효율은 중대 문제다. 

'민속놀이'라 불리는 스타크래프트만 해도 자원이 한정되어 있어 일꾼과 전투 유닛을 적절히 나눠 생산해야 하고, 전투 유닛도 적과의 유닛 상성을 고려해 뽑아야 하는데다, 지형도 고려해 전투를 벌이게 된다. 이는 PC에서도 마찬가지다. 자원(돈)만 충분하다면 18코어 CPU에 4way 멀티 GPU를 꽂고, 하드디스크나 SATA SSD 대신 NVMe SSD를 꽉꽉 눌러담아 Vive Pro로 멋진 VR 신세계를 체험할 것이다.

하지만 모두가 이런 꿈같은 시스템을 꾸밀 수 없기에 대부분 용도에 맞춰 효율적인 스펙의 PC를 꾸미게 된다. 단지, 쓰다보면 처음에 '괜찮다' 싶던 효율적 사양의 PC라도 조금은 아쉽지만 업그레이드 하기에는 미묘한 순간을 마주하며, 이러한 상황이 계속되면 결국 보다 고성능 시스템으로 업그레이드하는 순간이 온다.

이러한 미묘한 순간의 피할 수 없는 짜증을 벗어나기 위해 업그레이드 대신 오버클럭을 시도하거나, 처음부터 오버클럭을 염두해 시스템을 꾸미기도 하는데, 오버클럭을 위해서는 어떤 점들을 고려해야 할까?

올해 컴퓨텍스 정보를 종합해보면 하반기에 새로운 하이엔드 데스크탑 CPU가 출시될 가능성이 매우 늪은 점을 감안해, 이번 기사에서는 인텔 HEDT CPU인 코어 X 시리즈 중 14코어 모델인 코어 i7 7940X를 이용해 오버클럭 관련 내용을 정리해 보았다.

CPU 오버클럭을 위한 준비물은 무엇?

우선, CPU를 오버클럭하기 위해서는 CPU와 메인보드가 중요하다. 인텔의 메인스트림 플랫폼에서는 'K' 접미사가 붙은 코어 i7 8700K나 코어 i5 8600K, 혹은 코어 i3 8350K CPU와 Z370 칩셋 메인보드가 필요하며, HEDT CPU에서는 모든 제품이 오버클럭 가능하고, X299 칩셋 또한 오버클럭을 지원하므로 메인보드의 오버클럭 지원 유무에 고민하지 않아도 된다.

단지, CPU와 메인보드가 오버클럭을 지원한다는 것은 말 그대로 '오버클럭을 할 수 있다'는 것이지, 오버클럭을 제대로 하기 위해서는 조금 더 살펴볼 필요가 있다. 우선, 오버클럭은 CPU의 동작 속도를 강제로 끌어올리기 때문에 열과 소비전력이 높아지게 된다.

따라서 이에 대응할 수 있도록 외형적으로는 메인보드의 전원부와 방열 대책이 튼실한지를 따져보아야 하며, 다음으로는 CPU 발열을 해소해줄 고성능 쿨러가 필요하다.

메인스트림 CPU를 국민 오버수준으로 가볍게 오버클럭하기 위해서는 3만원 ~ 5만원 대 타워형 공랭 쿨러도 좋지만, HEDT CPU를 본격적으로 오버클럭하고자 한다면 방열을 잡아주기 위해 듀얼 120mm 쿨링팬이 쓰이는 2열 라디에이터 일체형 수랭 쿨러 정도는 갖춰줄 필요가 있다.

마지막으로, 제대로 오버클럭을 하기 위해서는 파워서플라이도 좋은 제품을 찾아야 한다. 여기서 좋다는 것은 디자인이 아니라 오버클럭으로 인해 높아진 소비전력을 버틸 수 있는 출력, 비정상적으로 빨라진 동작 속도로 인해 불안정해질 수 있는 CPU에 안정적으로 전력을 공급할 수 있는 '칼전압'인지의 여부다.

