8. FUSE

A. 정의

전원공급장치가 파손된 경우 해당 PC 장비가 설치된 집이나 사무실, 심지어 건물 전체에 이르기까지 Short-Circuit(단락) 현상이 발생할 수 있으며 이를 방지하기 위한 최종 보호용 부품.

B. 발생 가능 경우

OVP, OCP, OLP, SCP, OPP, OTP 등의 부재로 인해 해당 상황에서 전원공급장치가 파손된 경우 발생 가능.

C. 영향

설치된 집이나 사무실 또는 건물 전체의 전력 차단 현상이 발생하거나 두꺼비 집과 같은 안전장치가 미비된 경우 화재로까지 이어질 수 있는 상황 발생.

D. 보호 범위

해당 현장의 전력에 연결된 모든 다른 전기/전자 기기들과 전력 시스템 자체.

EU에서도 최근 80+ 인증 적용을 위한 준비를 하는 것으로 알려진 가운데 국내에서도 기술력으로 널리 알려진 (주)아이델코리아에서 KAIST와 함께 ‘낮은 효율, 불안정한 출력전업, 높은 EMI Noise, 높은 발열’의 하드 스위칭 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 소프트 스위칭(Soft Switching) 방식을 채택한 액티브 클램프 포워드 컨버터를 사용해 상대적으로 “높은 효율, 안정된 출력전압, 낮은 EMI Noise와 발열”이 가능한 고효율 전원공급장치를 개발 완료했다.

80+인증 <80+인증>

대전에 위치한 아이디코리아는 99년 설립돼 ‘새로운 세상을 향한 도전’, ‘더 나은 세상’, ‘고객 만족’을 기업이념으로 이미 그래픽카드, 그레텍의 곰플레이어와 전략적 제휴를 맺은 리모콘 등의 다양한 제품을 해외 13개국에 수출하면서 이미 그 기술력을 크게 인정받고 있다.

자체 브랜드인 아이디온 VGA은 미국 엔비디아사와 공식협력을 통해 가격 경쟁력과 품질 경쟁력을 갖추고 국내 1위를 달성하고 해외 수출 확대를 통해 기술력을 인정받고 있다. 또한 2005년 인텔사의 미래의 멀티미디어 PC시대 기술 발표 이후 거실형 PC를 디지털TV에 연결해 다양한 멀티미디어 기능과 인터넷검색 등 가정내 홈 네트워킹 서버 역할을 수행할 것으로 판단해 그래택의 곰플레이어와 기술 제휴를 통해 차세대 멀티미디어용 리모트 콘트롤러도 개발해 차세대 멀티미디어 산업의 지원자 역할을 톡톡히 하고 있다.

거기에 이번 전원공급장치는 전력손실량으로 살펴보면 ZVS 즉 영전압(전기 분야에서 가장 이상적인 상태)에 가까운 실현이 가능하게 됐으며 위의 전력손실은 초당 6만 번씩 일어나는 현상으로 실제로 상당히 많은 전력손실이 일반 전원공급장치 사용 시 나타난다는 것을 알 수 있다.

다시 말해 전력손실량이 기존의 일반 전원공급장치에 비해 1/6~1/7정도로 크게 줄었다는 것이다. 기존 제품들이 회로도에 고효율을 내기위해 고가의 부품을 장착시키고 높은 발열을 줄이기 위해 대형방열판과 대형 쿨러 1~2개를 장착해 쿨링 효과를 내도록 제작됐으나 이번에 출시된 제품은 회로도 자체 기술로 인해 고가의 부품이 아니어도 높은 효율을 낼 수 있고 낮은 전력손실로 발열양이 낮아 방열판과 쿨러 크기 및 개수를 축소시킬 수 있다.

이에 따라 일반 전원공급장치의 한정된 외부재질(금속)과 발열을 위한 대형 쿨러(1~2개)로 인한 한정된 디자인에서 탈피해 외부 재질 및 외부 디자인을 변화시킨 새로운 형태의 디자인이 가미된 전원공급장치 및 컴팩트한 고효율 전원공급장치 생산이 가능해 졌다.

