채굴의 사전적 의미는 땅을 파서 땅속에 묻혀 있는 광물 따위를 캐내는 것을 말한다. 그러나 2018년 현재, 채굴이라는 단어는 새로운 뜻으로 더 많이 사용된다. 바로 'PC를 이용하여 복잡한 알고리즘(Algorithm)을 거쳐, 암호화된 문제를 풀면 암호화폐를 얻는 것'이라는 뜻으로 말이다.

한창 화제인 암호화폐를 채굴하기 위해 직접 시도해보았다. 그런데 최신 고사양 게임과 무거운 프로그램도 거뜬히 돌아가는 PC인데 채굴성능은 영 만족스럽지 못하다. 무엇이 문제일까?                    

채굴PC, 일반PC와 어떠한 점이 다른가?

'비트코인(Bitcoin)', '이더리움(Ethereum)'과 같은 암호화폐를 채굴하기 위해서는 암호화폐마다 복잡하며, 어려운 알고리즘이 적용된 문제들을 풀어야 한다. 이러한 문제들을 'ALU(논리연산 장치, Arithmetic Logic Unit)'가 담당하여 풀게 되는데 CPU보다 그래픽카드가 더 많은 'ALU'를 가지고 있어 그래픽카드로 채굴을 진행한다. 따라서 대부분의 채굴PC는 CPU, 메모리, 저장장치를 프로그램 구동에 필요한 최소 사양으로 구성한 뒤 그래픽카드 여러 개를 장착한다.

▲  그래픽카드 여러 개가 장착된 채굴용 PC케이스

그래픽카드 한 개로도 암호화폐를 채굴할 수 있다. 그러나 그래픽카드의 개수가 많으면 많을수록 채굴 효율이 높기 때문에 채굴PC는 그래픽카드 여러 개를 장착한다. 그렇기 때문에 채굴PC는 그래픽카드 여러 개를 장착하기 위해 확장성이 좋은 메인보드가 필요하며 안정적인 전원공급을 위한 고급 파워서플라이도 필요하다. 채굴PC 케이스도 오픈형과 여러 개의 쿨링팬을 장착할 수 있는 밀폐형으로 종류가 나뉜다. 

간단히 말해 일반PC와 채굴PC는 별반 다르지 않다. 크기와 개수라는 차이가 있을 뿐. 이제 본격적으로 채굴PC를 구성해보자.

CPU는 셀러론이면 충분

채굴PC에서 실질적인 업무를 담당하는 게 그래픽카드라면 CPU는 단순히 운영체제를 구동하고 프로그램을 실행하는 역할만 한다. 따라서 운영체제와 채굴 프로그램의 구동이 높은 사양을 필요로 하는 것이 아니기에 CPU는 저가형인 셀러론이나 펜티엄 정도면 충분하다.

▲ 인텔 셀러론 G3930

인텔 카비레이크 G3930은 코어, 쓰레드 모두 2개다. 1151소켓 형식이며 작동속도는 2.90GHz이다. 메모리는 DDR3L와 DDR4를 지원하며 인텔 HD610 내장 그래픽을 포함하고 있다. 설계전력은 51W.

4GB 용량 메모리면 문제없다

일반적인 PC라면 메모리의 용량이 크면 클수록 좋은 게 사실이다. 그러나 똑같은 프로그램을 반복해서 실행하는 채굴PC에서는 그렇지 않다. 운영체제와 채굴 프로그램이 차지하는 메모리 사용이 크지 않기 때문에 4GB 정도면 충분. 단, 그래픽카드를 12개 이상 장착할 예정이라면 8GB이상으로 구성하는게 좋다.

▲ 삼성전자 DDR4 4GB PC4-19200

삼성의 DDR4 4GB PC4-19200 메모리는 DDR3보다 33%이상 빠른 속도를 자랑하는 DDR4 타입이다. 낮은 전압인 1.2V에서도 사용할 수 있으며, 2,400MHz 클럭을 지원한다.

