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엔비디아가 지포스 RTX 30 시리즈를 발표하며 눈에 띈 것 중 하나가 바로 지포스 RTX 3090이다. 스펙만보면 RTX 20 시리즈까지의 타이탄(TITAN) 계열로 분류되었을만한 제품이지만, RTX 30 시리즈에서는 게이밍 그래픽 카드인 지포스의 이름을 달고 나온 것.

초기에 타이탄은 플래그십 게이밍 그래픽 카드였으나 이후 쿼드로와 같은 연산용 그래픽 카드의 보급형 모델 특성이 더해졌다. 때문에 근래 출시된 타이탄 제품군은 가격 역시 게이밍 그래픽 카드로 보기에는 과도한 가격이 매겨졌는데, 그럼에도 더 높은 성능의 게이밍 그래픽 카드를 원하는 게이머들을 중심으로 수요가 발생했다.

엔비디아가 지포스 RTX 3090을 내놓은 것은, 이처럼 가격과 무관하게 최상의 성능을 추구하는 게이머층의 욕구를 충족시키기 위함이다. 엔비디아는 RTX 3090를 BFGPU(Big Ferocious Graphic Processing Unit)으로 칭하고 있는데, 이는 지포스 시리즈의 게임 성능 과시를 위해 자주 인용하는 타이틀인 둠 시리즈에서 최과 화력 무기인 BFGUN(Big Fxxking GUN)을 연상케한다.

타이탄급의 게임 게임 성능을 추구한 지포스 RTX 3090은 VRAM 용량도 RTX 3080의 10GB보다 두 배 이상 많은 24GB의 무시무시한 용량을 탑재했고, RTX 3080이 4K 게이밍 정복을 추구하는 것과 달리 그보다 네 배나 많은 픽셀의 8K 게이밍 환경 대응을 표방하고 있다.

8K 디스플레이의 보급이 걸음마 단계임을 감안하면 플래그십 중에 플래그십 시스템을 꾸민 게이머를 겨냥한 상징적인 모델인 셈인데, 이번 기사에서는 바로 플래그십 중에 플래그십 모델인 지포스 RTX 3090의 성능을 알아보고자 한다.

BFGPU에 어울리는 거대 크기, 지포스 RTX 3090

RTX 30 시리즈의 플래그십 모델인 RTX 3090은 무려 1만개가 넘는 CUDA 코어가 탑재되었고, VRAM도 TITAN RTX와 동일한 24GB 용량이 탑재되었다.

튜링 아키텍처의 TITAN RTX가 TU102 풀칩 기반이었던 것을 감안하면, 암페어 아키텍처의 TITAN 모델이 나온다면 GA102 코어 풀칩 기반일 것으로 예상되는데, RTX 3090은 84SM 구성의 GA102 코어 풀칩 구조에서 딱 2개의 SM이 비활성화된 것이다.

RTX 2080 Ti에 11GB, RTX 3080에 10GB의 VRAM이 탑재된 것과 RTX 3090의 GPU 스펙을 감안할 때, RTX 3090이 타이탄급의 게임 성능을 원하는 하이엔드 게이머 타겟의 제품임이 더욱 확실해진다.

이번 기사에서는 지난 RTX 3080에서와 마찬가지로 커스텀 모델을 기반으로 테스트를 진행했는데, 주인공은 제이씨현이 국내 유통하는 기가바이트 지포스 RTX 3090 게이밍 OC 제품이다.

엔비디아의 파운더스 에디션은 처음부터 3슬롯 디자인이지만, 기가바이트의 커스텀 쿨링 솔루션인 윈드포스 3X가 적용된 본 모델은 그보다 살짝 얇은 2.5슬롯 두께로 디자인되었다. 현재 공개된 암페어 아키텍처 기반 그래픽 카드 중 유일한 NVLink(구 SLI) 지원 모델이자 플래그십 모델인 만큼, 멀티 GPU 구성시 파운더스 에디션보다 그래픽 카드간 더 많은 공간을 확보할 수 있어 발열 관리에 유리한 구조로 판단된다.