보통 시소닉과 에너맥스가 파워서플라이 분야에서 안정성을 인정받고 있으며, EVGA, 슈퍼플라워와 FSP, 커세어, 쿨러마스터 브랜드 제품 역시 좋은 평가를 받고 있다. 기자가 예시로 든 브랜드도 일반적인 평가가 좋다는 것이지 모든 제품이 좋은 것은 아니므로 벤치마크 사이트의 테스트나 커뮤니티 사용자들의 후기등을 살펴볼 필요가 있다.

어떤 제품이 좋은지 모르겠다면, 일단 기본적인 품질을 인정받은 80Plus 인증 제품 중에서 선택하면 선택 고민을 줄일 수 있을 것이다.

CPU 오버클럭, 어떻게 할까?

CPU 오버클럭은 CPU의 기본 동작 설정을 변경하는 작업으로, 전통적으로는 메인보드의 바이오스에서 동작 설정 관련 값을 변경하는 것으로 가능했다. 하지만 메인보드 제조사들이 기술력 과시 겸 사용자 편의 제공을 위해 운영체제(윈도우)에서 바로 CPU를 오버클럭할 수 있는 설정 프로그램을 내놓기 시작했으며, CPU 제조사인 인텔 역시 윈도우에서 오버클럭이 가능한 XTU(extreme tuning utility)를 공개했다.

따라서, 사용자는 메인보드 바이오스나 메인보드 제조사의 유틸리티, 인텔 XTU 중에서 편한 것들을 골라 쓰면 되는데, 그렇다면 CPU 오버클럭을 위해서는 어떤 설정값을 조절해야 할까?

오버클럭이라는 명칭에 걸맞게, 우선 CPU의 동작 클럭(=베이스 클럭 x 배수)을 정하는 베이스 클럭과 배수 조절이 필요하다. 하지만 최신 시스템에서의 베이스 클럭 조절을 통한 오버클럭은 그다지 권장하지 않는데, 이는 CPU 베이스 클럭이 메모리와 CPU와 직접 연결된 확장 슬롯에 쓰이는 PCIe Lane 등의 동작 속도와 연동되기 때문이다.

최근에는 외부 클럭을 일정 비율로 고정할 수 있는 기능도 제공하기 때문에 초기 코어 시리즈보다는 나아졌지만 완전히 자유롭진 않아서, 베이스 클럭 조절이 의도치 않게 메모리와 PCIe 등의 외부 클럭도 덩달아 끌어올리면서 시스템 불안정을 유발할 수 있기 때문에, 여전히 베이스 클럭 조정을 통한 오버클럭은 추천되지 않는다.

다음으로 조정할 것은 바로 CPU 전압이다. 사람이 단순히 걸어다닐 때와 달리 빠르게 걷거나 뛴다면 더 많은 에너지를 몸 구석 구석에 공급하기 위해 심장과 폐가 평소보다 활발하게 움직이는 것을 느낄 것이다. 사람의 혈류에 해당하는 것이 바로 전력으로, CPU에 공급하는 전력을 조절하는 옵션이 바로 전압이다.

단지, 전압을 무턱대고 높이면 발열과 소비전력의 급격한 상승을 불러옴은 물론 CPU나 메인보드의 손상으로 이어질 수 있으므로 단계적으로 조금씩 올려주고, 사용자나 경우에 따라 다르겠지만, 기자가 개인적으로 오버클럭할 때는 1.5V를 넘지 않도록 설정하고 있다.

인텔 HEDT CPU의 오버클럭에 앞서 한가지 더 알아둘 것이 있다면, 코어 X 시리즈에 추가된 AVX-512 명령어의 존재다. AVX-512 확장 명령어는 SSE/ SSE2 명령어 대비 최대 4배, AVX/ AVX2 대비 최대 2배 빠른 성능을 발휘하지만, 그에 따른 전력 소모와 온도 증가가 오버클럭 안정화의 장애물로 지적되기도 한다.

따라서 오버클럭시 목표치에 안정화가 어렵다면 AVX-512 오프셋을 설정해 AVX-512 명령어 활용시의 클럭을 낮추는 것으로 대응할 수 있으며, 이는 AVX/ AVX2에 대해서도 마찬가지다. 하지만 이 경우 별도의 전압 설정이 필요하기 때문에 전체 오버클럭 난이도가 상당히 높아지는 부작용 아닌 부작용이 있다.