저장장치는 소비전력과 발열이 낮은 SSD가 좋다

저장장치는 크게 HDD와 SSD로 나뉜다. 사실 어떠한 저장장치를 사용하더라도 채굴하는 데 큰 문제가 되지는 않지만 SSD가 HDD보다 더 낮은 소비전력과 발열을 보여주기 때문에 관리하기 더 쉽다. 많은 채굴PC들이 HDD보다 SSD를 탑재하는 이유는 또 있다. 운영체제와 드라이버를 설치하는데 시간이 적게 걸리며 원격에서 PC를 제어할 때, SSD의 반응속도가 월등히 빠르기 때문이다. 저장공간은 운영체제와 채굴 프로그램만 설치하면 되기에 120GB 용량이면 충분하다.

▲ Biostar S100 120GB 이엠텍

'마벨 88NV1120 컨트롤러'를 탑재한 Biostar S100 120GB은 3D TLC 낸드 방식으로 460MB/s, 300MB/s의 읽기, 쓰기 속도를 보여준다. 무상품질보증 기간은 3년.

▲ 삼성전자 850 SATA3 120GB

삼성전자 850은 삼성 MGX컨트롤러를 탑재하였으며 LPDDR3 256MB를 내장하고 있어 다른 SSD보다 더 빠른 속도를 자랑한다. 메모리는 3D TLC 낸드 타입이며 읽기 속도 540MB/s, 쓰기 속도 520MB/s를 갖고 있다. 평균 무고장(MTBF)시간은 백오십만 시간이며 품질보증 기간은 3년.

마이닝 전용 메인보드는 따로 있다

현재 출시되는 보급형 메인보드들은 대부분 PCI-EX 16X 슬롯을 2개 이상 제공한다. 높은 사양의 게임을 즐기는 사용자들은 그래픽카드 여러 개를 SLI나 CROSSFIRE로 묶어서 사용하기도 한다.그런데 채굴에 사용되는 그래픽카드들은 PCI-EX 16X 슬롯이 아닌, 1X에 연결하더라도 정상적으로 작동한다. 그래서 마이닝 전용 메인보드들은 많게는 18개까지 PCI-EX 1X 슬롯을 제공한다.

▲ BIOSTAR TB250 BTC PRO 이엠텍

채굴 전용 메인보드를 구분하는 건 어렵지 않다. 보드명에 '마이닝'이나 'BTC'가 포함되어있다면 채굴 전용 보드라고 생각하면 된다. 이엠텍에서 유통하는 BIOSTAR TB250 BTC PRO는 PCI-EX 16X 슬롯 1개를 포함해 그래픽카드를 최대 12개까지 연결할 수 있다. 7세대 카비레이크 CPU를 지원하는 B250칩셋을 탑재하였으며 DDR4 메모리 슬롯은 2개로 최대 32GB까지 사용할 수 있다.

▲ GIGABYTE GA-H110-D3A BTC 듀러블에디션 제이씨현

H110칩셋을 장착한 GIGABYTE GA-H110-D3A BTC 듀러블에디션 제이씨현 보드는 가격대비 성능비가 좋은 실속형 메인보드다. H110 칩셋을 탑재하여 7세대 인텔 CPU를 지원한다. PCI-EX 16X 슬롯 1개 포함, 그래픽카드를 최대 6개까지 장착할 수 있다.

게임은 NVIDIA? 채굴은 AMD?

▲ GPU 시장점유율(2017년 3분기 기준)

<출처: Jon Peddie Research>

그래픽카드 칩셋을 제조하는 회사는 크게 NVIDIA와 AMD로 나뉜다. 미국 리서치 회사인 'Jon Peddie Research' 자료에 따르면 2017년 3분기 기준, NVIDIA가 GPU 시장 점유율에서 72.8%를 차지하였다. 뒤이어 AMD는 GPU 시장 점유율에서 27.2%를 차지하였다. NVIDIA와 AMD의 GPU 시장 점유율 차이는 2.6배이며 그만큼 전 세계적으로 NVIDIA 그래픽 칩셋의 인기가 높은 것을 알 수 있다.

▲ 그래픽카드별 이더리움 해시 레이트 비교 그래프

<출처 : www.techspot.com>

시장 점유율이 높다는 뜻은 가격 대비 성능이 우수하여 사용자들을 만족시켰다는 뜻으로 받아들일 수 있다. 그렇다면 NVIDIA는 채굴PC 사용자들도 만족 시켰을까?