쿨링 효율 및 팬 수명/ 소음 개선을 위해 중앙 팬의 회전 방향을 양 측면 팬과 반대로 설정한 Alternate Spinning 기술과 3D Active Fan(0Fan) 기술, 기가바이트 제품 특유의 3D 스트라이프 커브 블레이드 팬, 팬 회전부에는 더블 볼 베어링 방식에 준하는 수명과 저소음 환경 구축을 위한 그래픽 나노 윤활재가 사용되었다.

출력 포트는 레퍼런스 디자인의 HDMI x1 + DP x3 구성에서 HDMI 포츠가 1개 추가되어 총 다섯 개가 제공되며, 이에 따라 별도 어댑터없이 HDMI 디스플레이 장비 연결 편의성이 강화되었다.

기가바이트 지포스 RTX 3090 게이밍 OC는 엔비디아 RTX 3080 / RTX 3090 파운더스 에디션에 도입된 스크린 쿨링 구조가 간소화되어 적용되었다. 스크린 쿨링은 2개의 8핀 보조전원 커넥터쪽에 적용되었다.

제품 변형과 파손 방지를 위한 백플레이트는 스크린 쿨링 위치를 제외한 제품 전체를 커버하고 있으며, PCIe 4.0 x16 슬롯과 NVLink 커넥터, 출력 포트에는 보호 캡이 기본 제공된다.

PCB ㅅ

기가바이트 지포스 RTX 3090 게이밍 OC의 쿨링 구조를 보면 PCB 전면의 메모리와 GPU 발열 흡수를 위한 구리 재질의 플레이트 전원부 DrMOS, 초크, 탄탈 캐퍼시터 발열 흡수용 알루미늄 방열판이 7개의 히트파이프를 통해 결합된 모습을 볼 수 있다.

백 플레이트는 PCB 후면에 장착된 12개의 메모리 발열 흡수를 위해 써멀패드가 덧데어져 있으며, 전면과 달리 구조상 직접적인 공기 흐름을 유도하는 쿨링팬의 효과를 보지 못하므로, 케이스 쿨링에 더욱 신경쓸 필요가 있다.

기가바이트 지포스 RTX 3090 게이밍 OC 그래픽 카드는 DrMOS(AL00 0B2K)와 탄탈 캐퍼시터, uP9511R/ uP9512R 컨트롤러를 기반으로 총 19페이즈 전원부를 꾸몄다. 현재 마이크론이 독자 생산중인 GDDR6X 메모리는 1GB(16Gbit) 모듈이 최대 용량인 만큼 PCB 전/후면에 각 12개씩이 분산 배치되었다.

PCB 구조상 후면에도 전원부 강화를 위한 탄탈 캐퍼시터 실장 위치가 프린팅된 것을 볼 수 있는데, 이를 볼 때 본 제품에 쓰인 PCB를 공유한 상위 모델이 출시될 경우 해당 위치에도 탄탈 캐퍼시터가 실장될 것으로 예상된다.

기가바이트 지포스 RTX 3090 게이밍 OC의 온도와 소비전력을 측정했다. 그래픽 카드에 꾸준히 동일한 부하를 줄 수 있는 퍼마크 4K MSAA x4 조건에서 약 30분간 테스트한 결과로, 풀로드시 온도는 65℃를 기록했다.

이는 앞서 테스트한 기가바이트 지포스 RTX 3080 이글과 비슷한 수준의 발열 억제력을 보여주는 것이며, 이때 소비전력은 약 20W 더 많아졌다. 두 GPU간 TGP 차이가 30W 임을 감안하면 납득할 수준이다.

참고로, 기가바이트 지포스 RTX 3080 이글과 RTX 3090 게이밍 OC는 모두 부하가 낮은 상황에서 팬의 동작을 멈추는 3D 액티브 팬 기술이 들어가 있어, 그렇지 않은 RTX 20 시리즈 비교군에 비해 아이들 시 온도가 높게 측정되었다.

24GB VRAM덕에 8K 게임도 거뜬?

엔비디아가 RTX 3090에서 강조한 대표 내용이 바로 8K 게임 성능이다.

