현대의 노트북은 최초의 클램셸(뚜껑식) 노트북이 시장에 등장한 이후 이 폼팩터가 안고 있던 거의 모든 한계를 해결했습니다.
과거에는 노트북을 소유한다는 것이 데스크톱 시장보다 한 세대 뒤처진 기술에 만족하는 것을 의미했습니다. 열악한 디스플레이, 좁고 불편한 입력 장치를 사용하면서도 그 대가로 상당한 프리미엄을 지불해야 했죠.
하지만 시간이 지나면서 기술이 발전하여 요즘 노트북은 성능 면에서 일반적인 데스크톱과 사실상 구분하기 어려운 수준에 이르렀습니다. 가장 저렴한 컴퓨터조차도 대부분의 사람들이 필요로 하는 수준을 훌쩍 넘는 기본 성능을 갖추게 되었습니다.
즉, 인터넷 사용과 미디어 감상, 가벼운 생산성 작업 정도는 문제없이 처리할 수 있습니다. 게이머나 워크스테이션 사용자 같은 고성능 사용자들도 필요한 성능을 갖춘 노트북을 구할 수 있습니다. 물론 값비싼 대가를 치르더라도 말입니다.
노트북이 여전히 뒤처진 유일한 영역
그러나 노트북이 아직 뒤처져 있는 분야가 하나 있습니다. 바로 데스크톱처럼 주요 부품을 자유롭게 업그레이드하는 것이 불가능하다는 점입니다. 물론 이와 관련해 일부 진전은 있었습니다. 일부 노트북에서는 'MXM'이라 불리는 모듈을 사용해 기존 GPU를 더 새로운 것으로 교체할 수 있기 때문입니다.
하지만 이 방식은 비용이 많이 들고 호환성 문제도 있으며, 원하는 어떤 GPU든 선택할 수 있는 것도 아닙니다. 외장 GPU 인클로저(eGPU 인클로저)는 노트북의 그래픽 성능을 끌어올릴 수 있는 대안으로 등장했으며, 용도에 따라서는 이상적인 솔루션이 될 수 있습니다.
외장 GPU 인클로저란 정확히 무엇일까?
GPU 인클로저는 그래픽 카드만 담도록 설계된 작은 데스크톱 케이스와 비슷합니다. 자체 전원 공급 장치, 카드를 꽂을 PCIe 슬롯, 케이스 냉각 팬을 갖추고 있습니다.
또한 내부 GPU를 교체할 수 없는 컴팩트한 통합형 외장 GPU 인클로저도 있습니다. 이런 제품들은 데스크톱용 부품을 사용하지 않고 모바일용 부품에 의존합니다.
첫 번째 유형의 외장 인클로저는 휴대 가능하지만 휴대용(mobile)이라고 하기는 어렵습니다. 책상 위에 놓고 사용하도록 설계되었기 때문에 노트북 도킹 스테이션 역할을 겸하는 경우가 많습니다. USB 포트는 물론 추가 하드 드라이브 베이까지 포함하기도 합니다. 노트북을 연결하고 나면 이 모든 기능을 활용할 수 있으며, 외부 모니터, 키보드, 마우스, 스피커를 인클로저에 영구적으로 연결해 두면 몇 분 만에 전체 세팅을 가동할 수 있습니다.
두 번째 유형인 통합형 인클로저 역시 일부 도킹 기능을 제공할 수 있지만, 조금 다른 용도로 만들어졌으며 필요할 때 노트북 가방에 넣어 휴대할 수 있습니다. 이 제품들은 GPU가 이미 내장되어 있으며 일반적으로 사용자가 업그레이드할 수 없습니다.
모든 것을 가능하게 만든 썬더볼트 3
외장 GPU를 실용화하는 데 가장 큰 걸림돌은 컴퓨터와 연결하는 기술이었습니다. USB 3.1 같은 입출력 기술이 상당한 대역폭을 제공하지만, 굶주린 GPU의 요구를 충족시키기에는 여전히 턱없이 부족합니다. 그렇기 때문에 우리는 GPU 카드를 조밀한 커넥터를 통해 메인보드에 직접 연결하는 것입니다.
USB-C 케이블을 통해 동작하는 썬더볼트 3(Thunderbolt 3)의 등장으로 이제 GPU의 요구를 감당할 만큼 충분한 대역폭을 갖춘 주변기기 연결 기술이 생겼습니다. 썬더볼트 3를 지원하는 USB-C 단자를 갖춘 노트북, 혹은 어떤 컴퓨터든 외장 GPU 인클로저를 연결할 수 있습니다.