답은 'NO'이다.

Tech/IT 전문 사이트인 'TECHSPOT'에서 발표한 그래픽카드 이더리움 해시 레이트 그래프를 보면100만 원대 이상 최고급 NVIDIA 그래픽카드를 제외하면 해시 레이트가 높은 AMD 그래픽카드들이 상위권에 속해있다. 즉, AMD 그래픽카드가 NVIDIA 그래픽카드보다 채굴 효율이 더 뛰어나다는 뜻이다. AMD R9 390X, 390은 2015년도에 출시되어 지금은 단종된 그래픽카드지만 높은 해시 레이트를 보여주며 AMD RX570도 NVIDIA GTX1080와 큰 차이 없는 해시 레이트를 갖고 있다. 결국 채굴PC 시장만큼은 AMD가 NVIDIA보다 사용자들을 더 만족시켰다는 결론에 다다른다. 

해시(Hash)

암호화되어있는 어려운 문제들을 푸는 것.

해시 레이트(Hash Rate)

해시의 속도를 나타내는 말. 해시 레이트가 높을수록 채굴 효율이 높다.

단위는 H/s, KH/s, MH/s, GH/s, TH/s로 쓴다.

그렇다면 왜 AMD의 해시 레이트가 NVIDIA보다 더 좋을까? 바로 '스트림 프로세서(Stream Processor)의 개수' 때문이다. '스트림 프로세서'를 NVIDIA는 'CUDA'로, AMD는 '스트림 프로세서'라고 그대로 부르는데 무조건 '스트림 프로세서'의 개수가 많다고 해서 '해시 레이트(Hash Rate)'가 모두 높은 것은 아니지만 대부분의 경우 스트림 프로세서가 많을수록 '해시 레이트'는 비례한다.

▲ SAPPHIRE 라데온 RX 580 NITRO+ OC D5 8GB Dual-X

'듀얼 볼 베어링(Dual Ball Bearing)' 방식의 쿨링팬을 장착하여 저소음을 자랑하는 'SAPPHIRE 라데온 RX 580 NITRO+ OC D5 8GB Dual-X'은 '스트림 프로세서'를 2,304개 제공한다. 14nm 제조공정으로 만들어졌으며 '코어 클럭(Core Clock)'은 '부스트(Boost)'시 1,411MHz로 작동한다. 메모리 타입은 GDDR5이며, '메모리 클럭(Memory Clock)'은 8,000MHz이다. 소비전력은 약 230W.

▲ SAPPHIRE 라데온 RX 570 PULSE OC D5 4GB Dual-X

AMD RX 570칩셋을 탑재한 'SAPPHIRE 라데온 RX 570 PULSE OC D5 4GB Dual-X'은 '스트림 프로세서(Stream Processor)'를 2,048개 제공하며 '부스트(Boost)'시 '코어 클럭'은 1,284MHz로 작동한다. 메모리는 GDDR5 타입의 4GB를 탑재하였으며 소비전력은 최대 180W이다. 95mm 쿨링팬은 '슬리브 베어링(Sleeve Bearing)' 방식으로 2개 장착되었다.

▲ ZOTAC AMP 지포스 GTX1060 D5 6GB 백플레이트

최근 NVIDIA 그래픽카드 중 채굴시장에서 가장 인기 있는 칩셋은 GTX1060 6GB이다. 'ZOTAC AMP 지포스 GTX1060 D5 6GB 백플레이트'는 NVIDIA 그래픽카드 중 가장 인기 있는 모델이다. 'CUDA 프로세서'를 1,280개 탑재하였으며 '코어 클럭'은 '부스트' 시 1,771MHz로 작동한다. GDDR5 6GB의 메모리는 8,000MHz로 동작한다. 최대 소비전력은 120W.

▲ 기가바이트 P104-100 4GB

 <출처 : http://www.gigabyte.kr>

그래픽카드가 출고되자마자 제조사 가리지 않고 채굴장으로 끌려가는 바람에 일반 소비자에게 

돌아오는 그래픽카드 양은 소수에 불과하게 되었다. 이에 일반 소비자들의 불만이 극에 달하자 GPU칩셋 제조사는 특단의 조치를 내놓았다. 바로 '채굴 전용 그래픽카드'이다. 얼핏 보면 채굴 전용 그래픽카드는 일반적인 그래픽카드와 크게 다를 바 없어 보인다. 그러나 자세히 살펴보면 채굴용 그래픽카드들은 대부분 모니터 출력 포트가 없으며 버스 스피드도 일반 그래픽카드에 비해 낮은 속도로 작동한다.

