데스크톱이나 노트북을 몇 년간 문제없이 사용하다 보면 어느 순간 발열이 심해지는 경우가 흔합니다. CPU 온도가 높아지면 PC의 수명이 짧아질 뿐만 아니라, 서멀 스로틀링(thermal throttling)으로 인해 성능 저하까지 겪게 됩니다.
대부분의 원인은 CPU와 쿨러 사이에서 굳어버린 낡은 써멀 페이스트(열전도 그리스)에 있습니다.
다행히 노트북이든 데스크톱이든 CPU 써멀 페이스트를 다시 바르는 작업은 생각보다 어렵지 않습니다. 다만, 제대로 된 결과와 오히려 상태를 악화시키는 결과 사이에는 몇 가지 지켜야 할 모범 사례들이 존재합니다.
이 글에서는 새 써멀 페이스트로 CPU를 올바르게 재도포하는 방법을 단계별로 알려드립니다.
써멀 페이스트는 왜 중요할까?
대부분의 CPU는 TJ Max(최대 접합 온도)가 100°C(212°F)로 설정되어 있으며, 이 온도를 넘으면 CPU는 생존 모드에 진입합니다. 이때 클럭 속도와 전압을 크게 낮춰 전력 소모를 줄이고 온도를 식히려 시도합니다.
일부 최신 CPU는 80°C(176°F)만 되어도 서멀 스로틀링을 시작하기도 합니다.
따라서 현대적인 컴퓨터를 CPU에 어떤 형태로든 능동 냉각 장치 없이 구동하는 것은 사실상 불가능합니다. 모든 냉각 시스템은 구리 블록을 통해 CPU의 IHS(Integrated Heat Spreader, 통합 히트 스프레더)와 열적으로 연결됩니다. 수랭 시스템에서는 이 블록이 펌프와 라디에이터 조립체에 연결되고, 공랭 쿨러는 히트파이프를 통해 블록의 열을 촘촘한 핀 배열로 전달해 식힙니다.
IHS는 일반적으로 니켈 도금된 구리 소재로 만들어져 있으며, 아주 작은 실리콘 다이에서 열을 흡수해 CPU의 훨씬 넓은 표면 면적에 분산시키는 역할을 합니다. 이상적으로는 IHS와 쿨러 블록의 표면이 서로 완벽하게 맞닿아 열을 전달하는 것이 좋겠지만, 현실적으로는 불가능합니다.
표면을 아무리 매끄럽게 연마해도 미세한 요철은 반드시 존재합니다. 이 표면들 사이에 생긴 미세한 공기층은 열전도율에 치명적입니다. 얼마나 치명적이냐고요? 정확히 말하면, 공기는 구리보다 열 전달 능력이 무려 15,440배나 떨어집니다.
올바른 써멀 페이스트 선택 방법
써멀 인터페이스(페이스트 또는 패드)의 핵심 역할은 CPU IHS와 쿨러 블록 사이의 미세한 틈새에 공기가 갇히지 않도록 하는 것입니다. 써멀 페이스트(열전도 컴파운드라고도 함)는 극도로 미세하면서도 열전도성이 좋은 입자를 활용해 이 문제를 해결합니다.
써멀 페이스트의 입자가 작을수록 쿨러와 CPU 사이의 미세한 공기층을 더 잘 메울 수 있습니다. 좋은 써멀 페이스트는 이런 입자가 점성 매개체에 고르게 분산되어 있으며, 균일하게 발리고 시간이 지나도 잘 마르거나 굳지 않는 특성을 가져야 합니다.
이를 확인하는 가장 확실한 방법은 제조사가 명시한 권장 사용 수명을 확인하는 것입니다. 예를 들어 녹투아(Noctua)의 NT-H2 써멀 페이스트는 최대 5년까지 사용 가능하다고 밝히고 있습니다.
열전도율 역시 중요한 요소입니다. 전기 전도성이 있는 써멀 페이스트는 평균적으로 더 우수한 열전도율을 보이는 경향이 있습니다. 하지만 과다 도포 시 여분의 페이스트가 밀려 나와 CPU 다이 주변의 민감한 전자 부품에 번질 수 있고, 이는 합선(short)을 일으켜 핵심 부품을 손상시킬 수 있습니다.
액체 금속(Liquid Metal) 컴파운드도 전기 전도성 열인터페이스의 한 예로, 초보자의 손에서는 매우 위험합니다. 실제로 액체 금속은 니켈 보호 코팅이 된 CPU IHS와 구리 블록에만 사용해야 하며, 맨 구리나 알루미늄 표면과는 화학 반응을 일으켜 빠른 산화를 유발합니다.
처음 작업한다면 녹투아 NT-H1이나 NT-H2처럼 비전도성이면서 내구성과 도포 범위가 우수한 써멀 페이스트가 안전한 선택입니다.