중요한 것은 해당 컴퓨터가 USB-C를 통한 썬더볼트 3를 지원할 뿐만 아니라, 이 연결을 통한 GPU 작동과 호환되는지 확인하는 것입니다. 제조사는 보통 이를 명시적으로 알려주지만, 명확하게 언급하지 않는다면 구매 전에 반드시 조사를 해야 한다는 신호입니다.
단점이 있다면? 성능 손실
외장 인클로저의 가장 큰 단점은 결국 성능 손실 문제로 귀결됩니다. 카드마다 차이가 있지만, 썬더볼트 3 연결 시 메인보드 직접 연결에 비해 전반적으로 약 10~15%의 성능 손실이 발생하는 것으로 알려져 있습니다.
이는 드라이버 최적화와 향후 썬더볼트 버전 개선으로 나아질 가능성이 높습니다. 하지만 지금 당장은 동일한 성능을 기대해서는 안 됩니다. 다만 이것이 반드시 공정한 비교는 아닙니다. 어차피 노트북이나 소형 PC의 GPU를 직접 교체할 선택지는 없으니까요.
다시 말해, 15%의 성능 하락이 있더라도 외장 GPU는 여전히 내장 GPU보다 훨씬 빠릅니다. 물론 비교적 고사양의 그래픽 카드를 연결했다는 전제 하에서입니다.
CPU/GPU 불균형 문제
외장 GPU 인클로저 사용을 고려하는 사람이라면 반드시 기억해야 할 중요한 사실이 있습니다. 그래픽 성능에 있어 GPU만이 중요한 것은 아니라는 점입니다. CPU는 작업이 GPU로 넘겨져 프레임 렌더링이 이루어지기 전까지 수많은 작업을 처리해야 합니다.
CPU가 이 작업을 충분히 빠르게 처리하지 못하면 GPU가 아무리 강력해도 소용이 없습니다. GPU는 계속 CPU를 기다리며 제 성능을 발휘하지 못할 것입니다. 이른바 '병목 현상(bottleneck)'이 발생하는 상황입니다.
이 문제가 특히 중요한 이유는, 노트북에 탑재된 CPU와 GPU는 서로 잘 맞도록 선택되어 있기 때문입니다. GPU를 직접 선택할 때는 해당 CPU와 함께 최상의 성능을 낼 수 있는 제품을 고르는 것이 매우 중요합니다.
이것이 외장 GPU 솔루션이 울트라북 클래스 노트북과 잘 어울리는 이유입니다. 울트라북은 전력과 공간 절약을 위해 내장 GPU를 탑재하더라도 CPU 자체는 매우 강력한 경우가 많기 때문입니다. 이런 노트북에 고성능 GPU를 조합하면 매우 만족스러운 경험을 얻을 수 있습니다.
반면 노트북이 하위권 CPU를 탑재하고 있다면, 돈을 아끼고 미들레인지 GPU와 페어링하는 것이 좋습니다. 여전히 내장 그래픽보다 훨씬 빠르면서도 성능 낭비 없이 사용할 수 있습니다.
디스플레이 지원
당연히 선택한 GPU가 지원하는 어떤 외부 디스플레이든 연결할 수 있습니다. 일부 인클로저는 자체 디스플레이 출력 단자를 추가로 제공하기도 합니다. 하지만 반드시 외부 디스플레이를 사용해야 하는 것은 아닙니다.
다소 성능 손실을 감수해야 하지만, 외장 GPU의 그래픽 출력을 노트북 내장 디스플레이로 되돌려 표시할 수도 있습니다. 하드웨어 사양에 따라 이 성능 저하가 상당할 수 있으므로, 최적의 솔루션은 외부 디스플레이를 사용하는 것입니다.
전력, 크기, 냉각
앞서 언급했듯이 외장 인클로저는 설치된 GPU에 전력과 냉각을 공급하는 자립형 시스템입니다. 물론 수정이 불가능한 통합형 인클로저는 예외입니다.
데스크톱과 마찬가지로 모든 인클로저가 동일하게 만들어진 것은 아닙니다. 각 제품마다 지원하는 카드 크기가 정해져 있으며, 최대 전력 소모량도 사양표에 명시되어 있습니다. 따라서 특정 인클로저를 염두에 두고 있다면, GPU가 크기에 맞는지, 그리고 인클로저가 해당 카드를 안정적으로 구동할 만큼 충분한 전력을 공급할 수 있는지 반드시 확인해야 합니다.