이에 보드나라에서는 기가바이트 지포스 RTX 3090 게이밍 OC를 이용해 우선적으로 8K 게임 성능을 체크했는데, 8K 디스플레이를 확보하기 어려운 현실상 가상 해상도를 이용해 4K 게임을 겨냥한 RTX 3080과 비교 테스트했다.

우선, 3DMark의 4K 게이밍 테스트인 타임 스파이 익스트림과 파이어 스트라이크 울트라를 기본으로 해상도를 8K로 조정해 테스트했다. 3DMark는 커스텀 테스트시 총점을 표시하지 않지만, 백서에서 제시한 스코어 공식에 따라 총점과 GPU 스코어를 정리했다.

GPU 스코어에 따르면 RTX 3090의 8K 성능은 RTX 3080에 비해 약 14%~20% 가량 높은 것으로 나타났다. 그러나 3DMark가 출시되던 2013년 당시에는 게이밍 그래픽 카드의 VRAM이 최대 그래픽 카드 VRAM이 최대 3GB이던 시절이고, 이후 타임 스파이가 업데이트된 2016년의 GTX 10 시리즈도 최대 11GB에 머물던 시절이다.

이에 3DMark만으로는 RTX 3080과 RTX 3090의 8K 성능 차이를 비교하긴 어렵다고 판단, 실제 게임들을 통해 8K 게임 성능을 측정했다. 다시 한 번 언급하지만, 이번 8K 성능 테스트는 실제 8K 디스플레이를 확보하지 못해 가상해상도를 만들어 진행되었다.

가상 8K 해상도서 테스트가 가능했던 10종의 게임 성능을 정리했다. 대부분의 게임들에서 성능 차이가 약 10% ~ 20% 수준에 멈췄지만, 울펜슈타인 영블러드와 둠 이터널, 어쌔신크리드 오디세이에서는 서응 차이가 무려 세 배 이상 발생했고, 보더랜드3도 그보다는 못하지만 60% 가까이 높은 성능을 내주었다.

이처럼 큰 차이가 발생한 타이틀은 8K 해상도에서 VRAM 사용량이 RTX 3080의 한계치인 10GB를 넘은  것이 이유로 판단된다. 둠 이터널과 어새신크리드 오디세이는 옵션에서 VRAM 사용량을 표시해주고, 울펜슈타인 영블러드는 명시적인 표현은 없지만 옵션이 VGA의 VRAM 한계를 넘을 경우 이를 경고해준다.

성능 차이가 크게 발생한 이들 세 개의 타이틀은 8K 테스트시 모두 VRAM 한계치를 넘었다. 간헐적인 화면 깜박임 같은 이상 증상도 관측되었으며, RTX 3080은 바운드리/ 브라이트 메모리 인피니트 8K 벤치마크는 GPU 크래시가 발생해 테스트를 마무리하지 못했다. 

다른 게임들의 예시를 보면, 그래픽 옵션 중 렌더링 비율이나 다른 옵션을 조절해 VRAM 사용량을 10GB 이하로 낮춘다면 RTX 3080도 8K에서 RTX 3090급의 게임 성능을 제공할 것으로 기대되지만, RTX 3090이나 RTX 3080급의 그래픽 카드 구매자가 그래픽 옵션 타협의사가 있을지는 의문이다.

한편, 현 시점에서 바로 아래 등급의 고성능 그래픽 카드인 RTX 3080과 비교했을 때 RTX 3090의 8K 게임 성능이 독보적임은 분명하지만, 절대 성능 자체는 아직 평균 60프레임을 유지하기 어려운 현실을 파악할 수 있었다.

엔비디아가 도전장을 내민 8K 게임 성능 정복은 빠르면 다음 세대에나 기대할 수 있을 것으로 보인다.

RTX 3090, 딱 많아진 코어만큼의 성능

앞서 8K 테스트에서 RTX 3090은 무려 24GB에 달하는 VRAM에 힘입어 최대 세 배 이상의 성능을 내주었다. 그렇다면 가장 많은 게이머들이 사용하는 Full HD 해상도부터, 바로 직전 출시된 RTX 3080이 타겟팅한 4K 해상도에서의 성능은 어떤지 추가로 점검했다.