기가바이트에서 출시한 'P104-100'은 'CUDA 프로세서' 1,920개를 탑재한 채굴 전용 그래픽카드다. GDDR5X 타입의 4GB 메모리를 탑재하였으며 '블레이드 팬(Blade Fan)' 디자인의 윈드포스 3X가 장착되었다. P104 외에도 P102, P106 등 채굴 전용 NVIDIA 그래픽카드가 다양하게 출시되었다. 다만, 이 채굴용 그래픽카드의 최대 단점이 있으니 바로 '짧은 제품보증 기간'이다. 일반 그래픽카드의 경우 보통 무상 3년의 품질보증 기간을 제공하지만, 채굴용 그래픽카드는 최대 3개월까지만 품질보증 기간을 제공한다.

파워서플라이는 채굴PC의 심장

'해시 레이트'가 높은 채굴PC를 위해서는 고성능 그래픽카드가 여러 대 필요하다. 적게는 3~4대, 많게는 그래픽카드 12대 이상이 채굴PC 1대에 꽂힌다. 그래픽카드 여러 대가 높은 전력을 소비하기 때문에 채굴PC를 안정적으로 구동하기 위해서는 파워서플라이 선택이 중요하다. 파워서플라이가 일반PC용, 채굴PC용으로 따로 있는 것은 아니지만 채굴PC에 들어가는 파워서플라이들은 일반 파워서플라이에 비해 정격용량이 조금 더 높고 그래픽카드 보조 전원 케이블 수가 더 많다. 80Plus 인증 효율까지 받았다면 금상첨화.

▲ 마이크로닉스 CASLON BTC 700W 87+ for Mining

+12V '싱글레일(Single Rail)' 출력을 지원하며 700W 정격용량을 가진 '마이크로닉스 CASLON BTC 700W 87+ for Mining'. Active PFC 회로를 탑재하여 효율을 올렸으며 그래픽카드 보조전원 6핀을 6개 지원한다. '듀얼 볼 베어링(Dual Ball Bearing)'의 쿨러는 2,000RPM으로 동작한다. 채굴PC 소비전력이 700W를 넘s는다면, 마이크로닉스 CASLON BTC 700W 87+ for Mining을 2대 이상 연결하여 사용할 수도 있다. 품질보증 기간은 1년.

▲ COLORFUL CROSSFEED CF-G1250WN 80Plus Platinum

'COLORFUL CROSSFEED CF-G1250WN 80Plus Platinum'은 80플러스 상위등급인 '플레티넘(Platinum)'을 획득한 파워서플라이다. 정격용량 1,250W로 그래픽카드 여러 개를 사용하더라도 용량이 부족할 일은 거의 없다. Active PFC 회로를 탑재하였으며 그래픽카드 보조 전원 8핀을 12개 지원한다. 무상품질보증 기간은 3년.

채굴PC에 적합한 케이스는?

채굴PC에 많이 사용되는 케이스는 '오픈형 케이스(Open Case)'이다. 이름 그대로 상, 하, 좌, 우가 모두 뚫려있다. '오픈형 케이스'는 메인보드, 그래픽카드, 파워만 주로 거치시킬 수 있으며 별도의 수납공간은 제공하지 않는다. '오픈형 케이스' 장점으로는 가격이 저렴하고 관리가 쉽다는 점을 들 수 있다. 

'오픈형 케이스'는 쿨링팬이 장착되어 있지 않고 '알루미늄 바(Aluminum Bar)'로만 단순하게 구성되어 가격이 저렴하다. 또한 내부가 훤히 드러나 있어 그래픽카드를 교체하거나 시스템 작동 여부를 확인하는 등 관리가 수월하다. 단점으로는 내부 부품이 외부에 그대로 노출되어 있어 먼지나 이물질로부터 취약하다는 점과 소음과 발열을 제어할 수 없다는 점이 있다.