써멀 페이스트 도포에 필요한 도구
써멀 페이스트 도포는 비교적 간단한 작업으로, 흔히 구할 수 있는 도구만으로 충분합니다. 다만 민감한 전자 부품을 다루는 만큼 손상 위험이 있으므로, 침착하게 이 가이드의 안전 수칙을 따르는 것이 중요합니다.
또한 데스크톱 또는 노트북과 CPU 쿨러에 대한 설명서와 사용자 가이드를 미리 준비해 두면 분해 및 재조립 과정에서 큰 도움이 됩니다.
작업에 필요한 나머지 도구는 다음과 같습니다.
- 십자 드라이버
- 정전기 방지 손목 밴드
- 니트릴 고무 장갑(파우더 프리 제품)
- 이소프로필 알코올(IPA, 순도 70% 이상)
- ESD 클린룸 와이프 또는 커피 필터 종이
- 써멀 페이스트
1단계: CPU 쿨러에 접근하기
데스크톱 또는 노트북에 동봉된 서비스 매뉴얼을 참고해 CPU 쿨러가 드러날 때까지 섀시를 분해합니다. 정전기 방지 손목 밴드를 착용하고 반드시 접지가 되어 있는지 확인하세요. 작업을 시작하기 전에 컴퓨터 전원을 끄고 모든 전원 케이블을 분리하는 것도 잊지 마세요.
타워형 케이스의 데스크톱이라면 과정이 비교적 간단합니다. 왼쪽 측면 패널(정면에서 볼 때)을 고정한 나사 두 개(또는 그 이상)를 풀어주면 됩니다. 측면 패널을 분리한 후에는 케이스를 옆으로 눕혀 책상이나 작업대에 놓으면 작업하기 편리합니다.
노트북 사용자라면 제조사의 서비스 매뉴얼을 참고해 내부에 접근하기 위해 제거해야 할 나사와 고정 탭의 위치를 확인해야 합니다. 이는 노트북 제조사와 모델에 따라 크게 달라집니다.
일부 맥북(MacBook)과 마이크로소프트 서피스(Surface) 노트북은 분해가 특히 까다롭기로 유명합니다. iFixit의 훌륭한 데이터베이스에서 노트북의 수리 용이성 점수(repairability score)를 확인해 보길 권합니다. 해당 노트북의 서비스 매뉴얼을 찾을 수 없더라도 iFixit에 분해 가이드가 있을 가능성이 높습니다.
2단계: CPU 쿨러 분리하기
데스크톱 CPU 쿨러는 수랭식이든 공랭식이든 대개 네 개의 나사로 CPU IHS에 고정되어 있습니다. 일부 쿨러는 고정되지 않은(non-captive) 메인보드 브래킷을 사용하므로 특별한 주의가 필요할 수 있습니다. 쿨러의 조립 가이드를 참고해 적절한 분리 방법을 확인하세요.
노트북 쿨러 역시 히트싱크와 블록을 CPU 다이에 고정하는 나사의 수와 위치가 제조사·모델마다 천차만별입니다. 해당 노트북의 서비스 매뉴얼이나 앞서 언급한 iFixit 수리 데이터베이스를 참고해 정확한 지침을 따르세요.
기기의 종류와 관계없이, CPU 쿨러를 IHS에서 무리하게 잡아당기려 하지 마세요. 먼저 쿨러를 부드럽게 비틀어 써멀 페이스트의 접착력을 약화시킨 뒤, 쿨러를 IHS에서 밀어내듯 분리하면 훨씬 수월합니다.
평소와 다르게 저항이 심하게 느껴진다면 무리한 힘을 가하지 마세요. 이 경우 써멀 컴파운드가 CPU IHS에 눌러 붙어 굳었을 가능성이 높습니다. 드라이기의 뜨거운 바람을 CPU 블록에 쐬어주면 굳은 페이스트를 부드럽게 푸는 데 도움이 됩니다.
3단계: 기존 써멀 페이스트 닦아내기
이제 파우더 프리 니트릴 고무 장갑을 착용해 독성이 있을 수 있는 써멀 페이스트로부터 피부를 보호하세요. 장갑은 손의 유분이 IHS와 쿨러 블록에 묻는 것도 막아줍니다. 손의 유분은 열전도율을 떨어뜨릴 수 있습니다.
ESD 클린룸 와이프나 커피 필터 종이에 이소프로필 알코올(IPA)을 살짝 적신 뒤, CPU IHS와 구리 블록에 남아 있는 써멀 페이스트를 닦아냅니다.
일반 티슈나 천은 사용하지 않도록 주의하세요. 보풀이나 종이 조각이 남을 수 있습니다. ESD 클린룸 와이프는 가격이 다소 비싸지만 이 작업에 가장 적합하며, 커피 필터 종이가 차선책입니다. 정전기 방산 기능은 없지만 최소한 종이 잔여물로 세척면을 오염시키지는 않습니다.