이번 파워 서플라이 기술 개발로 인해 고효율 고전력 밀도의 전력 모듈의 적용으로 인한 PC의 슬림화, 소형화가 가능해졌다. 또한 전력 소자, 슬림형 리액티브 소자 및 PCB 등의 부품 산업의 기술력 향상, 시장 활성화, 제조기술의 향상될 것으로 기대를 모으고 있다. 뿐만 아니라 PC 전원장치의 신뢰성이 확보되고 전자 시스템의 저 EMI화를 위한 기반기술 확보 및 안정성이 강화된다.

80+인증 <80+인증>

아울러 무 냉각팬 전원장치 실현과 새로운 DC/DC 전력 모듈 개발로 인한 국내 기술 경쟁력 또한 확보될 것으로 전망된다.

이번 개발을 통한 개발기술의 경제, 산업적인 파급효과도 눈에 띈다. 우선 고효율, 슬림 PC 전원장치의 수입 대체효과와 PC 전원장치의 국가 경쟁력 확보를 통한 수출 증대 효과가 나타날 것으로 전망된다. 또한 기술을 활용한 신규 상품 개발로 인해 매출증대가 예상되고 관련 신상품 국내 공장시설 및 설비시설 확충에 따른 고용인력 증가돼 경제적인 파급효과가 상당할 것으로 보인다. 그러나 가장 큰 효과는 최근 지대한 관심을 모으고 있는 전력에 관한 부분이다.

80+ 인증이란

80+인증 <80+인증>

컴퓨터 구입시 전원공급장치는 CPU나 RAM등 장치에 비해 중요성이 부각되지 않아 광고에서 언급되지 않는다. 그러나 컴퓨터에 들어가는 모든 부품에 전력을 공급하는 사실상의 심장 역할을 하는 부분이므로 신중하게 생각하고 고르는 것이 바람직하다. 좋은 파워를 결정하는데 여러 가지 요인이 있지만 가장 중요한 것 중 하나가 전력효율성이다. 이러한 전력 효율성을 증명하는 대표적인 기준이 바로 80+인증이다. 80+인증을 받기 위해서는 아래 표의 조건을 만족시켜야 한다. 숫자상으로 명시된 가장 최저의 기준인 효율성 80% 이상을 발휘해야 인증 마크를 취득할 수 있다.

80+인증 <80+인증>

최대 4천여억원 절약 가능

세계적인 인터넷 기업인 구글도 이미 수년전부터 서버 사용으로 인한 전력에 들어가는 비용을 내부적으로 진단하며 가장 큰 고민이 서버전기 효율이었던 것으로 알려졌다. PC 업계가 1981년 IBM-PC 이후 계속된 ‘과거 전력’ 때문에 비효율적인 전원공급장치를 사용하고 있다며 “매일 8시간씩 켜 두는 1억대 데스크톱 PC가 전원 절약기능을 탑재한다면 3년 동안 시간 당 400억KW를 절약할 수 있다"고 밝힌 적이 있다.

개발 기술의 가장 큰 장점인 전력사용 감소로 인한 에너지 절약 효과 면에서 보면 단순한 기술 개발 수준이 아닌 국가적으로 전력량을 획기적으로 줄일 수 있게 되는 것이다.

한전의 2006년 전력통계를 기준으로 한 데이터로 국내 모든 3,140만대의 PC에 신기술로 만들어진 400W 고효율 전원공급장치를 장착시켜 1일 8시간동안 실행시킨다는 가정을 전제로 한 데이터를 살펴보면 전력량의 감소가 어느 정도 수준인지 확실히 드러난다.

전국의 PC에 사용한다면 절전효과는 영동 1.2 + 호남 1,2 발전소를 합한 것과 비슷한 절전효과를 낼 수 있으며 이를 금액으로 환산 시 약 4,480억원 수준으로 국내 총발전량대비 1.54%를 절약할 수 있는 것이다. 전원공급장치 하나를 변경해서 얻을 수 있는 금액이라고는 상상도 할 수 없을 정도로 큰 금액이 절약된다.

사진 유정민기자 Artist@pcline.co.kr

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