밀폐형 케이스는 오픈형 케이스 단점을 보완하고자 출시된 제품이다. 상, 하, 좌, 우가 모두 패널로 닫혀있으며 쿨링팬 여러 개를 장착할 수 있다. 밀폐형 케이스 장점으로는 쿨링팬 여러 개로 그래픽카드 온도를 낮출 수 있고 소음도 오픈형 케이스에 비해 낮다는 점이다. 단점으로는 오픈형 케이스에 비해 5~6배 높은 가격을 꼽을 수 있다.

▲ 3RSYS SCV 마이닝 케이스 6WAY

그래픽카드를 최대 6개까지 장착할 수 있는 '3RSYS SCV 마이닝 케이스 6WAY'. 알루미늄 재질이며파워서플라이는 2개까지 장착할 수 있다. 파워 스위치 케이블은 별도로 제공하기에 살 필요는 없다.

▲ 마이크로닉스 BTC-6062 마이닝 케이스

120mm 쿨링팬 3개가 전면에 기본 장착된 '마이크로닉스 BTC-6062 마이닝 케이스'는 후면에 쿨링팬 3개를 추가 장착하여 채굴PC내부 열을 효과적으로 제어할 수 있다. 그래픽카드는 최대 6개까지 장착할 수 있으며 저장장치를 위한 공간이 별도로 있다. USB2.0 포트 2개를 제공하며 전원 & 리셋버튼도 제공한다. 가격대는 12만 원대.

마이닝PC에 꼭 필요한 액세서리

4K를 지원하는 최신형 디지털카메라를 샀지만 정작 메모리카드가 없으면 정상적인 사용이 불가하다. 이처럼 채굴PC에서 작지만 중요한 기능을 하는 게 '라이져카드(Riser Card)'와 '듀얼 파워 케이블(Dual Power Cable)'이다. '라이져카드'는 PCI-EX 16X 타입 그래픽카드를 메인보드 1X 슬롯에 장착하기 위하여 사용된다. '듀얼 파워 케이블'은 동시에 파워를 2대 사용할 때 필요한 액세서리이다.

▲ 맥스엘리트 BTC PCIe 1x to 16x LED 라이져카드

'맥스엘리트 BTC PCIe 1x to 16x LED 라이져카드'는 PCB기판에 LED가 부착되어 있어 해당 채굴PC가 정상적으로 작동하는지 확인할 수 있다. USB 3.0케이블로 데이터를 전송하며 그래픽카드 보조 전원 6핀이 필요하다. 사용방법은 간단하다. 메인보드 PCI-EX 1X 슬롯에 PCI-EX 서브 카드를 꽂은 뒤 그래픽카드를 장착한 '라이져카드'와 USB3.0 케이블을 이용하여 서로 연결해주면 된다.

▲ AONE 듀얼 파워 케이블

높은 소비전력을 가진 그래픽카드 여러개를 사용하기 위해서는 높은 용량의 파워서플라이가 필요하다. 예를 들면 AMD RX580 8GB 소비전력은 약 230W이다. 그래픽카드 6개를 사용하기 위해서는 최소 1,300W가 필요하다. 1,300W보다 더 높은 용량을 가진 파워서플라이를 단일로 구성해도 되지만 700W 파워서플라이를 '듀얼(Dual)'로 구성하는 것이 조금 더 저렴하다. 이처럼 '듀얼 파워 케이블'을 이용한다면 2대의 파워서플라이를 1대처럼 사용할 수 있다. 연결방법은 매우 쉽다. 사진상 왼쪽 '커넥터(Connector)'를 메인보드에, 오른쪽 '커넥터' 2개는 각 파워서플라이 24핀에 각각 연결하면 된다.

이렇듯 채굴PC를 제작하는 건 그렇게 어렵지 않다. PC를 한 번이라도 조립해 본 사용자라면 말이다. 오히려 일반PC보다 더 쉬운지도 모르겠다. 'ODD(Optical Disk Drive, 광학 디스크 드라이브)'를 장착할 필요도 없고 복잡한 선 정리로부터 자유로우니까 말이다.

글, 사진 / 김영성 popeye@danawa.com
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