새 와이프로 교체해 가며 페이스트가 더 이상 묻어 나오지 않을 때까지 계속 닦아냅니다. 순도 99% IPA를 사용했다면 재도포 전에 오래 기다릴 필요가 없지만, 농도가 낮은 IPA를 사용했다면 대기 시간이 더 필요합니다.
순도 70% IPA를 사용했다면 최소 5분 이상 기다리세요.
4단계: 새 써멀 페이스트 도포하기
적절한 써멀 페이스트의 양은 PC 하드웨어 커뮤니티에서도 의견이 분분한 주제입니다. 하지만 따라 할 만한 간단한 경험칙이 있습니다. CPU IHS가 충분히 덮이지 않는 것만은 피하세요. 페이스트가 너무 적으면 IHS에 핫스팟(hotspot)이 생겨 냉각 효율이 떨어집니다.
반면 페이스트가 많으면 쿨러를 장착할 때 자연스럽게 밀려 나옵니다. 비전도성 페이스트를 사용한다면 큰 문제가 아니므로, 안전하게 아래 그림처럼 X자(십자) 형태로 두 줄을 바르고 각 사분면 사이에 작은 점을 찍어주는 방식이 좋습니다.
특히 AMD 스레드리퍼(Threadripper)처럼 칩렛(chiplet) 설계로 실리콘이 IHS의 훨씬 넓은 영역에 분산되어 있는 CPU에는 이 방식이 더욱 유효합니다. 반면 인텔 프로세서는 발열 실리콘 다이가 중앙에 집중되어 있어 IHS 전체 면적의 일부만 차지합니다.
다만 전도성 써멀 페이스트를 사용해야 한다면 주의가 필요합니다. 이 경우 먼저 테스트 도포를 한 뒤 쿨러를 장착하고, 다시 분리해 도포 상태를 확인하세요. 페이스트가 번졌거나 커버리지가 부족하다면 표면을 깨끗이 닦아낸 후 양을 조절해 처음부터 다시 진행합니다.
최적의 커버리지를 위한 적정량을 찾을 때까지 이 과정을 반복하고, 최종적으로 적정량으로 마무리 도포를 하면 됩니다.
5단계: CPU 쿨러 장착하기
매뉴얼의 지침에 따라 CPU 쿨러를 IHS에 장착합니다. 대부분의 경우 네 개의 나사를 조이는 방식이지만, 올바른 순서로 조이는 것이 매우 중요합니다.
먼저 구리 블록을 CPU IHS에 수평으로 올린 뒤, 각 나사를 손가락으로 돌려 유격을 없앱니다. 이 단계에서 나사를 완전히 조이지는 마세요.
그다음 첫 번째 나사를 1/4바퀴 정도만 조인 뒤, 아래 이미지에 표시된 것처럼 대각선(X자) 패턴으로 나머지 나사도 같은 방식으로 조입니다. 모든 나사가 적정 토크까지 조여질 때까지 이 과정을 반복합니다.
이 절차를 지키는 것은 CPU IHS에 균일한 장착 압력을 가하기 위해 필수적입니다. 순서를 지키지 않으면 압력이 고르지 않아 냉각 성능에 악영향을 주는 열 핫스팟이 생길 수 있습니다.
6단계: 조립은 분해의 역순
기기를 분해했던 순서를 거꾸로 따라가며, 모든 나사가 제자리에 올바른 토크로 조여졌는지 확인합니다. 이것으로 작업은 끝입니다.
작업 결과 검증하기
잠깐! 냉각 시스템이 의도대로 작동하는지 확인하기 전까지는 진짜로 끝난 것이 아닙니다. 무료 도구인 HWiNFO를 다운로드해 설치한 뒤, CPU 대기 온도가 실내 온도보다 20°C(68°F) 이상 높지 않은지 확인하세요.
Cinebench 같은 CPU 벤치마크 프로그램을 사용해 인공 부하 조건에서의 CPU 온도를 평가할 수도 있습니다. HWiNFO는 게임 중 CPU가 서멀 스로틀링을 겪는지, 임계 온도에 도달하는지도 함께 보여줍니다.
만약 문제가 발견된다면 CPU 쿨러 장착이 잘못되었거나, 해당 쿨러가 CPU에 비해 성능이 부족한 것일 수 있습니다. CPU의 열 성능이 정상 범위 안에 있다면, 이제 당신도 써멀 페이스트 재도포의 달인이 된 것입니다.
CPU 재도포, 성공적으로 마치기
이 가이드를 따라 CPU 써멀 페이스트를 성공적으로 재도포했다면, 이제 PC가 과열되기 훨씬 덜하고 더 효율적으로 작동하는 것을 확인할 수 있을 것입니다. 서멀 스로틀링 발생을 줄이는 것은 물론, 이 작업 하나만으로도 PC의 수명을 늘리는 효과를 기대할 수 있습니다.