아이러니하게도 이 문제는 구형 GPU에서 더 두드러집니다. 구형 공정으로 제작된 카드일수록 전력 소모가 많은 경향이 있기 때문입니다. 그럼에도 구형 카드는 외장 GPU 용도로 매력적인 선택입니다. 집에 굴러다니는 오래된 GPU 카드가 있거나 지난해 출시된 성능 카드를 헐값에 구할 수 있다면, 인클로저 자체의 비용을 상쇄할 수 있기 때문입니다.
모듈형 vs 통합형 외장 GPU
앞서 언급했듯이 외장 GPU 인클로저는 두 가지 주요 설계로 나뉩니다. 가장 많이 다뤄지는 유형은 크기와 전원 공급 장치의 한계 내에서 어떤 GPU든 장착할 수 있는 방식입니다.
이 방식의 가장 큰 단점은 휴대성이 좋지 않다는 것입니다. 외장 인클로저를 함께 가져가는 것이 불가능하지는 않지만, 결코 쉬운 일은 아닙니다. 통합형 외장 GPU는 휴대용은 아니지만 휴대성은 훨씬 뛰어납니다.
노트북 가방에 쉽게 넣어 다닐 수 있어, 외부 전원을 사용할 수 있는 곳에서 활용할 수 있습니다. 레노버(Lenovo)의 그래픽 독이 좋은 예입니다. GTX 1050을 내장하고 있으면서도 작고 얇아 휴대하기에 충분합니다.
여기에 더해 절반쯤 중간에 위치한 세 번째 변형도 있습니다. 더 강력한 카드를 내장한 부피가 큰 외장 인클로저를 구입할 수도 있습니다. 휴대성은 떨어지지만, 카드를 직접 준비하는 방식보다 대체로 저렴합니다.
독점 연결 방식
거의 모든 외장 GPU 인클로저가 USB-C를 통한 썬더볼트 3를 사용하지만, 소수의 예외도 있습니다. 대표적으로 앨리언웨어 그래픽 앰프리파이어(Alienware Graphics Amplifier)는 특정 앨리언웨어 노트북에만 사용되는 독자적인 커넥터를 사용합니다.
이것 자체가 큰 문제는 아니지만, 소비자는 외장 GPU 기술에 돈을 쓰기 전에 호환성을 반드시 이중, 삼중으로 확인해야 합니다.
도킹 스테이션 기능
많은 외장 GPU 인클로저가 단순히 더 좋은 GPU 이상의 기능을 제공합니다. 도킹 스테이션 역할을 겸해 모니터, 스피커, 키보드, 마우스, USB 저장장치를 영구적으로 연결해 둘 수 있습니다. 일부 제품은 하드 드라이브를 위한 내장 드라이브 베이도 갖추고 있습니다.
노트북과 인클로저가 모두 지원한다면, 썬더볼트 연결 하나로 노트북에 전원을 공급하고 충전까지 할 수 있습니다. 즉, 단 하나의 연결만으로 완전한 데스크톱 환경을 바로 사용할 준비가 되는 것입니다.
DIY 솔루션
eGPU 인클로저는 노트북 그래픽 성능을 높이는 우아한 플러그 앤 플레이 솔루션입니다. 하지만 상대적으로 높은 가격을 아끼기 위해 직접 솔루션을 만들 수도 있습니다. 모든 사람에게 적합한 것은 아니고 상용 제품의 완성도에는 못 미치지만, 필요한 부품들을 직접 조합할 수는 있습니다.
썬더볼트 카드 독을 들여오는 것은 비교적 간단합니다. 본질적으로 작은 받침대가 달린 PCIe 슬롯 그 자체입니다. 전원 공급 장치는 직접 연결해야 하며, 카드는 그냥 노출된 상태로 놓이게 됩니다. 장점은 이미 오래된 카드와 파워서플라이를 가지고 있다면, 호환되는 노트북과 함께 이를 활용할 수 있는 매우 저렴한 방법이라는 점입니다.
eGPU 혁명의 시대로!
썬더볼트 3 같은 기술의 더 빠른 새 버전이 곧 출시될 예정인 만큼, eGPU 기술의 미래는 밝아 보입니다. eGPU는 모바일 컴퓨터의 수명을 연장하고, 여러 사용자가 강력한 GPU를 공유할 수 있게 하며, 노트북 폼팩터에 내재된 성능 한계를 극복할 수 있게 해줍니다. eGPU 인클로저의 가격이 이미 크게 하락한 만큼, 그 인기는 앞으로 더욱 높아질 것으로 보입니다.