CPU 오버클럭 한계는 CPU가 절대적이지만, 메인보드와 파워서플라이, 메모리, 운영체제 등 여러 시스템 환경에 따라 차이를 보이니, 목표치 달성이 어렵다면 너무 집착하지 말고 한계치를 조금씩 낮춰서 다시 시도해보자.

한편, 오버클럭은 정상 동작을 보증하는 클럭 이상으로 강제 동작 시키는 것이므로 순정(non over) 상태보다 어느정도 불안정하기 마련이다. 오버클럭 후 윈도우 부팅에 문제가 없다고 그냥 쓰면 게임을 하다, 회사나 학교의 레포트를 작성하다 도중에 시스템이 다운될 가능성이 있다.

따라서 오버클럭된 상태가 실제 작업에서 문제없이 동작할지 검증이 필요한데, 언제 다운될지 모를 위험을 안고 실제 작업을 통해 검증하는 것은 무리가 있고, 이에 따라 몇가지 검증용 프로그램을 이용하게 된다.

대표적으로 Prime95와 링스(LinX)를 들 수 있으며, 이들은 CPU가 높은 부하의 작업을 장기간 실행시켜 안정적으로 구동하는지 확인하기 위한 용도로 오버클러커들 사이에 대중적으로 쓰이고 있다. Prime95의 경우 2 시간 연속 테스트, 링스는 최소 5사이클 통과시 성공으로 여기며, 확실히 안정적으로 오버클럭에 성공했느지 확인하기 위해서는 12시간과 20회 테스트 통과가 필요하다 여겨지고 있다.

이러한 안정성 테스트 동안 CPU 온도가 과열되지는 않는지, 오버클럭한 상태가 제대로 유지되는지 확인하기 위해 HWiNFO64 처럼 자원 소모가 작으면서 CPU를 포함해 메인보드, GPU, 메모리 사용량 등 시스템 상태 모니터링 유틸리티도 함께 사용한다.

인텔 HEDT CPU, 코어 i9-7940X 오버클럭 도전

오버클럭은 더 높은 성능이 필요하지만 이미 최상위 모델을 쓰고 있어 상위 모델로의 업그레이드가 불가능하거나, 업그레이드 하기 미묘한 상황에서, 혹은 처음부터 가격대 성능비를 노리고 진행된다. 그렇다면 CPU를 오버클럭했을 때 어느정도의 성능 향상을 기대할 수 있을까?

CPU 오버클럭은 모델, 동일 모델이라도 생산 주차나 실제 제품에 따라 한계가 다르고, 여기에 메인보드의 오버클럭 지원 설계, 파워서플라이의 안정성, 쿨링 요소등 수행 요소에 따라 한계가 다르지만, 이번 기사에서는 초반에 이야기한 인텔 코어 i9-7940X를 이용해 오버클럭 테스트를 진행했다.

CPU외 시스템 구성 요소로는 DDR4 2133MHz 8GB*4, 기가바이트 X299 UD4 Pro 제이씨현(BIOS F4c), 컴스빌에서 국내 유통하는 커세어 하이드로 H110i 일체형 수랭 쿨러(퍼포먼스 모드)와 AX1600i 80Plus 티타튬 파워서플라이, ASUS ROG Strix 지포스 GTX 1070 Ti 그래픽 카드와 윈도우 10 RS3 64bit 운영체제에서 테스트했다.

오버클럭은 CPU 전압 1.3V에서 배수를 46배수으로 조정해 올 코어 4.6GHz로 작동했으며, 이는 코어 i9-7940X의 올코어 터보 클럭 3.8GHz와 비교시 약 21%, 베이스 클럭 3.1GHz와 비교시 약 48% 더 빨라진 것이다.

우선, 일반적인 PC 사용 성능을 측정에 쓰이는 PCMark10을 이용해 코어 i7 7940X의 오버클럭 전/후 성능을 비교했다. 전체 성능은 6423서 6731로 약 5%, 기본(Essentials) 성능은 9372서 9890으로 약 5.5%, 생산성(Prodeuctivity) 성능은 8115서 8407로 약 3.6%, 디지털 컨텐츠 생산(DCC, Digital Content Creation) 성능은 9456서 9953으로 약 5.3% 높아졌다.