그래픽 카드라면 피해갈 수 없는 3DMark를 우선 테스트했다. 총점 기준  RTX 3090은 RTX 3080보다 약 5%에서 최대 13%까지 높은 점수를 기록했는데, RTX 3090의 CUDA 코어가 RTX 3080 대비 20% 많은 것을 감안하면 현실적인 성능 향상 폭이다.

한편, RTX 20 시리즈의 플래그십 모델인 RTX 2080 Ti와 비교해서는 파이어스트라이크 울트라 테스트서 최대 40% 높은 성능을 부여주었다. 전체적으로 Full HD에서 4K로 갈수록 성능 격차가 크게 벌어지는 모습을 볼 수 있는데, 실제 게임에서는 이러한 경향이 어떻게 나타날지 알아보자.

Full HD에서 작던 성능 차이가 4K로 갈수록 커진 것은 실제 게임에서도 마찬가지다. 대부분의 게임에서 RTX 3080과 RTX 3090의 성능 차이는 Full HD일 경우 거의 2%~5% 내외로 근접한 반면, 4K에서는 대략 7% ~ 10% 차이로 벌어진다.

참고로, 앞서 살펴본 8K 테스트에서 VRAM 제한이 걸리지 않은 게임들의 RTX 3080과 RTX 3090 성능 차이가 대략 15% 수준이었던 점을 감안하면, RTX 3090는 저해상도에서 CPU 병목 현상이 발생하는 것으로 판단된다.

지포스 RTX 3090의 전체적인 성능은 어떤지 지금까지의 테스트 결과를 종합했다. RTX 3090은 전 세대 제품 중 TITAN RTX에 대응하는 모양새를 갖췄지만, '게이밍 그래픽 카드'로는 RTX 2080 Ti에 대응하므로, 이번 기사에서는 RTX 2080 Ti의 성능을 100%로 놓았을 때 각 제품의 성능을 정리했다.

이에 따르면 RTX 3090은 전체적으로 약 28%, RTX 3080은 약 20% 수준의 성능을 발휘하고, Full HD보다는 QHD와 UHD, 앞서 살펴본 8K와 같은 초고해상도에서 더욱 재성능을 발휘하는 것을 알 수 있다.

한편, 이번 테스트 결과는 제품 공식 출시 전 초기 바이오스 기반의 테스트인 만큼, 이후 성능 최적화를 위한 업데이트된 바이오스가 배포될 경우 이보다 높아질 수 있다는 점은 감안해 둘 필요가 있다.

8K 정복을 위한 첫 걸음, 지포스 RTX 3090

아직 4K가 한계인 현 게이밍 시장을 감안하면 성능과 가격 효율을 비교할 때 RTX 3090보다 RTX 3080이 훨씬 유용한 것이 사실이다.

그러나 엔비디아가 강조했듯 RTX 3090은 가성비를 따지지 않고 타이탄 급의 게임 성능을 원하는 게이머들을 겨냥해 설계된 8K 지향 모델이다. 그에 따라 전세대 TITAN RTX와 RTX 2080 Ti처럼 가격 차이 자체는 두 배지만, 게이밍 카테고리 제품인 만큼 실제 가격은 RTX 2080 Ti보다 약간 높은 수준에서 책정되었다.

게다가 아직 8K 모니터가 많지 않고, 그나마 쉽게 접할 수 있는 8K TV의 가격이 수백만원 하는 만큼, RTX 3090으로 8K 게이밍을 즐긴다는 것은 그 자체로 게이머로서의 자부심을 느끼게 해줄 것이다.

엔비디아는 지포스 RTX 3090에 탑재된 24GB에 달하는 VRAM은 초고해상도 컨텐츠 크리에이터들을 위한 작업용 제품으로서도 매력적일 수 있다. 실제로 엔비디아 역시 RTX 3090에 대해 24GB VRAM을 활용하는 컨텐츠 제작용 그래픽 카드로의 면모를 부각 중이다.

당초 게임용으로 설계되었기에 향후 등장할 암페어 아키텍처 기반 쿼드로 제품군이나 향후 출시될지도 모를 타이탄 제품과 작업 성능을 비교하는 것은 무리가 있고, 가성비용 대체 모델로도 고려해볼 수 있을 것이다.