CPU 성능이 특히 중요한 동영상 트랜스코딩과 렌더링, 레이트레싱 위주로 코어 i9-7940X의 오버클럭 전-후 성능을 테스트해 보았다. 대체적으로 10%에서 최대 20% 수준의 성능 향상이 관측되었는데, 이정도면 작업 환경에 따라 업그레이드하기에는 미묘하게 아쉬웠던 성능 차이를 훌륭히 메워줄 수 있을 것이다.

한편, 게임에서는 오버클럭에 따른 성능 차이가 크지 않은 것으로 나타났는데, 이는 테스트에 쓰인 지포스 GTX 1070 TI 그래픽 카드의 CPU 성능 한계와 테스트 타이틀이 8코어 이상 활용을 위한 최적화가 부족한 영향으로 판단된다. 따라서 지포스 GTX 1080 Ti 같은 보다 고성능의 그래픽 카드가 사용된 시스템에서 코어 i9-7940X의 14코어 28스레드 활용일 제대로 이뤄진 타이틀에서는 좀 더 나은 성능을 기대할 수 있을 것이다.

시스템 잠재력을 최대로 끌어쓰는 오버클럭

이번 기사에서는 CPU의 오버클럭을 위주로 이야기했지만, PC에서의 오버클럭은 그래픽 카드와 SSD, 메모리는 물론 LCD 모니터도 가능하다. 단지, 전체 시스템을 총괄하는 CPU를 오버클럭하는 것이 다른 컴포넌트를 어렵게 오버클럭하는 것보다 시스템 전체 성능 개선 효과를 쉽게 낼 수 있고, PC 초창기의 386시대에도 행해질 정도로 오래된 역사를 가지고 있기에, 보통 '오버클럭'이라면 CPU 오버클럭으로 받아들여지고 있다.

하지만 이번 기사에서 지적했듯, 인텔 플랫폼에서의 오버클럭은 전용 CPU와 메인보드, 오버클럭에 따른 발열과 소비전력, 안정적인 전력 공급을 위한 고품질의 파워서플라이가 필요하며, 비싼 돈을 들여 오버클럭 시스템을 꾸민다 해도 '국민오버' 조차 안되는 최악의 경우에 당첨될 불확실성이 존재한다.

오버클럭이 가능한 시스템을 쓰면서, 시스템의 잠재력을 최대한 끌어내 일반적으로는 불가능한 높은 성능을 체감할 수 있다는 점이 매력적인 오버클럭을 한 번도 시도해보지 않은 PC 사용자는 아마 없을 것이다. 기록 갱신이나 CPU의 성능을 극한까지 끌어내기 위한 오버클럭과 달리 CPU 부스트 클럭까지의 오버클럭은 비교적 쉬운 편이고, 이를 위해서는 이번 기사에서와 같이 쿨링 솔루션과 파워서플라이를 최고급 제품으로 구비할 필요도 없다.

 기자는 2.9GHz나 3.7GHz처럼 숫자의 조합이 애매한 CPU를 쓸 때 3.0GHz나 3.5GHz, 4.0GHz처럼 클럭 숫자의 시각적 만족을 위해 말 그대로 최소한의 오버클럭을 했었는데, 오버클럭은 가성비를 높여보겠다거나 기록수립, 혹은 기자처럼 성능보다 특정 숫자에 맞춰보겠다는 것처럼 다양한 목적으로 행해진다.

좀더 깊이 파고들면 캐시 클럭과 메인스트림 CPU의 링버스, HEDT CPU의 메시 클럭 및 전압, 베이스 클럭 고정 비율, 오프셋 설정 외에 기자도 미처 파악하지 못한 복잡한 설정이 잔뜩 튀어나오지만, 이번 기사에서 이야기한 정보만 숙지해도 실사용을 위한 오버클럭에 특별한 부족함을 없다.

HEDT CPU 오버클럭도 메인스트림 CPU 오버클럭과 기본은 동일하니, 여건이 된다면 한 번쯤 시도해보자.